石灰石湿法烟气脱硫控制系统毕业设计

1、 河南机电职业学院毕 业 论 文（毕业设计）题 目： 火电厂石灰石湿法脱硫控制技术 所属系部： 电子工程系 专业班级： 电气自动化技术12-1 学生姓名： 王霄飞 指导教师： 苗国耀 2015 年 06月 11 日毕业论文（实习报告）任务书学生姓名:王霄飞专业班级：电气自动化技术12级1班 所属系部：电子工程系 题目：火电厂石灰石湿法脱硫控制技术任务内容：断路器的设计一、 设计背景 灰石湿法烟气脱硫是目前工艺较为成熟、应用最广泛的脱硫工艺，其脱硫过程是气液反应，反应速度快、脱硫效率高，综合经济性能较好，在国内电厂脱硫工艺中被广泛应用。在烟气脱硫系统中，控制系统的设计非常重要，控制系统设计是否恰

2、当直接影响脱硫系统的运行，甚至影响主机系统的长期安全稳定运行。本文设计的脱硫控制系统有完善的热工模拟量控制，并且各项功能在DCS系统中统一实现。 首先简要介绍了石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术及其控制系统的现状、发展趋势、主要工艺设备、工艺流程及原理。接着对脱硫控制系统的控制方案进行了详细设计和研究，主要包括自动调节系统设计、联锁保护条件设计等。最后，对脱硫重要仪表进行了选型和设计。本文对烟气脱硫工程的自动化控制给出完整、详细的分析和方案。通过国产的HOLLiAS-MACS系统以达到烟气脱硫项目的自动化控制。二、论文撰写要求：1、按所学专业选题，要立意求新，实用可行。2、论文观点鲜明正确，中心突出

3、，论据充足可靠，层次分明，结构严谨，逻辑性强。注意避免单纯罗列资料或数据，忽视论证分析的情况；避免写成描述性的记叙文章。3、学生应独立完成论文写作，严禁抄袭他人之作，严禁请人代写。4、论文交稿时，要求字迹工整，卷面清洁。文前列出目录，文后列出参考文献清单。5、论文应表述自己的独立见解，尽量避免照搬照抄书中语句。6、论文一律用统一的论文稿纸撰写，并将封面、任务书填写齐全。三、 时间安排：2014.12-2015.01 查找资料、搜集相关素材；2015.01-2015.02 完成所需课题的分析；2015.02-2015.03 完成大致的初步设计，确定所要采取的方案；2015.03-2015.05

4、围绕方案撰写设计论文，解决过程中错遇到的困惑；2015.05-2015.06 完成自己所撰写的毕业设计论文2015.06- 2015.6.11 整理自己所撰写的毕业设计论文，根据导师要求，完善毕业设计论文。四、 参考资料：1郑喧.基于PLC的火电厂烟气脱硫控制系统研究与设计.现代电子技 术,2011,19: 173-175,1802岳涛,庄德安,杨明珍,等.我国燃煤火电厂烟气脱硫脱硝技术发展现状.能源研究与信息, 2010,3: 125-1293周屈兰,徐通模,惠世恩.我国自主开发的湿法脱硫技术及其应用.动力工程,2009,26(2): 261-2634戈黎红,王琳.提高烟气脱硫DCS控制水平

5、的方法.发电设备, 2010,7(3): 210-2125辛玲玲,张建江,周水琴.自动控制技术在火电厂烟气湿法脱硫中的应用.中国电力, 2011,10(8): 75-786任如山,黄学敏,石发恩,等.湿法烟气脱硫技术研究进展.工业安全与环保,2010,6: 14-15指导教师签字： 教研室主任签字:年 月 日年 月 日毕业论文（毕业设计）评审表学生姓名：王霄飞专业班级：电气自动化技术12-1 所属系部：电子工程系题 目：火电厂石灰石湿法脱硫控制技术指导教师评语: 初评成绩： 指导教师签字： 年 月 日评审小组意见： 评审小组成员签字： 年 月 日终评成绩：目录1 绪 论11.1 选题背景及意义

6、12 火电厂脱硫系统的工艺原理22.1石灰石石膏湿法脱硫工艺流程22.2 吸收系统32.2.2工艺水系统和排放系统82.3脱硫系统运行控制方式92.3.1 启动102.3.2停运112.3.3 紧急停运132.3.4 变负荷运行142.3.5 装置和设备保护措施153 FGD系统的DCS控制系统的设计163.1烟气系统控制163.2石灰石浆液制备系统控制173.3 石灰石浆液浓度控制183.4石灰石浆液箱液位控制193.5石膏脱水系统控制203.6 FGD系统仪表选型及影响因素213.7 流程总图233.8 MACSV系统组态设计243.8.1数据库总控工程建立243.9本章小结274结 论2

7、8参考文献29摘要：石灰石湿法烟气脱硫是目前工艺较为成熟、应用最广泛的脱硫工艺，其脱硫过程是气液反应，反应速度快、脱硫效率高，综合经济性能较好，在国内电厂脱硫工艺中被广泛应用。在烟气脱硫系统中，控制系统的设计非常重要，控制系统设计是否恰当直接影响脱硫系统的运行，甚至影响主机系统的长期安全稳定运行。本文设计的脱硫控制系统有完善的热工模拟量控制，并且各项功能在DCS系统中统一实现。 首先简要介绍了石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术及其控制系统的现状、发展趋势、主要工艺设备、工艺流程及原理。接着对脱硫控制系统的控制方案进行了详细设计和研究，主要包括自动调节系统设计、联锁保护条件设计等。最后，对脱硫重要仪表

8、进行了选型和设计。本文对烟气脱硫工程的自动化控制给出完整、详细的分析和方案。通过国产的HOLLiAS-MACS系统以达到烟气脱硫项目的自动化控制。 关键词：石灰石 湿法脱硫 脱硫控制1 绪 论1.1 选题背景及意义近年来，人民物质生活水平逐步提高，环境问题越来越引起人们的关注。它不但关系着人民群众的生活环境、身体健康，而且还影响国家的形象，甚至制约国家和企业的可持续发展。二氧化硫是众多大气污染源中最主要的污染源。我国是燃煤大国，一直以来，煤炭占据一次能源的消费总量很高，而且呈不断增长趋势。随着煤炭消费的不断增长，燃煤所排放的污染物二氧化硫也不断增加，导致我国酸雨和二氧化硫污染日益严重。据统计，

9、2007年我国原煤总产量为25.23亿吨，其中用于火力发电的燃煤高达12.82亿吨，电煤占据当年原煤总产量的近51%。因此，控制火电厂二氧化硫的排放，对改善大气环境质量，保障人民群众身体健康，促进火电厂可持续发展显得特别重要。对于二氧化硫的排放控制，我国环保部门先后出台了各种的措施和办法，要求新建的电厂随同主机组同步安装脱硫设施，已建电厂须对现有设备进行改造,增设脱硫装置，从而保证二氧化硫排放量达到国家规定的最高允许排放限值，以减少其对环境造成的严重污染。另外，国家对燃煤电厂脱硫减排情况定期进行环保核查，并据此执行脱硫电价政策。针对在核查中发现的脱硫系统停运、脱硫效率不达标的企业，将严格执行脱

10、硫电价扣减以及处罚规定，并且足额征收二氧化硫排污费。国家环保减排规定和环保核查要求越来越严格，脱硫设施数据监测是否准确、脱硫设备控制情况是否稳定，将决定着环境控制的质量管理以及总量控制。国家环保部规定，所有脱硫设施必须安装分散式控制系统(DCS系统)，用以实时监控脱硫系统设备运行情况。要求DCS系统能随机调阅脱硫设备运行参数及历史趋势，相关数据必须至少保存六个月以上。分散控制系统是当前控制技术领域的重要控制方式，它的最大优点是信息处理快速，计算和逻辑处理准确性和可靠性比较高，信息存储方式灵活多样，存储容量较大，而且存储的信息易于传递。随着计算机技术的飞速发展，分散控制系统也越来越完善。关于脱硫

11、设备的分散控制系统选型，应该遵循成熟、可靠的原则，控制系统必须具备数据来集与处理、自动控制、保护、联锁等多项功能5。2 火电厂脱硫系统的工艺原理2.1石灰石石膏湿法脱硫工艺流程石灰石-石膏法脱硫装置的工艺图如图2-1，其主要包括烟气系统、吸收系统、石膏脱水系统、制浆系统、工艺水系统、排放系统等。石灰石浆液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl、HF 被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。为了维持石灰石浆液的pH值恒定并减少石灰石耗量，石灰石被连续加入吸

12、收塔，同时吸收塔内搅拌器、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。图2.1 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺流程图2.2 吸收系统如图2-2，吸收系统是FGD的核心装置，烟气中的SO2在吸收塔内与石灰石浆液进行接触，SO2被吸收生成CaSO3，在氧化空气和搅拌器的作用下最终生成石膏，产生的石膏浆液通过石膏浆液排出泵抽出，送至石膏水力旋流器浓缩，浓缩后的石膏浆液再送至二级脱水系统。主要设备是：图2.2 吸收系统1、吸收塔（以喷淋吸收塔为例）喷淋吸收塔又称空塔或喷淋塔，塔内不减少、结垢可能性小，阻力低，是湿法脱硫FGD装置的主流塔形，通常采用烟气与浆液逆流接触方式布置。浆液

13、喷淋系统包括喷淋组件及喷嘴。一个喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成，喷淋组件及喷嘴的布置设计对称、均匀，覆盖吸收塔的横截面，并达到要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收浆液与烟气充分接触，从而保证在适当的液气比下可靠地实现95%的脱硫效率，且在吸收塔的内表面不产生结垢。喷嘴是喷淋吸收塔的关键设备之一。一般脱硫浆液的入口压力为0.05-0.2MPa，流量为30-170m3/h，喷嘴喷雾角为90°左右，大部分液滴直径为500-3000m，并要求尽量均匀。喷嘴喷出的液滴的直径小、比表面积大、传质效果好、在喷雾区停留时间长，均有利于提高脱硫接的利用率。吸收塔顶部布置有放空阀，正常运行时该

14、阀是关闭的。当FGD装置走旁路或停运时，放空阀开启以排除塔内的湿气，消除吸收塔氧化风机还在运行时或停运后冷却下来时产生的与大气的压差。2、吸收塔浆液循环泵 浆液循环系统采用单元制设计，每个喷淋层配一台浆液循环泵，每台吸收塔配三或四台浆液循环泵，由于浆液循环泵的运行介质为低pH值浆液，且含有固体颗粒，因此必须进行防腐耐磨设计。一般在循环泵前装设有不锈钢滤网，可以防止塔内沉淀物吸入泵体而造成泵的堵塞和损坏。3、除雾器 除雾器是FGD的关键设备，其性能直接影响到湿法FGD系统能否连续可靠运行。当带有液滴的烟气进入除雾器通道时，由于流线的偏折，在惯性的作用下烟气实现液气分离，部分液滴撞击在除雾器叶片上

15、被捕集下来。除雾器故障会造成脱硫系统停运，因此，科学合理的设计和使用除雾器对保证FGD系统的正常运行有着非常重要的意义。4、氧化空气系统 氧化空气系统包括氧化风机，氧化装置（氧化空气分布网、氧化喷枪）等。在湿法脱硫工艺中自然氧化和强制氧化，二者主要区别在于是否向吸收塔注入墙纸氧化空气。自然氧化工艺中不通入强制氧化空气，吸收浆液中的SO2有少量在吸收区被烟气中的氧气氧化；强制氧化是向吸收塔内的氧化区喷入空气，促使可溶性亚硫酸盐氧化成硫酸盐，控制结垢，最终结晶生成石膏。 氧化装置一般有两种布置方式，即管网式和喷枪式。5、吸收塔搅拌器 吸收塔搅拌器水平径向布置在吸收塔下部，一般为34个，其作用使浆液

16、保持在流动状态，石灰石颗粒也均匀悬浮状态，保证浆液对SO2的吸收和氧化。 如图2-3，采用石灰石湿磨制浆时，一般要求浆液中90%的石灰石粒径小于或等于250目（63m）。用车将石灰石（粒径小于或等于20）送入卸料斗，经给料机、斗式提升机送入石灰石贮藏内，再由称重给料机送到湿式球磨机磨成浆液，石灰石浆液用泵输送到水力旋流器经分流，大尺寸物料再循环，合格的溢流存储于石灰石浆液箱中，而后经石灰石浆液泵送至吸收塔。图2.3 制浆系统石灰石湿磨制浆系统主要包括卸料斗、石灰石贮存、石灰石输送机、承重给料机、石灰石磨机、磨机浆液循环泵，磨机再循环箱、水力旋流器、石灰石浆液箱、石灰石浆液泵及石灰石浆液箱搅拌器

17、等。磨机一般选用湿式球磨机。电动机通过离合器与球磨机小齿轮连接，驱动球磨机旋转。润滑系统包括低压油润滑系统和高压油润滑系统。低压油润滑系统通过低压液压泵向球磨机两端的齿轮箱喷淋润滑油，对传动齿轮进行润滑和降温；高压油润滑系统则通过高压液压泵打向球磨机两端的轴承，并将磨机轴顶起。来自球磨机轴承的有再打回油箱，油箱设有加热器，用以提高油温，降低粘度，从而保证油具有良好的流动性。低压油润滑系统设有水冷却系统，可降低低压润滑油的温度，防止球磨机齿轮和轴承等转到部件温度过高。齿轮喷淋装置当主电动机工作时自动启动，主电动机停止时自动停止。每台球磨机配置一组石灰石浆液旋流器，该旋流器用于球磨机出口石灰石浆液

18、的分离。分离后的溢流浆液（浓度控制在25wt%-30wt%，密度为1250kg/m3）直接进入石浆箱，底流返回球磨机继续研磨。石灰石浆箱液位和浓度通过石灰石和水的流量来调节。为了维持石灰石浆箱中液位和浆液浓度，应控制向石灰石浆液箱的石灰石浆液补充工艺水和过滤水。石灰石浆箱的浆液浓度通过维持石灰石和过滤水的比率保持恒定。2.2.1石膏脱水系统 石膏脱水系统的作用是脱除石膏浆液中的水分以方便存储及外运脱除的水分返回至吸收塔或吸收剂制备系统重复利用以节约用水量。石膏脱水系统分为一级脱水系统和二级脱水系统。1、一级脱水系统 在吸收塔内于SO2反应生成的石膏晶体被石膏浆液排出泵送至石膏旋流器中进行初步分

19、离，以保证吸收塔内密度维持在设定值（一般为1070-1110kg/m3）。由吸收塔来密度在15wt%左右的浆液经过石膏旋流器中初步分离后，顶流浓度为3wt%-4wt%，底流浓度通常为50wt%。石膏旋流器底流浆液送至缓冲箱，一部分返回吸收塔，另一部分则由泵送至废水旋流器进行处理。a、石膏浆液排出泵 石膏浆液排出泵一般采用离心泵，且设有变频器装置，主要作用是将浓度在15wt%左右的浆液送至石膏旋流器中初步脱水。通过变频装置调节泵的转速，以恒定石膏旋流器的入口压力。当FGD系统检修时，石膏浆液排出泵将吸收塔内的浆液送至事故浆液箱。 石膏浆液排出泵的管道上设有两台pH计和两台密度计，并分别将pH值和

20、密度值送至脱硫分布式控制系统（DCS）画面上。 石膏浆液排出泵管道上设有回流管，部分石膏浆液回收再循环。b、石膏旋流器 石膏旋流器主要是用于分离及分类颗粒物。当带有压力的石膏浆液进入旋流器后，在强制离心沉降的作用下，大小颗粒实现分离。旋流器的进口起导流作用，减弱因流向改变产生的紊流扰动，柱体部分为预分离区，大小颗粒受离心力的不同而由外向内分散在不同的轨迹，为后期的分离提供条件；锥体部分为主分离区，石膏浆液受减缩的器壁的影响，逐渐形成内、外旋流，大小颗粒之间实现分离；溢流口和底流口分别将溢流和底流水力导出，并防止二者之间的掺混。 石膏旋流器的工作压力一般为0.2MPa左右，入口压力越大，则溢出部

21、分浆液的颗粒就越小；通过改变石膏旋流器的沉砂嘴直径就也可变换旋流器顶流（底流）的浆液量及浓度。因此，通过上面所述的两种方式可以提高石膏旋流器的分级效率。 石膏旋流器底流中，合格的石膏浆液送至石膏浆液箱，不合格的石膏浆液则返回吸收塔进一步结晶。c、废水旋流器 废水旋流器工作原理类似于石膏旋流器。石膏旋流器的顶流浆液部分送至废水旋流器，废水旋流器的底流浆液送至吸收塔，废水旋流器的顶流部分浆液送至废水箱，含有废弃成分的废水再经废水泵送至废水处理系统。2、二级脱水系统 石膏旋流器底流浆液通过鱼尾形进料口输送到真空皮带脱水机，均匀地分布在皮带机的滤布上，依靠真空吸力和重力在运转的滤布上形成石膏饼。石膏浆

22、液中的水分沿程被逐渐吸出，含固量为90wt%的石膏饼则由运转的滤布输送到皮带机的头部（驱动电动机一端），卸料托改变滤布转向，石膏饼在重力的作用下落入石膏仓。转向后的滤布被滤布冲洗喷嘴清洗干净后又转回到石膏浆液进料口的下部，开始新的脱水循环。滤液被收集到滤液水箱重复利用（返回吸收塔或用于石灰石浆液制备系统用水），从脱水机吸来的空气经真空泵排到大气中。a、 真空皮带脱水机 真空皮带脱水机由脱水皮带、皮带滚筒、脱水电动机、皮带和滤布支撑托、真空盘、滤布、滤布张紧装置、滤布纠偏装置、限位开关、拉线开关盒急停按钮和进料口。b、 水环真空泵 水环真空泵是进行石膏浆液脱水的动力设备。真空泵工作时，因偏心叶轮

23、的转动，泵体和叶轮之间形成月牙形空腔，产生负压。在负压的作用下，石膏浆液的游离水随抽吸的空气一起经皮带机真空箱进入滤液回流母管，然后切向进入气水分离器。在气水分离器内，由于气体和液体不同的离心作用发生分离，空气又真空泵排到大气，水在重力的作用下进入滤液箱。图2.4 石膏脱水系统流程图2.2.2工艺水系统和排放系统1、工艺水系统FGD的工艺水一般来自电厂循环水，也可以深井水及灰场回水（取决于水中氯离子、硫酸根离子和杂质含量）。a、 工艺水主要用途（1） 补充烟气携带、废水排放、石膏携带水而造成的水损失。（2） 除雾器冲洗及维持吸收塔正常液位的补充水。（3） 各设备及管道的冲洗、各设备的密封及冷却

24、水。（4） 石灰石浆液制备系统补水。（5） 氧化空气增湿冷却水。b、 工艺水系统的组成工艺水系统主要包括：工艺水箱（该工艺水箱设计要确保FGD装置安全运行）、工艺水泵及除雾器冲洗水泵。2、排放系统 浆液排放系统主要包括浆液箱（罐）和地坑系统。 事故浆液箱用于临时储存吸收塔内的浆液。当FGD装置检修或发生故障而需要排空吸收塔内浆液时，吸收塔浆液由石膏排出泵排至事故浆液箱。通过事故浆液泵，浆液可以从事故浆液箱返回吸收塔。事故浆液箱则设有搅拌器和事故浆液泵。 地坑系统有吸收塔区地坑、石灰石浆液制备系统地坑及石膏脱水地坑，其用于储存FGD装置的各类浆液，包括设备运行、设备故障、取样、冲洗过程中产生的浆

25、液。地坑系统主要设备有搅拌器和地坑泵。2.3脱硫系统运行控制方式启动前检查启动工艺水、除雾器冲洗系统启动空气压缩系统启动石灰石卸料系统启动吸收塔循环系统：吸收塔配晶种、排放系统、氧化系统、石膏排出系统、循环泵系统、给浆泵自投启动制浆系统启动石灰石给浆系统投入除雾器自动冲洗程序启动石膏旋流系统启动烟气系统、增压风机系统启动石膏输出系统启动真空皮带脱水系统结束图2.5 FGD的主要启动步骤2.3.1 启动对于启动运行，脱硫系统必须根据主机制定一套状态顺序表，根据顺序表操作脱硫系统启动运行程序。启动运行流程如图2-5：（1）启动前的运行准备和检查启动前的运行准备和检查包括由于停运检修或其它原因而长期

26、完全停运后启动脱硫系统装置所需的检验、检查和准备过程。（2）公用系统开始运行启动公用管路使公用系统为启动脱硫系统各设备做好准备。（3）浆液进入吸收塔和箱罐并形成循环长期停运后，通常石膏浆液由浆液箱输送到吸收塔，水由工艺水箱输送到其它箱罐。待水和浆液输送到吸收塔和各箱罐完成，各种泵投入运行以形成循环。（4）启动脱硫系统引风机启动前启动“进烟”程序，旁路挡板和进/出口挡板首先打开，随后增压风机启动并升至通过吸收塔和旁路烟道的循环烟气量为大约 30负荷的工况。启动引风机，锅炉开始运行。当锅炉达到约 30负荷后，旁路挡板关闭，所有烟气均通过脱硫系统。（5）控制仪表的调整当烟气流通后，检查控制仪表，如温

27、度计、浆液流量计和液位计，使其维持在正常运行工况。（因为pH值控制仪影响脱硫系统的运行性能，所以必须仔细校验显示其输入量和输出量）。调整好控制仪表后，脱硫系统就进入平稳的正常2.3.2停运脱硫系统停运流程如图2-6（1）烟道停运准备长期停运要进行以下操作：a.将每一个浆池排空；b.吸收塔反应池的液位降至低液位。当浆池收集的浆液或吸收塔排出的浆液流量增加时，进入上层箱的流量可增加以响应这些变化，排出浆液的流量设定应作适当改变；c.如果装置有固有的全自动停运系统，需首先检查顺序停运的操作模式。（2）循环浆液切除和箱罐的放空箱罐放空时泵和管路停运，打开箱罐的放空阀将浆液排放到排水坑内，使用冲洗水将残

28、留在底部的浆液冲洗干净。（3）公用设备停运检查并确认不再需要的公用设备，并顺序停运。因停运检修的需要，可使清洁用的服务水系统和设备保持运行。停止烟气系统、停止GGH及增压风机系统根据吸收塔密度情况停止石膏旋流器系统停止除雾器自动冲洗系统根据石灰石仓料位情况停止石灰石卸料系统根据石膏浆液箱液位情况停止石膏输出系统石灰石给浆调节阀关到零根据石灰石浆箱液位情况停止制浆系统停止真空皮带脱水系统停止吸收塔循环系统：氧化风机系统、循环泵系统、石膏排出系统停止石灰石给浆系统如果吸收塔排空，根据吸收塔液位情况，停止搅拌器及排出系统停止压缩空气系统停止工艺水、除雾器冲洗系统结束图2.6 FGD系统停止2.3.3

29、 紧急停运（1） 联锁保护命令能在各种导致紧急停运的情况下发挥作用，以保护机组的安全。当联锁保护工作时，或者运行人员根据自己的判断实施紧急停运时，重要的是紧密结合主机情况，准确掌握形势，判断事故原因和规模，快速采取对策。（2） 紧急停运后的措施如果脱硫系统出现紧急停运，查清事故原因及其规模，根据情况操作脱硫系统装置。如有必要，进行复位工作，并与脱硫系统相连的有关部分保持紧密联系。如果复位需要很长时间，须将脱硫系统设为长期停运状态。（3） 紧急停运后的重新启动在确认紧急停运的原因消除后，脱硫系统可重新启动并准备通烟。脱硫系统可按照正常启动操作重新启动。将脱硫系统设置为中期停运状态，重新设置紧急停

30、运状态，操作脱硫系统通烟，并保持与主机的紧密联系。2.3.4 变负荷运行（1）脱硫系统入口烟气量脱硫系统入口烟气条件如烟气量及风量随锅炉负荷变化而相应变化。与烟气量及风量相应地，旁路挡板门差压控制为常数。旁路挡板门差压控制系统采用的是前馈-反馈控制法。将用送至引风机的需求信号作为前馈信号来控制升压风机。此外，旁路烟道的差压将用作反馈信号。控制升压风机以保持并调节旁路烟道的差压在0KPa左右。（2）吸收塔的液气比随锅炉负荷的改变而改变，当锅炉负荷很低时，可以考虑停运一台循环泵，在不降低脱硫效率的情况下，节省耗电量。2.3.5 装置和设备保护措施（1） 联锁保护引起的停运脱硫系统由如表2-1所示的

31、保护回路（联锁保护）进行保护，协调主机安全停运脱硫系统。表2.1 FGD岛联锁保护表项目联锁保护动作因子连锁保护动作后的操作备注FGD岛联锁保护a.失电b.所有吸收塔循环泵停运a.事故喷淋打开，将停炉信号传至主机侧b.引风机停运c.FGD 岛入口挡板关闭下列阀门短时打开以保护吸收塔内衬、除雾器等：吸收塔入口喷水阀FGD 岛旁路挡板联锁保护a.锅炉 MFTFGD 岛继续保持循环运行状态（2）非联锁保护引起的停运脱硫系统对于下列故障不提供直接的联锁保护。在出现下列任何故障的情况下，检查故障，实施脱硫系统停运以保护设备，并保持与主机协调。1）石灰石制备系统故障如果由于石灰石制备系统出现故障而导致没有

32、石灰石浆液输送到吸收塔，将达不到要求的脱硫效率。在这种情况下，就必须停运脱硫系统，并且使锅炉停运或调整主机负荷。2）仪用空气管路故障（当有仪用空气控制系统时）如果仪用空气失去，自动调节阀和自动开/关阀动作保护脱硫，大多数情况下，需停运脱硫系统。3）补给水管路故障问题如果工艺水管路出现故障，工艺水就不能输送到脱硫系统，致使不能提供密封水，每台泵的密封部分短时内就会受到损坏。在这种情况下，就必须停运脱硫系统。4）冷却水管路故障冷却水主要供给大型辅助设备。冷却水停供会引起辅助设备受损，在这种情况下，就必须停运脱硫系统，并且使锅炉停运或调整主机负荷。5）电源线路故障问题电源中心下游的电力供应故障同样会

33、导致脱硫系统关闭。 3 FGD系统的DCS控制系统的设计3.1烟气系统控制烟气系统涉及到机组的安全性，是整个FGD系统中最为重要的一个子系统，因此，烟气系统的基本控制要求是保证机组的安全。原烟气自引风机引出，通过烟道到达FGD系统的原烟道。原烟气通过原烟道到达增压风机，增压风机前设有压力信号和温度信号。压力信号主要作为调节增压风机导叶开度用温度信号用来指示FGD入口烟温，增压风机出口处设有压力测点用来监视增压风机运行状况。原烟气经过增压风机后到达吸收塔，吸收塔入口设有温度信号，温度信号主要是保护吸收塔用，它与吸收塔出口烟气温度信号一起作用，以监视吸收塔工作状况。原烟气经过吸收塔的入口向上流动穿

34、过喷淋层，烟气被冷却，烟气中的SO被吸收。经过喷淋洗涤的净烟气经过除雾器脱除烟气中携带的浆液雾滴后进人烟囱。在烟囱两侧设有旁路挡板门，烟气可以100通过旁路挡板门经旁路烟道被旁路分离掉。脱硫系统也可通过旁路挡板门与旁路烟道分离。吸收塔入口的压力的大小在很大程度上影响着SO2的吸收效率和系统设备的运行效率。如果吸收塔入口处的压力过大，进入塔内的原烟气流速过高，原烟气与喷淋下来的吸收浆液接触得不够充分，导致化学反应还没有进行完全就冲出塔体，这样就会造成脱硫效率降低的问题。其次，如果吸收塔入口处的压力过小，由于塔体内有一定程度的阻力，这样原烟气流速过小，虽然反应可能比较充分，但是整个系统内的设备运行

35、浪费很大,对节约资源不利，将造成系统的利用效率不高的问题。增压风机为原烟气通过吸收塔提供足够的压力，用以弥补烟气流经吸收塔的压力损失。在增风压机的进出口均设置了压力变送器，用于调节增风压机导叶的开度，将吸收塔入口处的烟气静压控制在某设定值。为了优化FGD入口压力控制回路的调节性能，决定引入锅炉负荷信号或锅炉送风量或引风机调节信号作为前馈信号，当锅炉负荷或送风量变化时同步调节增压风机的出力，可以减少引风机后至FGD入口段烟气的压力波动，从而改善该控制回路的调节性能，减少该控制回路对锅炉运行的影响。实际控制时，脱硫系统的烟气流量与锅炉烟气流量是否平衡将反映在脱硫系统旁路挡板的差压信号上，利用这一差

36、压信号，通过PID调节不断对增压风机挡板开度进行调整和修正，使脱硫系统的进烟量与锅炉烟气流量达到动态平衡。313.2石灰石浆液制备系统控制石灰浆液制备系统控制包括：浆液浓度控制子系统、浆液液位控制子系统，在SO2吸收控制过程中,控制量与被控量存在一定的相互耦合关系如图4-3所示。烟气脱硫过程的吸收系统工艺水补给量石灰浆液输入量石膏浆液排放量浆液液位浆液pH值浆液浓度主要被控量主要控制量烟气流量烟气SO2含量烟气流量主要干扰量图2.7石灰石浆液制备系统控制3.3 石灰石浆液浓度控制本脱硫工程采用湿式钙脱硫工艺，石灰剂加水，经充分搅拌、熟化，制备成一定浓度的石灰浆液乳液。制备出的石灰浆液浓度为10

37、%-12%，在熟化池内搅拌均匀，然后，通过脱硫剂供给泵分别送至氧化池及浓缩池溢流槽，最后汇流至PH调节池，调节合适的PH值后，经循环泵加压供脱硫吸收塔喷淋净化烟气使用。为充分利用资源，设置有再循环管道可将石灰浆液送回石灰浆池34。石灰浆液的浓度直接影响吸收塔内的反应品质，浓度过高或过低，对脱硫系统都不利。由于大滞后的特点，石灰浆液的调节控制存在一定困难，因而系统采用的方法是，先将石灰浆液浓度控制在适当范围，通过控制石灰浆液给料量流量的大小来控制脱硫的效率。石灰浆液给料量则根据锅炉负荷，FGD装置进口和出口的SO2浓度及吸收塔浆液池内的浆液PH值进行控制。石灰浆液制备控制系统必须保证连续向吸收塔

38、供应浓度合适、份量足够的石灰浆液。通过石灰浆液密度测量的反馈信号修正进水量进行细调。通过将石灰石浆液浓度的测量值与设定值比较，偏差经过PID运算后，来调节石灰石浆回水调节阀的开度，从而将石灰浆液浓度控制在设定值。石灰浆液浓度PID控制原理如图4-4所示PID控制算法回水调节阀浆液浓度设定值输出-图2.8 石灰石浆液浓度控制3.4石灰石浆液箱液位控制在本脱硫系统中，设置有进塔石灰浆液流量计与密度计，用于吸收塔内石灰浆液补给量和密度的测量。为保证脱硫效率，钙硫比基本锁定在1.03左右，即57.7克CaO对应64克SO235。图2.9吸收塔浆液PH值、浆液箱液位、浆液浓度控制方案示意图图3.0石灰浆

39、液补充闭环控制3.5石膏脱水系统控制FGD系统中排污液由排浆泵送入氧化池吹氧氧化，生成石膏浆液，然后输送至浓缩池，上清液回流至PH值调节池，石膏排出泵出口安装有密度计测量石膏浆液密度，当石膏浆液密度达到1246kg/m3时，石膏排出泵将石膏浆液送至石膏脱水系统，进行脱水处理，得到含水量10%以下的石膏并送入石膏储仓。石膏饼厚度控制当真空皮带脱水机运行时,用一只超声波物位检测仪来检测石膏饼厚度。测量值送入DCS控制系统，和石膏饼厚度设定值比较后，输出一个控制信号来控制真空皮带脱水机变频器，使真空皮带脱水机的转速做出相应调整36-40。石膏饼厚度控制框图如图4-7所示PI脱水变频器脱水机转速测量厚

40、度 设定厚度-图3.1石膏饼厚度控制3.6 FGD系统仪表选型及影响因素1、流量测量（1）烟气流量测量烟气流量测量采用“流速-面积”法，通过测量烟气流速，由流速和测量烟道截面积计算得到。烟气流速的测量主要有压差法、超声波法、热传导和时间差法等。烟气流量测量一般要求烟道直管段长度大于6倍的烟道当量直径，安装位置前的直管段长度不小于4倍的烟道当量直径，安装位置后的直管段长度不小于2倍的烟道当量直径。然而，FGD系统的烟道通常受现场场地条件的限制，很难有这么长的直管段，因而需对烟道中的流场进行分析，选取最佳的测量位置，并采取多点、多状态测量等方式确定修正参数，测量精度在5%左右。（2）浆液流量测量在

41、FGD系统中，石灰石浆液或石膏浆液有腐蚀，因此浆液流量的测量一般采用电磁流量计。电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中作切割磁力线运动时，在其两端产生感应电动势。石灰石浆液多为液固混合相流体，密度范围在1200-1400kg/m3之间。石灰石的浆液的导电率会随密度的变化而变化，因此石灰石浆液的流量测量会受到密度的影响。2、浆液浓度测量石灰石浆浓度一般为20-30%，石膏浆的浓度一般为10-30%，在FGD系统主要采用科氏力质量流量计来测量。因质量流量计的价格随着公称直径的增大而迅速增加，所以，通常是在需测量的管路上引出一段DN50的测量支管。质量流量计安装在浆液自下而上的垂直

42、管道上。3、pH值测量吸收塔中浆液pH值是一个关键参数。pH值高有利于SO2的吸收但不利于石灰石的溶解，反之，则有利于石灰石的溶解而不利于SO2的吸收。为兼顾两者的最佳水平，对于强制氧化的吸收塔，一般pH值控制在5-6范围内。通过调节加入吸收塔的新鲜石灰石浆流量来控制pH值。吸收塔浆液的pH值测量一般设在石膏浆排出泵出口，在出口管路上引一测量支路返回吸收塔，选用直插式pH计，直接安装在测量支路上，依靠浆液的冲刷作用来清洁测量电极，可以不用设置冲洗管路。pH测量电极受浆液的磨损和粘结极易沾污和老化，且测量准确度受温度的影响，因引需要定时对pH计测量探头进行标定，停机是要立即冲洗。4、物位测量（1

43、）箱罐内液、料位测量FGD系统中需要测量的物位有：石灰石仓料位、石灰石粉仓料位、石膏仓料位、吸收塔液位、石灰石浆及石膏浆箱池液位、工艺水及滤液水箱池液位、脱水皮带机石膏浆厚度及废水处理系统中化学药品储罐等物位，涉及块状、粉状固体、浆液、液体、化学药品等多种形态的介质，应根据不同的应用场合选择适宜的物位测量装置。对设有搅拌器的箱罐液位测量采用超声波液位计，石灰石、石灰石粉或石膏等块状、粉状固体测量采用雷达料位计，加药罐等化学药品的料位测量采用磁翻板料位计。（2）吸收塔液位测量吸收塔液位测量不同于箱、罐等的液位测量，在FGD系统正常运行时，塔内的浆液为气液混合物，并随着进行时间的延长、液面上泡沫的

44、多少、氧化风机及石膏脱水系统的投入情况等的影响，吸收塔内的浆液密度是随时变化的。因此吸收塔的液位测量采用差压法，即在液位以下有两个不同高度各设两个互为冗余的法兰式液位变送器，通过两处的压差和己知的高度差算出塔内的平均密度，再通过平均密度算出液位高度。通过实际运行情况，用上述方法算出来的液位高度与实际高度比较近似。在FGD系统运行期间，烟气在吸收塔内被石灰石浆液洗涤过程中产生大量的泡沫，随着泡沫增多，会将部分石膏浆液流入烟道，造成入口积灰或从溢流口流出。因此，在运行中应定期加入消泡剂。综上所述，在FGD系统中受现场实际情况的影响，测量仪表准确度很难达到设计时的精度要求。因此，除定期对仪表进行整定

45、和标定外，在实际运行时需要对运行参数进行修正，以减小或消除测量误差。3.7 流程总图 图3.2 脱硫系统总流程图脱硫现场控制站配置硬件选型如下：模块型号 数量 模块说明FM801 MCU 2 主控单元FM901 24VDC 6 24V电源FM151A 2 8CH AO模拟量输出模块FM143 1 8CH RTH热电阻模拟量输入模块FM148C 3 8CH AI模拟量输入信号( 四线)FM148E 4 8CH AI隔离型模拟量输入模块（二线）FM171B 7 16CH DO晶体管开关量输出模块FM161D 7 16CH DI 信号数字采集模块3.8 MACSV系统组态设计3.8.1数据库总控工程

46、建立1、打开-开始-程序-macsv组态软件-数据库总控。2、点击 按钮或选择工程/新建工程，新建工程，输入工程名字，如1007240716 3、选择“编辑-域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程从“未分组的域”移到右边“该组所包含的域”里，点“确认”按钮。4、在数据库总控组态中添加变量。选择菜单栏，编辑/编辑数据库，弹出窗口，输入用户名和口令bjhc/3dlcz。进入数据库组态编辑窗口。选择工具栏 数据操作按钮，出现下面对话框，点击“确定”按钮。分别输入AI、AO、DI、DO。如图图3.3 AI输入图3.4AD输入 图3.5 DI输入 图3.6 DO输入3.9本章小结根据现场工艺的特点和

47、具体控制要求，结合实际控制系统平台，针对烟气系统、吸收塔系统、石灰浆液制备系统、石膏脱水系统等系统做了了解，用和利时设计了除雾器的控制策略，取得了较为理想的控制效果。4结 论湿法工艺采用的随处可见的石灰石作脱硫吸收剂。先将石灰石磨成粉状，然后直接与水混合，搅拌成吸收浆液；部分湿法工艺采用石灰作脱硫吸收剂，其吸收能力和吸收速度都要强于石灰石。在吸收塔内，吸收浆液与烟气混合，二氧化硫被浆液吸收，并与浆液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙，然后在塔底与鼓入的氧化空气进行化学反应，最终反应产物为石膏。除雾器除去脱硫后的烟气中带有的细小液滴，烟气经加热器加热升温后排入烟囱。该脱硫工艺具有较高的脱硫效率，且技术成

48、熟，因而被大多数电厂所采用。本文设计的脱硫控制系统，机组运行人员能有效的控制各种参数，确保了系统能够安全稳定运行，使系统的安全性提高、运行人员的劳动强度降低、工作效率也得到提卨。同时也将为有效节能减排，保护环境做出很大的贞献。同时也将为有效节能减排，保护环境做出很人的贡献。本文首先通过烟气脱硫基本原理进行剖析，并根据石灰石-石膏湿法脱硫的特点进行分析，合理设计了一套适合于系统的逻辑理论，同时用和利时控制系统以组态画面的形式表现出来。参考文献1郑喧.基于PLC的火电厂烟气脱硫控制系统研究与设计.现代电子技 术,2011,19: 173-175,1802岳涛,庄德安,杨明珍,等.我国燃煤火电厂烟气

49、脱硫脱硝技术发展现状.能源研究与信息, 2010,3: 125-1293周屈兰,徐通模,惠世恩.我国自主开发的湿法脱硫技术及其应用.动力工程,2009,26(2): 261-2634戈黎红,王琳.提高烟气脱硫DCS控制水平的方法.发电设备, 2010,7(3): 210-2125辛玲玲,张建江,周水琴.自动控制技术在火电厂烟气湿法脱硫中的应用.中国电力, 2011,10(8): 75-786任如山,黄学敏,石发恩,等.湿法烟气脱硫技术研究进展.工业安全与环保,2010,6: 14-157姜彦立,周新华,郝宇.国内外燃煤脱硫技术的研究进展.矿业快报,2010,1(1): 7-9,478张秀云,郑

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