电气自动化系统在烟气脱硫工程中的应用探讨

山东华特环保科技有限公司 金家国

现阶段空气污染已经成为社会各界关注的焦点。在工业生产方面，由于资源消耗尤其是煤的消耗会产生大量污染物[1]。煤的燃烧会产生大量的二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等有害气体和固体悬浮物，这些污染物排放至空气中难以消解，就会形成雾霾，从而危害人体健康。

并且，通常用于热电厂的煤燃烧的锅炉体量也较大，锅炉老化效率低也会加剧环境污染的程度。因此，工业污染治理刻不容缓，须多措施并举，加强对环境的保护。目前，虽然与锅炉烟气处理相关的技术较多，但是能真正投入使用的技术较为有限，为有效推动绿色可持续发展，强化对烟气的排放管理十分有必要[2]。本文以热电厂的烟气脱硫工程为研究对象，通过分析电气自动化系统在烟气脱硫工程中的应用，目的是让烟气脱硫装置更优运行，从而有效治理空气污染的问题。

1 工业烟气及脱硫技术

1.1 工业烟气

工业或企业厂区在燃烧燃料时，会有大量的烟尘颗粒及有害气体产生，若直接排放到空气中，会严重污染空气环境[3]。工业烟气具有巨大的危害，会危害人体健康，人在吸入空气中污染物后，会对人体的呼吸道、生理机能、眼鼻等黏膜组织等造成严重的危害，从而引发各种疾病。同时，空气污染物还会对天气和区域气候产生影响，若空气中存在大量的烟尘，会形成雾霾。如果空气中二氧化硫浓度较大，还会出现酸雨，酸雨会造成森林毁坏、农作物死亡等。

1.2 烟气脱硫技术

烟气脱硫工程指的是，从热电厂的排放烟道气或其他工业废气中将硫氧化物去除的系统。随着脱硫技术的快速发展，目前在实践中应用的烟气脱硫工艺主要有以下几种：

一是干法烟气脱硫工艺。主要是指吸收剂以干态进入吸收塔与二氧化硫发生反应，脱硫终产物呈“干态”的烟气脱硫工艺，如炉内喷钙法脱硫、小苏打法脱硫等。这一工艺主要是通过烟气与吸收剂相互作用来实现脱硫，在具体的运行操作中，先将烟气喷入炉内或反应器内，让烟气排出前与吸收剂直接接触反应脱硫，反应后的固体颗粒收集在除尘器上。

二是半干法烟气脱硫工艺。主要是指吸收剂以湿态进入吸收塔与二氧化硫发生反应，脱硫终产物呈“干态”的烟气脱硫工艺，如旋转喷雾法脱硫、循环流化床法脱硫等。这一烟气脱硫工艺主要是采用低湿状态或干粉状态的吸收剂，与烟气中的硫化物进行反应，在反应过程中，吸收剂的水分会被蒸发，而反应后的固体颗粒会被收集在除尘器上[4]。干法、半干法的优势在于系统简单、一次性投资低、维护简单等，无废水、废酸排出，减少了二次污染，但也存在原料消耗大、反应效率低的缺陷，半干法脱硫较干法脱硫效率方面有了很大提升，在低硫煤锅炉、燃气锅炉脱硫方面获得了较好的应用。

三是湿法烟气脱硫工艺。主要是指吸收剂以湿态进入吸收塔与二氧化硫发生反应，脱硫终产物呈“湿态”的烟气脱硫工艺，如以石灰石为吸收剂的钙法脱硫、以氧化镁为吸收剂的镁法脱硫。这一工艺的原理为：使用具有水溶性且能与二氧化硫进行酸碱中和反应的碱性物质作为吸收剂，使其将烟气中的二氧化硫消除。湿法烟气脱硫工艺的优势在于脱硫效率高，主要因为直接加入了水溶性碱，整个反应过程迅速，可吸收更多的硫，在工业中应用广泛，尤其以石灰石为吸收剂的钙法应用最为广泛，缺点是对设备的腐蚀严重，对设备材料的选择较干法要求高，一次性投资高。

2 烟气脱硫工程中应用电气自动化系统的意义

在烟气脱硫工程中应用电气自动化系统，主要体现在电气控制系统的应用。由于烟气脱硫工程各种工艺较为复杂，所以对电气自动化控制系统的要求较高，高效稳定的电气自动化控制系统，可节省人工操作成本，降低能耗和药耗，也能降低后期的运营成本。因此，在烟气脱硫工程中应用电气自动化系统意义重大。

随着现代计算机技术、控制技术、通信技术的快速发展，将这些技术应用至烟气脱硫工程中，可进一步提升烟气脱硫工程的自动化运行水平。电气自动化控制系统的运行原理为：借助计算机高速的信息处理能力，实现对烟气脱硫工程的自动运行、控制、保护和故障检测，全程为机器自动化控制，减少了人工成本，提高了脱硫的效率，有助于提高企业运营效率及创造更大的利润。

3 烟气脱硫工程中应用电气自动化系统的必备条件

3.1 科学合理的网络系统

随着信息化时代的到来，现代网络技术快速发展，并成为人们生活与工作中必不可少的部分。同时，在脱硫行业中，也少不了网络系统的支持。要想将电气自动化系统很好地应用至热电厂烟气脱硫工程中，就需要构建一个科学合理的网络系统，这也是有效发挥电气自动化技术的重要前提。伴随着技术变革的不断推进，供热企业可在传统生产方式基础上，将实体生产设备与网络系统结合，并借助电气自动化系统实现对设备的实时监测与控制管理，在稳定的网络系统支撑下，电气自动化系统数据传输与共享效率更高，一方面能有效提升脱硫工作的效率，另一方面也有助于电力网络的发展。

3.2 电气控制与保护

在以往热电厂的火力发电时，为避免出现各种突发情况，需要对发电设备与发电过程进行实时监控，以便采取必要的保护措施，比如报警系统。但这样的监控模式具有一定的局限性，主要表现为通常只能对已经出现的情况进行控制，并不能起到预防防控的作用，无法从根本上实现对热电厂发电过程的有效保护。而运用电气自动化技术，管理人员可通过计算机的人机交互界面了解电气系统的运行情况，也能及时监督和预判可能出现的系统故障问题，及时采取有效的措施解决，确保电气系统正常运行，从而保证热电厂的发电工作能正常进行。

3.3 统一单元炉机组

随着社会的不断发展，传统热电厂的发电方式显然已经无法满足实际需求，需要进行改革创新，将自动化技术应用到热电厂中，可让厂内各部分有机统一。热电厂中主要是由机、炉、电、控及其他设备组成，运用电气自动化技术，可对热电机组进行实时的监控，并分析监控参数，可很好地调节机组的运行状态，让机组充分发挥出应有的作用。另外，自动化技术的应用，使得单元炉机组统一，能更便于供热电厂进行信息化管理，有助于整体效率的提升。

3.4 电气通信控制

由于热电厂发电需要财力、人力、物力支撑，因此国家非常重视热电厂的发展。随着科技的不断进步，目前热电厂发电效率有了显著提升，但电气通信控制技术并不成熟，还需要进一步发展完善。热电厂应积极引进成熟的电气通信控制技术，提升电气自动化系统运行水平，从而促进热电厂工作效率与水平的提升。

4 烟气脱硫工程中应用电气自动化系统的实例分析

某热电厂为保证烟气脱硫改造项目支出合理，工艺流程保留了原有的烟气脱硫装置，原有的烟气脱硫工艺为石灰石干法脱硫技术，系统内部设备主要包括石灰石仓储、石灰石粉仓、各类工业电机。在这一基础上，将电气自动化技术应用至烟气脱硫系统中，实现对各部分的电气自动化控制。

4.1 系统电路接线

在进行烟气脱硫系统电路设计时，需要考虑各类电机和泵体的接入，电路接线数量较多，选择合适的接线方式非常重要。常见的接线方式主要有以下三种：

一是硬接线的方式。采取这种接线方式，可通过电气自动化系统实现对相关控制对象的参数检测，同时还能调节控制电气与工艺设备，对提升电气控制系统运行的可靠性及有效控制二氧化碳的排放具有重要作用、硬接线方式在应用过程中，主要采用的是集中布置的方式，管理起来较为方便，并且接入方式简单，连接电缆时能一次正确敷设，可为设备的运行提供良好的环境，有助于提升整体的运行效率。但这样的接线方式也有一定的不足，主要因为需要配置大量的硬件设备，所以施工成本相对较高。

二是硬接线与通信结合。这种接线方式是硬接线方式上进行的改良。随着科技的快速发展，目前在工厂自动化、变电站自动化等领域广泛应用网络通信技术，为脱硫电气自动化控制系统的良好运行提供了有力的技术支撑。这一接线系统主要有三个部分构成，分别是站控层、间隔层、通信层，其中站控层主要有操作站、维护站、通信网关、服务器等组成。

用通信方式替代硬接线方式，可有效解决硬接线方式中需要大量元件和材料的问题，可有效降低施工成本，同时信息较全面，系统能实现事故追忆、防误闭锁、保护定值管理等功能作用，有利于进一步提升电气系统的自动化水平。但这样的接入方式有一定的局限性，集中体现在系统通信开放性不高，制约了信息监控的时效性，而且在实际应用过程中，时常会出现信息刷新缓慢、网络信号中断的问题，使得系统信息维护量较大，难以保证信息的可靠性。

三是全通信方式。这一接入方式主要是依托网络通信技术，通过分层分布智能装置的方式，实现对热电厂集散控制系统的自动化监控和保护。在全通信的支持下，电热厂集散控制系统可充分发挥出网络通信技术的优势，强化对厂内脱硫设备的监控。在实际应用过程中，能够根据脱硫工艺进行通信管理配置，实现通信管理机与分布式处理单元“一对一”通信，有助于提升联锁控制的效果。由于在脱硫工艺流程中，涉及的电动机综合保护装置较多，且这些设备可实现双网通信，因此能够很好地满足工业联锁控制的实际需求。将全通信的方式应用至烟气脱硫电气控制系统中，使其与电厂集散控制系统有机融合，不需要再进行硬接线，能够有效节约施工成本，而且还能实现全面实时的监控与管理。另外，这一接线方式，还能为电气自动化系统提供信息管理、继电保护、设备维护等提供有力支持，可进一步提升电子自动化控制系统的可靠性。

4.2 系统控制

考虑烟气脱硫工程中涉及诸多装置，在应用电气自动化系统时，也应采用合理的自动化技术，实现对系统的自动化控制。在实际应用中，也可通过PLC控制技术，实现对烟气脱硫工程系统的控制。控制原理如图1所示。

图1 脱硫控制原理

在具体的运行中，石灰石上料系统主要有料位计和上料器组成，一旦系统检测到料位不足，要及时配比和上料；石灰石的下料系统，石灰石原料通过下料机与鼓风机传送至反应炉中进行烟气脱硫。在整个烟气脱硫电气控制中，上位机时刻与PLC保持数据通讯，并且能通过显示器观察反应的进程及各项参数。通过PLC控制，让整个烟气脱硫过程高效进行，实现对脱硫工艺流程的自动控制，使整个系统运行更加稳定，也更加有利于减少资源的消耗。

实践证明，烟气脱硫工程在应用电气自动化系统时，可通过全通信的接入的方式，提升通信可靠性、实时性的同时，让自动化系统的作用得以有效发挥，强化对各种设备的实时监控，从而保证系统运行的科学性和安全性，这也是烟气脱硫工程电气自动化发展的必然。另外，在电气自动系统实际应用过程中，也能在全通信的基础上，有效运用PLC控制技术，实现对烟气脱硫工艺流程的自动化控制，整个系统运行更加稳定，也能减少资源的消耗，从而更好地满足二氧化硫排放控制的需求。