分散控制系統在煙氣脫硫自動化工程中的應用研究

王鈞

摘 要：文章對分散控制系統在煙氣脫硫自動化工程中的應用的實際情況進行了分析和研究，對脫硫工藝方案的選擇進行了介紹，并對煙氣脫硫工藝原理進行了研究，還介紹了分散控制系統在脫硫綜合自動化工程中的應用，這個系統不僅能夠創造大的經濟效益，而且在環境的保護方面做得很好，有利于持續發展。

關鍵詞：分散控制系統；煙氣脫硫；自動化工程

1 引言

隨著我國經濟的迅猛發展，燃煤量在逐年增加，由此產生的二氧化硫的排放增加也非常快，據相關機構的統計，在上個世紀90年代我國的煤炭消耗量是10.52億噸，在短短的5年內我國的煤炭消耗量就增至12.9億噸，燃煤量的劇增帶來的是二氧化硫排放量的劇增，已經達到了2370萬噸，超過了歐美等國，居于世界首位。根據國家環保局檢測的數據的分析，我國環境空氣中二氧化硫超標的城市在逐年增加，這對于人民的身體健康的威脅是很大的，國家為了控制因為燃煤導致的二氧化硫的排放，減少酸雨等情況的發生，使得城市空氣污染得到控制，使人們的健康得到保護，國家出臺了相關規定，對二氧化硫的允許排放量和排放濃度進行了規定。鑒于國家規定的要求，我們可以采用石灰石-石膏濕法工藝并結合分散控制控制系統，來實現煙氣脫硫自動化系統的技術改造，這樣可以達到非常理想效果。

2 石灰石-石膏濕法工藝煙氣脫硫工藝的原理和特點以及工作程序

2.1 石灰石-石膏濕法工藝煙氣脫硫工藝的原理

當今，世界上技術最成熟、使用范圍最廣的脫硫工藝就是石灰石-石膏濕法工藝，任何含硫量的煤種的煙氣脫硫都可以使用這種工藝，而且石灰石-石膏濕法工藝的脫硫效率能夠達到90%以上。石灰石-石膏濕法工藝采用的脫硫吸收劑是石灰石或者石灰，其價格便宜而且容易得到，我們首先需要將石灰石進行破碎并磨細，當成粉狀后再和水進行混合，然后攪拌成吸收漿液。再吸收塔內煙氣和吸收漿液進行混合，因為吸收漿液中含有碳酸鈣，煙氣中含有二氧化硫，再加上我們使用鼓汽機鼓入的氧化空氣，這三種物質可以進行反映使二氧化硫被脫除，生成反應產物石膏。

2.2 石灰石-石膏濕法工藝的特點

石灰石-石膏濕法工藝有以下幾個特點：①脫硫效率非常高，這種方法的脫硫效率可達到90%以上，能夠將煙氣中大部分的二氧化硫脫除，而且還可以降低煙氣中的含塵量。②技術比較成熟，有較高的運行可靠性。石灰石-石膏濕法工藝具有很長的發展歷史，在長時間的發展過程中，總結了許多運行的經驗，不會出現因脫硫設備而影響鍋爐運行情況的發生，使用這種工藝的脫硫裝置的投運率可以達到95%以上。③對于煤種的變化有較強的適應性，不僅可以適應含硫量大于3%的高硫煤，還適應含硫量低于1%的低硫煤。④這種工藝使用的吸收劑價廉容易得到，而且在脫硫后產生的副產物能夠被綜合利用。這種工藝產生的脫硫副產物是二水石膏，二水石膏可以作為緩沖劑在建材產品和水泥的生產過程中使用，將二水石膏進行綜合的利用，有利于電廠效益的增加，在一定程度上降低運行的成本，還可以降低堆放脫硫副產物的處置費用。⑤濕法脫硫裝置有著很高的效率，可以適應與未來更嚴格的環保要求。

2.3 工作程序

在采用石灰石-石膏濕法工藝作為脫硫的技術，其使用的系統配置是一爐一塔，分為倆套脫硫的系統，還包含著倆爐共用的部分系統，比如石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統、廢水處理系統、抽空及漿液拋棄系統、工藝水系統等。煙氣通過鍋爐引風機后的總煙道被引出，在進入吸收塔的過程中需要增壓風機升壓輔助的作用，然后煙氣在吸收塔內被脫硫凈化，在水霧被除霧器去除后，通過煙囪排入到大氣中，煙囪是接入在主體發電過程中，在煙道上要設置旁路擋板門，在出現鍋爐啟動和裝置故障停運的時候，煙氣會有旁路擋板經過煙囪排放，如果煙囪處于防腐施工的期間，煙氣會通過臨時的煙囪排放，石灰石粉作為脫硫劑，在將石灰石制成吸收漿液后補充到吸收塔內，完成對煙氣的脫硫。在經過脫硫后產生的副產品石膏漿液會從吸收塔漿液池中泵出，再次進行倆級脫水的過程后，就會得到石膏，其含水量低于10%，我們將石膏進行儲存，在達到一定數量后用卡車運至廠外，進行綜合的利用。

3 分散控制系統的特點

分散控制系統比傳統的控制系統具有以下的特點：

3.1 運算的速度快

因為分散控制系統采用的是獨立架構的設計，而且其使用的處理芯片也非常強大，這樣使這個系統的控制周期可以非常快，有可能達到50ms，脈沖的輸出量也很快，可能達到10ms。而常規系統的控制器一般都沒有這么快，只能達到250ms。

3.2 操作響應速度快

分散控制系統的操作響應周期短，控制網絡高達100Mbps，所以其具有非常快的操作響應速度。

3.3 可靠性高

在分散控制系統內，每個機架都有著冗余的CPU的存在，所以其比傳統的控制系統有著更分散的功能，其可靠性更高，將分散控制系統應用在煙氣脫硫自動化工程中，可以使系統芯片的發熱量降低，而且其對運行環境的要求是很低的，這樣其可靠性就大大增加。

4 控制回路

整個系統裝置正常運行的控制回路，如果系統內所有的設備都可以正常的進行運行并被控制，那么整個系統就能自動運行，下面我們對各個控制回路以及控制要求進行介紹。

4.1 煙氣控制回路

為了使增壓風機的壓力和吸收塔、煙道的阻力時刻的保持平衡，要求增壓風機的控制回路對增壓風機的葉片角度進行調節，保持原煙氣的壓力恒定是其主要控制點。

4.2 除霧器

將吸收塔出口的煙氣中的液滴進行去除是除霧器的只要功能，因為液滴中含有著石膏，如果我們不對除霧器進行連續的沖洗，就會造成除霧器被石膏堵塞的情況出席，因此在除霧器控制回路中，上層除霧器的沖洗強度低于下層除霧器。保持吸收塔的液位是除霧器的第二個功能。

4.3 吸收塔內漿液密度

吸收塔內漿液密度是由吸收塔控制回路的功能來保持的，因為在水力的旋流器內會使石膏濃縮，然后被送至水平帶式過濾機上，如果吸收塔內的漿液濃度很高，就會造成旋流器低流流向帶式過濾機的情況出現，如果吸收塔內漿液的濃度很低，就會造成旋流器底流返流回吸收塔情況的出現。

4.4 石灰石漿液供漿

為了維持塔內漿液的pH值是石灰石漿液供漿控制的目的，如果僅有一個塔內漿液pH參數來控制供漿量，因為漿液在吸收塔內的體積很大，會造成控制調節很慢，所以我們要加強前饋調節，先測好煙氣入口的參數，根據這一參數計算石灰石漿液的加入量。塔內漿液的PH作為修正，修正量為±20%。

4.5 濾液箱

帶式過濾機的濾液送到吸收塔或者制漿系統的過程是由濾液泵完成的，濾液泵啟動的條件是濾液分離器液位為“高”。

5 結束語

當前控制二氧化硫排放最為有效的技術手段就是煙氣脫硫技術，所以研究分散控制系統在煙氣脫硫自動化工程中的應用對于脫硫技術的發展是非常重要的，本文通過對石灰石-石膏濕法工藝煙氣脫硫工藝的原理和特點以及工作程序、分散控制系統的特點、控制回路進行了詳細的介紹，希望可以對我國脫硫技術的發展提供一些幫助。

參考文獻

[1]余俊.200MW機組煙氣脫硫DCS控制系統應用[J].中國科技信息，2009（4）.

[2]向立清.對電廠分散控制系統抗干擾措施的探討[J].中國科技財富，2009（6）.

[3]王剛.分散控制系統（DCS）應用技術探究[J].裝備制造，2009（9）.

[4]鄭 .基于PLC的火電廠煙氣脫硫控制系統研究與設計[J].現代電子技術，2009（19）.