烟气脱硫工程的自控设计
一、前言
随着国民经济的发展与国民环保意识的提高，人们对大气质量的要求越来越高。火力发电厂作为SO2的主要排放源之一，对燃煤锅炉烟气进行脱硫势在必行。
二、工艺特点
目前世界上采用最多的烟气脱硫技术主要有三种，即干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫,而湿法脱硫又以其脱硫效率高，运行稳定可靠及没有二次污染而独占鳌头。因为烟气湿法脱硫装置设备多，各设备自动化程度要求也比较高，因此要求所有脱硫装置、设备包括电气控制都采用DCS集散控制系统。
三、DCS控制范围及功能
1、烟气湿法脱硫装置DCS控制范围
包括脱硫系统及公共系统。
1）脱硫系统分为烟气子系统和SO2吸收子系统。
主要包括：增压风机、GGH、挡板、烟气系统检测仪表、循环泵、排浆泵、除雾器、氧化风机、吸收系统检测仪表等。
2)公用系统
主要包括石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水系统等。
2、DCS控制功能
包括数据采集和处理(DAS)，模拟量控制(MCS)及顺序控制(SCS)。
1）、数据采集和处理系统（DAS）的基本功能包括：数据采集、数据处理、屏幕显示、参数越限报警、事件顺序记录、事故追忆记录、操作员记录、性能与效率计算和经济分析、打印制表、屏幕拷贝、历史数据存储和检索等。
监测的主要参数有：
l 脱硫装置工况及工艺系统的运行参数；
l 主要辅机的运行状态；
l 主要阀门的启闭状态及调节阀门的开度；
l 电源及其它必要条件的供给状态；
l 主要的电气参数；
l 操作员操作记录等。
热工信号及报警均由DCS完成，除在LCD上实现预警和报警显示外，同时还发出音响信号。
2）、顺序控制系统（SCS）应能满足脱硫装置的联锁保护和启停控制，能实现脱硫装置在事故和异常工况下的控制操作，保证脱硫装置安全。对需要经常进行有规律性操作的辅机系统以及一些主要阀门的开闭控制由顺序控制系统(SCS)来完成，实现功能组或子组级的控制。
脱硫装置SCS控制的范围有： 烟气系统的增压风机、GGH等； SO2吸收系统中浆液循环泵、氧化风机、石膏排出泵及除雾器清洗系统的顺控；以及排空及浆液抛弃系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、废水系统等的顺控。
3）、模拟量控制系统（MCS）能满足脱硫装置在不同负荷阶段中安全经济运行的需要，具有在装置事故及异常工况下联锁保护协调控制的措施，根据烟气脱硫系统的工艺要求，MCS系统一般具有以下主要控制回路：
l 增压风机入口压力控制
为保证锅炉的安全稳定运行，通过调节锅炉引风机后的增压风机导向叶片的开度进行控制，保持增压风机入口压力的稳定。为了获得更好的动态特性，可引入锅炉负荷和引风机状态信号作为辅助信号。在FGD烟气系统投入过程中，需手动协调控制烟气旁路挡板门及增压风机导向叶片的开度，保证增压风机入口压力稳定；在旁路挡板门关闭到一定程度后，压力控制闭环投入，关闭旁路挡板门。
l 吸收塔SO2脱除率自动控制
吸收塔SO2脱除率的控制是由吸收塔中新鲜的石灰石浆液的加入量决定的。而加入吸收塔的新制备石灰石浆液的量的大小将取决于预计的SO2脱除率、锅炉负荷及吸收塔浆液的pH值。
CaCO3流量的理论值为需脱除的SO2量乘以CaCO3与SO2的摩尔比，需脱除的SO2量为原烟气的SO2量乘以预计的SO2的脱除率。通过测量原烟气的体积流量和原烟气的SO2含量可得到原烟气的SO2量。由于CaCO3流量的调节影响着吸收塔反应池中浆液的pH值，为保证脱硫性能，应将该pH值保持在某一设定范围内，当pH值降低，所需的CaCO3流量应按某一修正系数增加。实际供给吸收塔的CaCO3流量为实际测得的石灰石浆液流量乘以石灰石浆浓度和石灰石中CaCO3的纯度系数。将经pH值修正后的所需CaCO3流量与实际的CaCO3流量进行比较，通过调节石灰石浆液调节阀开度进行控制。
l 石膏脱水自动控制
石膏浆液密度达到排放设定值，由石膏排出泵从吸收塔排出，经过石膏漩流器，浓缩后的浆液再经过真空皮带机，通过控制真空皮带脱水机的变频装置，调节石膏饼厚度。
3、除DCS系统外，对部分设备还设有PLC程序控制和就地盘控制，如GGH吹灰系统、球磨机、废水系统由就地PLC控制及就地盘控制，DCS与PLC通过硬接线方式或通信方式进行信号交换，就地盘的一些重要信号通过硬接线方式输送到DCS。同时烟气脱硫控制系统应设置与机组DCS 进行信号交换的硬接线和通讯接口，以使脱硫系统能与机组协调运行，一般对下列信号采用硬接线方式进行信号交换。
脱硫装置侧：
旁路挡板状态信号 （开关量）
入口挡板状态信号 （开关量）
出口挡板状态信号 （开关量）
增压风机运行信号 （开关量）
锅炉侧：
锅炉送风量信号 （4－20mA）
锅炉负荷信号 （4－20mA）
锅炉MFT信号 （开关量）
油枪投运信号 （开关量）
电除尘切投信号 （开关量）
炉膛压力信号 （4－20mA）
引风机动叶开度指示 （4－20mA）
四 、烟气排放连续监测系统（CEMS）
每台炉的烟气脱硫原烟气侧和净烟气侧各设置一套烟气排放连续监测装置（CEMS）。CEMS系统的各监测项目通过硬接线联接全部进入脱硫DCS进行监视、计算和控制。烟气排放检测设备的电源故障和系统故障，应在脱硫DCS上报警。
烟气分析仪放置在就地的分析小屋内，并应预留环保监测的接口。
当烟气脱硫装置出口的CEMS 与环保监测的CEMS 合并使用时，除应满足脱硫装置在各种运行条件下提供的数据能符合烟气脱硫装置控制系统的要求外，还应取得当地环保部门的同意。
五、热工保护
脱硫装置的热工保护由脱硫DCS中独立的分散处理单元来完成。
当发生锅炉主燃料跳闸(MFT)、增压风机故障、循环泵均停、原烟气挡板未开、原烟气温度过高及烟气压力越限等任意异常现象时，脱硫装置停运并自动打开烟气旁路挡板，通过关闭原烟气挡板来断开进入脱硫装置的烟气通道。
六、热工自动化设备选型
应综合考虑技术经济因素，并结合国情，从实际效果出发采用技术先进、质量可靠、使用成熟、经济合理的产品。
七．结束语
随着工业化进程的快速发展，大自然和人类生存的环境受到越来越多的破坏。保护环境日益重要， 电厂烟气脱硫工程是防止大气污染的重要手段。也是我们不可避免的新课题。
参考文献：
《火力发电厂热工自动化设计技术规定》（NDGJ16-89）
《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》（DL/T5175-2003）
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