烟气脱硫系统DCS配置及其功能分析

钱学森（南京龙源环保有限公司，南京市　210012）



烟气脱硫系统DCS配置及其功能分析

钱学森（南京龙源环保有限公司，南京市210012）

本文介绍了石灰石-石膏湿法脱硫中的DCS配置要求及其功能特点。

脱硫；DCS；Symphony

南京苏源热电有限公司一期为2X135MW燃煤供热机组，为响应国家环保法规，对该工程的烟气排放进行脱硫处理。该工程采用石灰石——石膏湿法烟气脱硫技术，脱硫效率不小于95%。运行人员以分散控制系统（DCS）的CRT和键盘作为主要监视和控制中心，在控制室内就可以完成系统的启停及正常工况的监视和控制，异常工况的报警和紧急事故处理。

《火力发电厂设计技术规程》（DL 5000-2000），对烟气脱硫技术有关热工控制的内容有以下具体规定：

（1）脱硫系统的控制水平不应低于机组控制水平；

（2）脱硫控制室宜与其它控制室合并设置；当与主体工程不能同步建设时，也可设独立控制室。

根据以上原则和要求，该工程烟气脱硫装置的控制系统采用与主体工程相同的ABB公司的Symphony分散控制系统，过程控制机柜布置在脱硫岛的电子设备间内。在脱硫岛控制室内设置2个操作员站和1个工程师站，操作员站用于运行人员对系统的启停控制、正常工况的监视以及异常工况的报警和紧急事故处理；工程师站用于工程师对系统的维护、调试等。下面分别介绍系统的配置和功能。

1　系统配置

该脱硫Symphony DCS具体配置包括：现场（过程）控制单元、控制室设备（工程师站、操作员站等）、网络通讯系统与其它系统的接口。

现场控制单元HCU（Harmony Control Unit）是脱硫DCS系统控制的核心，脱硫DCS的主要逻辑功能在此实现，因而它具有非常重要的作用。现场控制单元HCU中的主要部件包括：

过程控制机柜、过程控制器、I/O模件及SOE模件、电源系统。

图1　系统配置图

该工程共配置了6对冗余布置的过程控制器，分别完成烟气系统、吸收塔系统、石膏脱水系统、水系统等工艺系统相关设备的控制，另有1套MFP12用作同其它系统的接口通讯。

操作员站采用服务器/客户机结构，由2台Conductor NT服务器组成。Conductor NT是ABB贝利采用最新技术开发的新一代融企业管理和过程控制为一体的功能完备的人－机系统接口。

工程师站数量为1台，工程师站上运行工程设计组态软件Composer，用于整个Symphony系统的设计、组态、调试、过程监视和管理维护。Composer为服务器/客户机结构的先进工程软件包。

网络通讯系统Symphony系统的重要特点之一是具有一套完整、可靠、开放的通讯系统。通讯系统分为：控制网络C-net，操作管理网络 O-net，和Symphony对外部系统的通讯接口。控制网络C-Net上有以下节点：现场控制单元、操作员站、工程师站、SIS接口机。

脱硫DCS系统提供与其它系统的标准通讯接口，其它控制系统供货商进行接口技术配合、最终保证各通讯接口和控制功能的实现。除与SIS通讯接口、GPS时钟接口外，均采用RS-232/485通讯接口，标准通讯协议（Modbus协议）。

2　系统功能

该期工程DCS系统主要具备三个功能：数据采集和处理（DAS），模拟量控制（MCS）及开关量顺序控制（SCS）。

DCS系统控制的具体范围主要包括下列系统：

烟气系统、SO2吸收系统、氧化空气系统、石膏脱水系统、排空系统等。

FGD装置的分散控制系统按分层分级的原则设计。DCS系统将分成机组监控层和过程控制层，在过程控制层中将分为两级控制，即子功能组级和驱动级。在不同层次和级别之间，通过通讯联接起来。

热工检测系统由DCS中的数据采集和处理系统（DAS）来完成。

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、参数越限报警、性能与效率计算和经济分析、历史数据存储等。

本工程DCS监测的主要参数有：FGD装置工况及工艺系统的运行参数；主要辅机的运行状态；主要阀门的启闭状态及调节阀的开度；主要的电气参数等。

本工程的自动调节由DCS中的模拟量调节系统（MCS）完成。主要的调节项目：

（1）吸收塔PH值及FGD出口SO2浓度自动控制；

（2）吸收塔供浆流量自动控制；

（3）吸收塔液位自动控制。

辅机的联锁保护和启停控制以及一些主要阀门的开闭控制由DCS中的顺序控制系统（SCS）来完成，实现功能组或子组级的控制。

2.1在脱硫系统运行中包括以下功能组（FGC）

烟道系统、吸收塔系统、石灰石浆液供应系统、石膏脱水系统。

2.2自动切换系统功能组（ACS）主要有

石灰石粉旋转给料阀、档板密封风机、滤布冲洗水泵、滤饼冲洗水泵。

2.3顺序组控功能组（SGC）主要有

循环泵（3台）、石灰石浆液补充、PH测量、除雾器。

保护及热工报警。

（1）热工保护

系统的热工保护由DCS分散处理单元来完成。主要实现以下保护功能：

当发生#1、#2炉主燃料均跳闸（MFT）、或#1、#2炉增压风机均故障、或循环泵均停、或原烟气挡板均未开、或净烟气挡板未开等异常现象时，FGD装置停运并自动打开烟气旁路挡板，通过关闭原烟气挡板和净烟气挡板来隔断进入FGD装置的烟气通道。

与主体DCS的重要控制信号采用硬接线方式，主要信号为：锅炉MFT信号；引风机信号；锅炉负荷信号等。

在任意一台炉MFT动作的时候，关闭已停炉的原烟气挡板，在烟气量减少的情况下，根据吸收塔浆液的PH值及浆液密度，相应减少石灰石浆液的供应量。

（2）热工报警信号

CRT报警项目主要有：工艺系统热工参数偏离正常；辅助系统故障；热工控制设备故障；主要电气设备故障等。

3　结束语

随着我国环保法规的健全，烟气脱硫系统作为今后大型火力发电厂必备的环保项目，必须与主体发电工程做到三同步，要求可靠运行三十年以上，所以其自动化水平和性能要求是很高的。虽然造价偏高，脱硫控制系统还应优先选用DCS系统。作为主体发电的重要辅助系统，烟气脱硫系统与主体相对独立又密切联系。所以脱硫DCS的选型一般遵循与主体型号一致的原则，一方面可以与主体DCS组成控制网络，方便互相交换信息，本文介绍的脱硫DCS就与主厂房的公用接口组成环网，主体DCS可以实时获得脱硫系统的各项参数工况；另一方面可以减少备品备件的数量和种类，减少维护经费和工作量。

［1］《火力发电厂设计技术规程烟气脱硫部分暂行规定》（DL/T5196-2004）.

［2］《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）.

钱学森（1978-），男，汉族，安徽枞阳人，工程师，大专，研究方向为烟气脱硫系统DCS配置及其功能的应用。

TM621.8

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2095-2066（2016）12-0014-02

2016-4-8