DCS在火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用及實(shí)施

汪磊

摘要：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，DCS開(kāi)始被應(yīng)用在各行各業(yè)?；鹆Πl(fā)電廠發(fā)電的主要途徑是燃煤，而燃煤過(guò)程中有害氣體的排放是難以避免的，尤其是二氧化硫，若無(wú)法有效控制及處理排放的有害氣體，將會(huì)對(duì)大氣造成極為嚴(yán)重的污染?；诖?，本文探討了DCS在火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用及實(shí)施，并說(shuō)明了系統(tǒng)運(yùn)行的效果。

Abstract： With the continuous development and advancement of modern technology， DCS has been applied in all walks of life. The main way to generate electricity from a thermal power plant is to burn coal. The emission of harmful gases during coal combustion is inevitable. In particular， sulfur dioxide， if it cannot effectively control and treat the harmful gases emitted， will cause extremely serious pollution to the atmosphere. Based on this， this paper discusses the application and implementation of DCS in the desulfurization system of thermal power plants， and explains the effect of system operation.

關(guān)鍵詞：DCS;脫硫系統(tǒng);火力發(fā)電廠;二氧化硫

Key words： DCS;desulfurization system;thermal power plant;sulfur dioxide

中圖分類(lèi)號(hào)：X773? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）34-0273-02

0? 引言

分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，簡(jiǎn)稱(chēng)DCS），在穩(wěn)定性、可靠性及便捷性等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，并且隨著科技的不斷進(jìn)步，DCS技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，成本呈逐年降低的趨勢(shì)，進(jìn)一步擴(kuò)大了其市場(chǎng)占有率。截至目前，DCS脫硫控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用已十分普遍，實(shí)踐證明，兩者的結(jié)合對(duì)于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性及控制污染氣體的排放大有益處，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1? 火電廠脫硫技術(shù)概述

盡管?chē)?guó)家在大力的發(fā)展新能源發(fā)電，但新能源發(fā)電行業(yè)的普遍應(yīng)用和實(shí)施絕不是一朝一夕可以實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)前我國(guó)電力行業(yè)占據(jù)主要地位的依然是火力發(fā)電，對(duì)于火力發(fā)電業(yè)內(nèi)而言，如何在不影響發(fā)電效率的基礎(chǔ)上盡量降低對(duì)環(huán)境造成的不利影響是其一直以來(lái)面臨的重要課題。在全世界范圍內(nèi)，火電廠廢氣脫硫最常用的處理方式是煙氣脫硫，而其中又以石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)的應(yīng)用最為普遍。石灰石-石膏濕法脫硫與其他脫硫技術(shù)相比，由于所需的材料容易獲取，使得其成本較低，經(jīng)濟(jì)效益更佳。另外，石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)基本實(shí)現(xiàn)了廢棄物零排放。

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫具體工藝流程如圖1所示，該技術(shù)的成熟程度和環(huán)保性已經(jīng)得到了相關(guān)部門(mén)及專(zhuān)家的認(rèn)可。綜合技術(shù)成本、行業(yè)現(xiàn)狀及國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等各方面因素，對(duì)于我國(guó)火電廠而言石灰石-石膏脫硫技術(shù)是最優(yōu)選擇。近年來(lái)我國(guó)的脫硫技術(shù)一直在發(fā)展和進(jìn)步，但自主能力仍需提升。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在現(xiàn)代化電力生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用正在逐年普及，在火力發(fā)電廠石灰石-石膏脫硫自動(dòng)化控制系統(tǒng)中主要應(yīng)用DCS和PLC兩大主流控制系統(tǒng)，兩者各有優(yōu)劣，本文重點(diǎn)分析了DCS在火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用及實(shí)施。

2? 主流脫硫控制系統(tǒng)對(duì)比

2.1 PLC控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)即可編程控制器控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的程序存儲(chǔ)控制能力和數(shù)字邏輯運(yùn)算能力，近年來(lái)發(fā)展迅速，被應(yīng)用在多種類(lèi)型的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制中。工業(yè)在發(fā)展的同時(shí)，市場(chǎng)也處在不斷變化之中，PLC要想與時(shí)俱進(jìn)，不被市場(chǎng)淘汰，必須加快自身的處理速度，提高自身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，以期更為適應(yīng)市場(chǎng)需求和行業(yè)變化。PLC當(dāng)前適應(yīng)不同控制系統(tǒng)的能力亟待提升，究其原因主要是其編程語(yǔ)言較為單一，且可靠性的說(shuō)服力也不夠高，未來(lái)只有解決掉這些問(wèn)題才能獲得更大的發(fā)展。一般情況下，PLC是單機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的，但也可以利用通信實(shí)現(xiàn)與其它系統(tǒng)的連接與集成。PLC擁有自身獨(dú)有的數(shù)據(jù)庫(kù)，這意味著控制器之間需要完成某種程度的映射才能實(shí)現(xiàn)集成，使得其十分適用于小型應(yīng)用程序，這些程序?qū)U(kuò)展的需求不大。

2.2 DCS控制系統(tǒng)

分散控制系統(tǒng)的基本含義是控制功能的分散和現(xiàn)實(shí)操作的集中。DCS一開(kāi)始出現(xiàn)的目的是計(jì)算控制系統(tǒng)中的回路，但隨著生產(chǎn)流程的愈加復(fù)雜，傳統(tǒng)儀表的局限性劣勢(shì)開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái)，為更好的適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，DCS的重要作用開(kāi)始得到廣泛關(guān)注，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。并且隨著科技的發(fā)展，DCS產(chǎn)品也在與時(shí)俱進(jìn)，不斷的去劣存優(yōu)、更新?lián)Q代，出現(xiàn)了以模擬反饋量為主，模擬開(kāi)關(guān)量和開(kāi)關(guān)量順序控制為輔的新型DCS產(chǎn)品，在這種情況下，DCS技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)將更加突出。當(dāng)前我國(guó)十分重視DCS自主研發(fā)，進(jìn)入了管控一體化的新階段，發(fā)展趨勢(shì)愈加綜合化、智能化及開(kāi)放化。

2.3 其他控制系統(tǒng)

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，除了DCS和PLC兩大主流控制系統(tǒng)之外，近年來(lái)開(kāi)始涌現(xiàn)了一些新興的系統(tǒng)控制技術(shù)，比如FCS即現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)等。FCS即現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比存在諸多優(yōu)勢(shì)，包括應(yīng)用成本更低，維護(hù)更為便捷，信息集成能力和可靠性更高等，其系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)是現(xiàn)場(chǎng)智能化，核心技術(shù)是總線標(biāo)準(zhǔn)，兼具DCS和PLC兩大主流控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，沒(méi)有信號(hào)電纜的束縛，其區(qū)別其他傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)的開(kāi)放性。

3? DCS在煙氣脫硫系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 DCS總體控制方案

火電廠脫硫控制系統(tǒng)通常包括三個(gè)部分，分別為DCS、就地控制裝置和輔助自控設(shè)備。每個(gè)部分都不可或缺，系統(tǒng)內(nèi)部各司其職，其中DCS主要負(fù)責(zé)的是監(jiān)視和控制煙氣脫硫過(guò)程，一般情況下DCS的主要構(gòu)成部分包括控制器、工程師站以及冗余信息數(shù)據(jù)處理裝置等。DCS具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性，其中和利時(shí)DCS是最常被應(yīng)用于火電廠脫硫中DCS產(chǎn)品，不僅具有普通DCS的特點(diǎn)，而且系統(tǒng)效率更高，該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的四大層次包括企業(yè)數(shù)據(jù)管理層、過(guò)程控制數(shù)據(jù)層、過(guò)程數(shù)據(jù)管理層及過(guò)程I/O數(shù)據(jù)層。在火電廠脫硫系統(tǒng)中應(yīng)用DCS需要注意多個(gè)環(huán)節(jié)，DCS的作用不僅僅是控制脫硫系統(tǒng)，還需要對(duì)系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)，比如漿液制備系統(tǒng)等，基于此，為了保證DCS的穩(wěn)定性不受外界因素影響，通常情況下，會(huì)為DCS配備兩對(duì)CPU，通過(guò)應(yīng)用DCS真正實(shí)現(xiàn)了脫硫系統(tǒng)的無(wú)人化操作，利用DCS系統(tǒng)相關(guān)人員只需在控制室即可實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫裝置的相關(guān)操作，啟動(dòng)和關(guān)閉均可實(shí)現(xiàn)，不僅如此，還能夠在控制室監(jiān)視整個(gè)脫硫過(guò)程，便于故障問(wèn)題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理，于整個(gè)電廠而言經(jīng)濟(jì)效益不言而喻。

3.2 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)（DAS）

DAS對(duì)于DCS系統(tǒng)而言作用至關(guān)重要，它是DCS系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，其功能包括信息數(shù)據(jù)的輸入輸出、信息檢索、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及記錄、設(shè)備故障報(bào)警、信息變量圖形化顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、信息數(shù)據(jù)打印輸出等，主要負(fù)責(zé)采集和處理脫硫設(shè)備以及材料的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)?；痣姀S在開(kāi)展煙氣脫硫工作時(shí)，所有環(huán)節(jié)及設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)都需要DAS進(jìn)行及時(shí)的采集，然后利用自身系統(tǒng)的能力將采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行必要的分析和處理，將其轉(zhuǎn)化為常用的數(shù)據(jù)類(lèi)型，并傳到控制系統(tǒng)的界面上，如此相關(guān)工作人員才能依據(jù)數(shù)據(jù)信息有的放矢的采取應(yīng)對(duì)方案，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視脫硫設(shè)備及脫硫過(guò)程的良性意義，對(duì)于保證火電廠脫硫運(yùn)行意義重大。

4? DCS在火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)

DCS在火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用，大大提高了火力發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)采集及處理能力，大幅度提高了員工的操作管理能力，有利于設(shè)備的聯(lián)鎖和保護(hù)及生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視和報(bào)警，具體來(lái)說(shuō)，DCS在火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)主要提下在以下方面：

一是可靠性高：由于DCS系統(tǒng)的各個(gè)控制功能都是由不同的電腦負(fù)責(zé)完成的，分散的系統(tǒng)控制功能使得其必須采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)完成系統(tǒng)架構(gòu)，客觀上提高了其可靠性。

二是開(kāi)放性：DCS設(shè)計(jì)具有系列化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化及開(kāi)放式特點(diǎn)，系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)計(jì)算機(jī)之間的通信，進(jìn)而進(jìn)行信息傳輸，若有擴(kuò)充或者改變系統(tǒng)功能的需求，只需將相應(yīng)控制的計(jì)算機(jī)從網(wǎng)絡(luò)中卸下，或者在系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中新加入計(jì)算機(jī)即可，完全不會(huì)影響到系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行。

三是控制功能齊全：該系統(tǒng)控制算法十分豐富，還可以將多種算法進(jìn)行融合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋等先進(jìn)控制，并且在必要的情況下，還可以加入一些特殊性的控制算法，以滿足系統(tǒng)所需。

四是靈活性：利用不同的組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)不同的軟硬件組態(tài)，這意味著構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)，十分具有靈活性。

五是維護(hù)簡(jiǎn)單：DCS對(duì)于計(jì)算機(jī)的要求較低，功能單一的微型或小型專(zhuān)用計(jì)算機(jī)即可滿足需求，因此具有維護(hù)簡(jiǎn)單便捷的優(yōu)勢(shì)。

5? 結(jié)語(yǔ)

客觀上人類(lèi)在進(jìn)步，產(chǎn)品在發(fā)展，通過(guò)在火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中應(yīng)用和實(shí)施DCS分散控制系統(tǒng)，不僅有效解決了發(fā)電廠燃煤脫硫過(guò)程中的二氧化硫排放問(wèn)題，還大大提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，優(yōu)化了電廠資源配置，減少了維護(hù)人員及費(fèi)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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