自动化控制技术在氨法烟气脱硫系统中的应用

汪小林

摘 要：我国每年因酸雨和二氧化硫污染造成的直接和间接损失高达上千亿元人民币。削减二氧化硫的排放量，控制大气二氧化硫污染，保护大气环境质量，是我国目前及未来相当长时间内环境保护的重要课题之一。本文介绍了氨法烟气脱硫工艺系统和PLC自动控制系统在某热电厂烟气脱硫系统中的应用，并重点介绍了氨法烟气脱硫工艺系统的构成、控制内容、控制方式和水平、控制功能等。

关键词：氨法脱硫；PLC控制；操作员站；

0引言

加强环境保护工作是我国落实科学发展观、实施可持续发展战略的重要保证。为此，加人控制火电厂SO2的排放力度就显得非常紧迫和必要。目前烟气脱硫被认为是控制酸雨和SO2污染最为有效的技术手段。在烟气脱硫（FGD）中以石灰石-石膏法和氨法较为常见，氨法脱硫技术是采用氨（NH3）作为吸收剂除去烟气中的SO2的工艺。氨是一种良好的碱性吸收剂，而且氨吸收烟气中SO2是气-液或气-气反应，反应速度快，反应完全，因而吸收剂能得到充分利用，脱硫效率高。另外，其脱硫副产品可制造化肥，副产品的销售收入能人幅度降低运行成本，因此氨法脱硫广泛用于100MW以下电厂。本文以某热电厂烟气脱硫工程为例，对氨法脱硫自动控制系统进行了综合阐述。

2控制系统

2.1控制内容

某热电厂3×220t/h锅炉氨法烟气脱硫工程，一炉一塔，主要由烟气系统、吸收塔系统、氧化空气系统、氨水储备及注氨系统、工艺水系统、吸收塔排水坑、事故溶液池和副产物干燥系统等组成。采用PLC控制系统实现对上述各系统的监视、调节、控制和保护，以及电气低压供电系统的监视。

2.2控制方式和水平

采用一套PLC控制系统对1#-3#锅炉脱硫装置及其公用系统进行控制。以PLC控制系统的CRT和键盘作为脱硫系统的主要监视和控制中心，在就地人员的巡回检查和少量操作的配合下，在脱硫控制室内完成烟气脱硫系统的启停及正常工况的监视和调整，异常工况的报警和紧急事故处理。PLC系统主要具备三个功能：数据采集和处理（DAS），模拟量控制系统（MCS）及开关量顺序控制（SCS）。

2.3控制系统的构成

根据脱硫系统的工艺特点和规模，3台锅炉烟气脱硫系统采用一套控制系统（PLC）进行控制，包括冗余网络、控制站等。共设PLC机柜6个，1-3号吸收塔区域各设1个远程PLC柜，功能负责吸收塔区域数据采集及处理，分别布置在1-3号烟气分析室；公用系统设3个PLC柜，负责铵盐干燥系统及电气系统的数据采集及处理，布置在综合楼电子间。3台锅炉烟气脱硫系统设2个操作员站，其中一台兼作工程站），2个操作员站布置在脱硫控制室内。控制系统原则性配置见图L。

2.4控制功能

2.4.1数据采集和处理（DAS）

该工程的热工检测系统由PLC控制系统中的数据采集和处理系统（（DAS）完成。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、事件序列、事故追忆、性能与效率计算和经济分析、打印制表、屏幕拷贝、历史数据存储等。该系统监测的主要参数有：

1）脱硫装置工况及工艺系统的运行参数；

2）主要辅机的运行状态；

3）主要阀门的启闭状态及调节阀门的开度；

4）电源及其它必要条件的供给状态；

5）主要的电气参数等。

2.4.2模拟量控制（MCS）

吸收塔pH值及塔出口SO2浓度控制：吸收塔注氨系统控制吸收塔中SO2去除量。测量吸收塔前未净化和塔后净化过的烟气中SO2浓度，并校正到相应烟气温度、压力和烟气量，通过这些测量可计算SO2去除效率和进入吸收塔中SO2總量。根据SO2总量和注氨量来计算加入到吸收塔中的氨水量，再通过控制变频注氨泵来实现氨水量的调节。吸收塔溶液的pH值应被叠加到SO2和烟气量信号上，用于吸收塔中亚硫酸氢氨的还原，增加亚硫酸氨的含量。吸收塔浆液的pH值为5-6，为实现此功能设计配置了以下仪表：

1）吸收塔入、出口设有烟气分析仪，监测入、出口烟气SO2浓度；

2）吸收塔入、出口设有烟气压力、温度、流量检测；

3）吸收塔注氨管道设有电磁流量计，以计量注氨量；

4）吸收塔溶液pH值由安装在循环管道的pH计测量。

2.4.3开关量顺序控制（SCS）

主要的顺序控制系统有：

1）吸收塔液位控制。当吸收塔液位“高”时，关闭吸收塔入口烟道冲洗水阀门；若吸收塔液位继续增高，达到“高高”时，再关闭除雾器冲洗水阀门。

2）吸收塔钱盐溶液排出控制。吸收塔内钱盐生成量变化会导致吸收溶液浓度的变化，钱盐溶液浓度可用密度计检测。

3）脱硫系统启停顺序控制。

4）烟气系统启停顺序控制。

5）除雾器清洗顺序控制。

6）吸收塔再循环泵启、停及事故联锁。

2.4.4热工保护

FGD保护信号，以下任一信号都会触发保护动作：

1）2台以上吸收塔循环泵运行状态消失；

2）FGD入口烟气温度>最高温度；

3）FGD入口烟气压力异常；

4）入口烟气挡板未开，或出口烟气挡板未打开；

5）锅炉主燃料跳闸。

FGD保护动作：自动打开旁路烟气挡板，关闭入口烟气挡板和出口烟气挡板。复位条件：无RD保护动作且无FGD故障信号，运行人员手动确认复位。

2.4.5主要仪表选型

为保证准确测量，CEMS烟气分析系统、电动执行机构、变送器、电磁流量计、密度计、曰分析仪等重要仪表均采用进口产品。

3结语

氨法烟气脱硫技术是针对中国国情及市场开发研制的具有知识产权的新型烟气脱硫技术，逐步实现产业化示范并推广，其脱硫效率90%-95%。某热电厂烟气脱硫的自动控制系统符合日前的自动化水平，综合考虑了不同工况下的工艺系统的要求。设备选择上坚持安全、可靠、耐用、准确的选型原则，为全厂的运行奠定了良好的基础。

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