加熱爐煙氣脫硫電氣控制系統的選型及應用

邵天一

摘 要：介紹4 300 mm寬厚板加熱爐干法脫硫控制系統及電氣設備選型配置，主要介紹DCS控制系統、高壓變頻系統、電機傳動系統、物位測量儀表等控制系統的結構組成、硬件配置、主要功能等。隨著國家環保要求的不斷提高，干法煙氣脫硫工藝應用在越來越多的領域。電氣系統作為干法煙氣脫硫的控制部分，電氣設備的選型關系著脫硫裝置的經濟、可靠運行。

關鍵詞：4 300 mm寬厚板；脫硫；DCS

SELECTION AND APPLICATION OF ELECTRIC CONTROL SYSTEM FOR FLUE GAS DESULFURIZATION OF HEATING FURNACE

Shao Tianyi

（Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co.， Ltd. Rizhao 276800，China）

Abstract：This paper introduces the dry desulfurization control system of 4 300 wide and thick plate heating furnace and the selection and configuration of electrical equipment， mainly introduces the structure， hardware configuration and main functions of DCS control system， high-voltage frequency conversion system， motor drive system， level measuring instrument and other control systems. With the continuous improvement of national environmental protection requirements， dry flue gas desulfurization technology has been applied in more and more fields. The electrical system is the control part of dry flue gas desulfurization， and the selection of electrical equipment is related to the economic and reliable operation of the desulfurization device.

Key words：4 300 mm wide and thick plate; desulphurization; DCS

0 前 言

隨著社會經濟的不斷發展， 人們的生活水平也在逐漸提高，但是在經濟發展的同時，伴隨而來的環境問題也給人們的生活帶來巨大影響，這不僅阻礙了人類社會的發展，還會帶來巨大經濟損失，因此在經濟發展的過程中，必須要對環境保護問題予以重視。為避免大氣受到污染，我們采用煙氣脫硫技術來對其進行處理，同時為了使煙氣脫硫系統的運行效果得到很好的提高，我們也將分散控制系統應用到其中，從而使得煙氣脫硫的效果得到進一步加強[1]。

1 4 300 mm寬厚板加熱爐脫硫系統簡介

煙氣脫硫（Flue Gas Desulphurization），英語簡寫為FGD，是目前應用最廣，降低SO2排放量最直接、最經濟、最有效的方法，也是目前唯一大規模商業應用的技術。4 300 mm厚板廠2臺大型步進式加熱爐配建煙氣凈化裝置，對煙氣SO2、顆粒物等大氣主要污染物進行凈化治理。項目采用“小蘇打干法脫硫”工藝，實現煙道氣SO2、顆粒物排放濃度分別＜30 mg/Nm3、＜10 mg/Nm3的排放標準。4 300 mm產線兩臺加熱爐的煙氣脫硫裝置及其配套設施，主要系統為煙氣系統、助燃風機系統、脫硫系統、除塵系統、煙氣進出口在線監測系統、電氣及控制系統、煙氣余熱利用系統、副產物處理系統、事故應急處理系統、循環水系統、能源動力介質系統等。

2 DCS分散控制系統

4 300 mm厚板加熱爐脫硫采用NT6000DCS分散控制系統，該系統吸取了國內外眾多同類系統的優點，以高速、可靠、開放的網絡和功能強大的控制器為基礎；軟硬件都采用了國際標準或主流工業級產品，易于升級，使用方便、靈活。如圖1所示。

2.1 工作原理

DCS分散控制系統， 主要是在計算機信息技術、機電一體化技術等先進科學技術的支持下，來對煙氣脫硫系統進行在線監控，從而讓人們對相關的信息數據進行有效了解，以方便人們對煙氣脫硫系統的有效控制。分散控制系統在技術應用的過程中，其使用功能主要表現為數據采集和處理，模擬量控制、開關量順序的控制以及熱工保護這幾個方面。

2.2 主要特點

在煙氣脫硫系統運行的過程中，人們可以采用分散控制系統來對相關的數據信息進行收集處理，并且在根據人們的相關需求，來對這些信息數據計量在數據庫當中，這樣不僅有利于人們對脫硫系統的運行狀況有一定的了解，還能對煙氣脫硫系統中存在的故障問題進行及時處理， 以確保煙氣脫硫系統的正常運行。同時具備結構簡單、可靠性高、數據刷新速度快等特點。

3 變頻系統

4 300 mm厚板加熱爐脫硫采用JD-BP37/38 系列高壓變頻器，采用空間電壓矢量控制技術、功率單元串聯多電平技術，以高可靠性為設計目標，滿足各類負載調速節能、改善生產工藝的迫切需求。如圖2所示。

3.1工作原理

JD-BP37/38系列高壓變頻器為高-高電壓源型變頻器，直接輸出6 kV、10 kV，不需要輸出變壓器或濾波器，可適用于發電、石油、煤礦、冶金等行業。高壓變頻器為級聯單元結構，輸入側由移相變壓器（H級絕緣）給每個單元供電，每個功率單元承受全部的電機電流、1/n的相電壓、1/m的輸出功率（其中n為每相單元數量，m為整機總單元數量）。一般情況下，6 kV 整機每相5個單元，10 kV整機每相8個單元。變壓器的二次繞組采用延邊三角形接法給功率單元供電，有 效降低輸入電流的諧波成分。輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接成星型接法給電機供電。控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統具有極高的安全性，同時具有很好的抗電磁干擾性能。

控制系統采用了先進的載波移相技術，使單元輸出的基波相疊加、諧波相抵消。所以串聯后的總輸出波形正弦度好，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。

3.2主要特點

采用空間電壓矢量調制SVPWM技術，控制精度高，輸出諧波含量少，輸出轉矩大；采用直流制動技術，保證電機停機制動，消除電機在轉速接近零時的“爬行現象”；采用中性點漂移技術，故障單元旁路后可保持三相輸出平衡；內置 UPS，在外部控制電源掉電后的一段時間內，可保證變頻器正常運行；內置PID調節器，可對現場的壓力，水位等實現閉環控制；具有“快速飛車啟動”功能，可快速啟動旋轉中的電機 ；具有瞬時停電再啟動功能，對電網的適應性更強；具有限流功能，當變頻器輸出電流過大時，可進行自適應調節；具有完善的保護和報警功能，可有效保護變頻器系統和其周邊設備；變頻器一體化設計，運輸方便、安裝快捷；人機界面功能齊全，提供中、英文兩種操作界面；易于擴展，可滿足用戶的特殊需求；提供多路4～20 mA輸入輸出標準信號，方便連接用戶DCS系統；提供MODBUS、PROFIBUS等通訊接口，可實現與上位機的通訊。

4 物料檢測儀表

物位測量儀表可分兩大類：一類是測量以狀態為目標的開關式儀表（即物位開關）；另一類是測量物位連續變化的儀表。開關式物位測量儀表主要用于順序控制的限位報警等；連續式物位測量儀表主要用于連續控制的料倉、灰庫等方面， 有時也可用于多點報警系統。干法煙氣脫硫系統中常用的開關式物位儀表包括振動式料位開關、射頻導納料位開關等[2] ；4 300 mm厚板加熱爐脫硫采用的為LHS-1301A～D射頻導納料位開關。

4.1 工作原理

射頻導納料位開關測量原理是基于射頻（RF）電容技術，將一個無線電頻率施加在探頭上，通過連續的分析，確定周圍的環境造成的影響。

4.2 主要特點

優點：通用性強，可測量液位及料位，檢測顆粒、飛灰、導電、非導電液體、粘稠物料等。防掛料，獨特的電路設計和傳感器結構，使其測量可以不受傳感器掛料影響，無需定期清潔。穩定性高，測量不受溫度變化影響。測量過程無可動部件，無須維護。價格相對較低，選擇面較廣。

缺點：對介質的介電常數較敏感。

5 研磨機系統

4 300 mm厚板加熱爐脫硫采用CAM研磨機，該型號的研磨機適用于化工、醫藥、染料、涂料、農藥、冶金、食品、煙草、飼料、塑料、植物纖維、再生橡膠等行業低到中等硬度（莫氏3.5級以下）物料。如圖3所示。

5.1 工作原理

CAM研磨機采用無縫焊接鋼和鑄件構成，符合規定的安全標準，易于連續操作。機體內腔為圓筒形，上部分為超微分級機，下部分為超微研磨機。粉碎室由粉碎盤和磨塊組成，用來將物料擊碎成細粉分級室由分級葉輪組成，能把細粉分成粒度達標品和未達標品兩種規格，達標品經出料管排出，未達標品回落到粉碎室，繼續粉碎直到達標為止。粉碎盤和分級葉輪分別由各自的驅動裝置驅動，分級葉輪的轉速可調，用以調節產品粒度。喂料裝置在機體側邊，用來把物料均勻的送入磨機加料口，加料量可以通過調整轉速來實現。

5.2 主要特點

研磨機粉碎腔由上下箱體組成，可拆除上箱體與下箱體連接法蘭的螺栓后用吊裝工具把上箱體分級部分吊離研磨機。粉碎盤的拆除：拆除粉碎盤上的壓板后，用工具把轉子拆出。磨塊是用高強度螺栓連接在粉碎盤上的，如發生磨損，必須全套更換。更換磨塊后，粉碎盤組件必須進行動平衡處理。齒圈是鑲嵌在箱體內壁上的，如發生磨損，須全套更換。磨塊和齒圈的磨損情況可打開門蓋來檢查。

開啟順序為風機運行3～5 min后設備通入密封氣、保護氣，啟動分級電機 2～3 min后，啟動粉碎電機2～3 min后，啟動加料機。小蘇打研磨機為高速運轉設備，因小蘇打易吸潮的特性，對操作人員的責任心有較高的要求。操作工要做到勤檢查、勤清理、勤保養，以避免造成磨機的非正常損壞、停機，耽誤系統的正常運行。

6 結 語

考慮電氣設備在干法脫硫工藝中的重要性，選取效果最佳，性價比最高的電氣產品，從而使電氣控制在干法煙氣脫硫系統中充分發揮應有的作用，使干法煙氣脫硫系統實現經濟、可靠、高自動化的運行。逐漸向著多功能、智能化的方向發展，還有效的提高了煙氣脫硫系統運行的可靠性，從而對周圍的生態環境起到很好的保護作用， 促進人類社會經濟的可持續發展。

參考文獻

[1] 趙靜.分散控制系統（DCS）在煙氣脫硫系統中的應用[J].科技創業家，2013（21）：33.

[2] 魏燁.干法煙氣脫硫系統物位測量儀表的選型與應用[J].節能與環保，2022（10）：40-42.