基于PLC的火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)研究與設(shè)計

朱靳

摘要：PLC是火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，其系統(tǒng)的設(shè)計與運用是煙氣脫硫脫硝的重點和難點。本文結(jié)合了作者多年來的工作經(jīng)驗主要闡述了火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)及PLC的設(shè)計，僅供參考。

關(guān)鍵詞：火電廠;煙氣脫硫;控制

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，大氣污染的主要來源于燃煤、煙氣、燃油等，不同地區(qū)的工業(yè)來源中含有大量的二氧化硫，這就造成了大氣污染。石灰石可以有效的控制脫硫（FGD） 系統(tǒng)污染物的排放。通過了解火電廠脫硫系統(tǒng)的特點，對火電廠煙氣脫硫的控制系統(tǒng)（PLC）進行分析，找到可以控制火電廠脫硫物質(zhì)的方法。

1.系統(tǒng)介紹

火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)有2部分組成，分為上位和下位機。上位機用來進行實時監(jiān)控界面，利用西門子組態(tài)軟件進行繪制。下位機通過西門子PLC S7-400，進行設(shè)備的控制控制，保證系統(tǒng)的實行，。

通過濕法煙氣脫硫技術(shù)來對脫硫系統(tǒng)進行有效的脫硫。系統(tǒng)運用鈉堿液作為脫硫吸收劑，用鈉堿液脫硫的鈉離子的水溶液進行循環(huán)，可以有效的處理水泵管道和設(shè)備的堵塞狀況，這些有效的保證了系統(tǒng)的運行，減少了資金的浪費。

2.控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計

控制系統(tǒng)采用PLC，通過傳感器、控制器、上位機等現(xiàn)場技術(shù)，保證系統(tǒng)設(shè)備的先進性。加上控制系統(tǒng)的程序和HMI技術(shù)，保證了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，更便于系統(tǒng)的維護。按照設(shè)置的周期要求應用PLC控制系統(tǒng)進行對溫度、壓力、流量、顆粒濃度及SO2濃度值等方面的采集，通過計算統(tǒng)計出SO2的濃度指數(shù)，根據(jù)實時SO2濃度值對脫硫劑使用量進行控制。控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括處理器、溫度傳感器和壓力傳感器等模塊。通過皮托管和壓力變送器的方式測試煙氣的流量和壓力，采用鉑熱電阻來檢測氣體的溫度，用光閃爍的方法檢測煙氣中顆粒物體的濃度。對煙氣系統(tǒng)參數(shù)嚴格精確要求，將這些數(shù)據(jù)傳送給處理器模塊，通過對 SO2濃度測量模塊的統(tǒng)計數(shù)值，計算出實時下的二氧化硫濃度值。

脫硫控制系統(tǒng)為西門子S7-400的控制系統(tǒng)，這個控制系統(tǒng)具有遠程的功能，可以和太網(wǎng)相連。可以確保下位機PLC數(shù)據(jù)可以通過遠程來儲存分析和維護。而上位機和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系可以幫助人們保證實時煙氣監(jiān)控。利用PLC收集相關(guān)數(shù)據(jù)，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C進行處理，相互間通過太網(wǎng)進行通信監(jiān)控，確?？梢栽谌魏螘r候都可以第一時間了解系統(tǒng)情況，并根據(jù)相關(guān)情況作出相應的控制處理方案。利用周期性和系統(tǒng)要求的速率進行采集，采集內(nèi)容有煙氣的流量和溫度、SO2的溶度等?；痣姀S煙氣燃煤情況要進行實時的系統(tǒng)控制，因為系統(tǒng)控制具有調(diào)節(jié)功能，可以有效調(diào)節(jié)脫硫漿液液位、脫硫漿液的PH值和濃度。脫硫控制系統(tǒng)包括控制器和編程，檢測內(nèi)容包括溫度、壓力、流量和顆粒的濃度等。確保系統(tǒng)控制可以合理運行，上位機要設(shè)置相關(guān)的程序進行實時監(jiān)控，如程序故障、報警和緊急停止程序、狀態(tài)程序等進行監(jiān)控。上位機采用組態(tài)監(jiān)控軟件，對整個程序和系統(tǒng)進行全面性的實時監(jiān)控。下位機采用S7-400編程進行控制。PC適配器MPI多點接口卡和PLC相結(jié)合，做好停電的預防工作，保證不受停電相關(guān)的外部因素影響系統(tǒng)運行。上位機的作用為參數(shù)的設(shè)定、系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)運行設(shè)備的檢測等方面。煙氣脫硫硬件系統(tǒng)控制的要求很嚴格，高要求也保證了系統(tǒng)的安全性和可靠性。PLC系統(tǒng)控制軟件中S7-400 PLC的功能和速度都保持良好的效率，緊湊的結(jié)構(gòu)也是基本的保障。SIMATIC S7-400因為其性能和價格均衡，有較高的性能，所以可編程控制器被國內(nèi)市場廣泛使用。

脫硫工藝要利用石灰石（石膏）濕法去除煙氣，鍋爐煙氣除塵后，通過引風機系統(tǒng)將煙氣從煙道口排出，降低換熱器溫度。煙氣流向是從下往上進行流動的，石灰液可以充分的吸收煙氣，能夠抵抗干擾，效果很好。嚴格按照系統(tǒng)要求，進行脫硫控制。系統(tǒng)控制需要采集相關(guān)的數(shù)據(jù)進行測量，這就需要做到實時監(jiān)測pH值、煙塵濃度和溫度、煙氣的壓力等，在第一時間內(nèi)掌握了解這些必要的數(shù)據(jù)。保證酸堿溶液的濃度和導電率成正比，對酸堿溶液進行監(jiān)測。酸堿溶液輸入電導池要注意電極和電容的分配要合理，確保等效電阻。電流流過時，輸出的電流和電導率保持線性關(guān)系，保證電導率和溶液的酸、堿度成正比。逐步監(jiān)測出溶液的電流，測算出酸、堿和鹽的濃度和pH值。pH傳感器輸出4～20 mA信號，經(jīng)A/E轉(zhuǎn)換設(shè)備，煙塵監(jiān)測儀可以有效的測量煙塵的濃度，監(jiān)測儀采用光的發(fā)散照射或折射的原理吸收和散射灰塵濃度，定量反射煙塵的濃度。利用不同的溫感設(shè)備監(jiān)測煙氣的溫度，通過PT100軟件控制熱電阻，測量電阻溫度。溫度傳感器可選用PT100型測溫組件，通過PT100或是相應的調(diào)理模塊進行對溫度信號的監(jiān)控。將轉(zhuǎn)換數(shù)值為1～5 V的電壓量的時候，就可以通過轉(zhuǎn)換裝置輸送到A/E設(shè)置。壓力測量傳感器有很多的模式，電阻、電感壓力、電容式、壓點式等多種壓力方式的傳感器，結(jié)合環(huán)境和壓力的范圍，綜合考慮選擇哪一種形式更為合適的。S7-400 PLC的通信軟件是采用專用的5611卡和MPI接口卡實現(xiàn)完成的。對中小型工業(yè)，如坑口電廠中脫硫控制系統(tǒng)，因為資金投入較大、成本較高，造成了這些中小型企業(yè)沒辦法合理的運用相關(guān)的硬件，保證操作人員的素質(zhì)和操作技術(shù)水平。中小工業(yè)只能利用普通插口進行PLC和上位機的通信。目前RS 232也被廣泛的運用到通信工業(yè)中。西門子S7-400 PLC可有效的擴寬通信模塊，可利用普通模塊和IPC610相連接，進行通信脫硫技術(shù)。

3.結(jié)語

火電廠煙氣脫硫脫硝是多個專業(yè)相互交融的復雜系統(tǒng)，作為煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)其中的一個環(huán)節(jié)，技術(shù)人員要積極的學習和總結(jié)經(jīng)驗，結(jié)合項目的實際對系統(tǒng)的PLC進行優(yōu)化設(shè)計，從而提高煙氣脫硫脫硝效率。