火電廠煙氣脫硫監控系統擴容設計

王婷

摘 要：介紹了火力發電廠的煙氣脫硫工藝及其綜合監控系統方案，并結合火電廠的實際情況，提出了煙氣脫硫監控系統擴容方案，并詳細介紹了擴容改造方案的硬件和軟件，以期為中小電廠擴容改造工作提供借鑒。

關鍵詞：火電廠；煙氣脫硫；脫硫效率；擴容改造方案

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.079

1 火電廠煙氣脫硫系統

煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization，FGD）技術具有技術成熟、經濟適用的特點，被大規模商業化應用。在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝過程中，以石灰石作為吸收劑，副產品為石膏。整套脫硫裝置（FGD）工藝系統主要包括石灰石漿液制備及供給系統、煙氣系統、SO2吸收系統、石膏脫水系統和工藝水系統幾個子系統。

2 火電廠煙氣脫硫監控系統整體結構

在兼顧了國家脫硫標準、系統控制穩定、便于維護、易于擴展、經濟性強和與原有系統兼容的要求后，火電廠新增脫硫控制系統（FGD_DCS），它包括數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）和電氣控制系統（ECS）等，將各種自動化設備有機結合（包括變電站自動化系統、車站信號聯鎖系統、幾種結構的DCS、多種PLC和無線RTU等）起來，構成了一個集成開放的系統平臺。

本文所示系統結構如圖1所示。由圖可知，控制系統結構可分為3層，即過程控制層、過程管理層和現場設備層。系統硬件采用積木式結構，利用網絡系統將現場控制站、服務器、操作員站和工程師站等連接起來，共同完成各種采集、控制、顯示、操作和管理的功能，集中體現了集散控制系統的分散控制、集中操作和管理的特點。

3 監控系統硬件改造方案

擴容改造的DCS控制系統與原脫硫DCS系統采用的是同一廠家生產的統一型號的產品。分散控制系統DCS擴容改造機組公用部分新增了遠程I/O控制方式，現場機柜內的DPU全部安置在原電子設備間內，遠程I/O放置在就地新建的電子設備間內，采用光纜通訊。擴容改造單臺單元機組增加了一面機柜和一對DPU，并將其放置在了原脫硫電子設備間內。DCS系統增加了一對服務器，原系統單臺機組新增一面控制柜和一對DPU，單臺機組新增設備點均接入該控制柜。同時，增壓風機部分在原系統機柜內增加了卡件。新增公用部分增加了2臺服務器、2面服務器柜、4對DPU、7面機柜和1面配電柜。其中，1面機柜放置4對DPU，將其布置于原電子設備間內，另外6面機柜布置于現場新建的電子設備間。原系統不變，新增公用系統增加一個域。

擴展后，系統在滿足當前需求的情況下，能夠提供下列備用余量：①每個機柜內的每種類型I/O測點都有不低于20%的備用量；②每個機柜內有15%的模件插槽備用量；③系統最忙時，每個控制器CPU的負荷率不大于60%，操作員站服務器CPU負荷率不大于40%；④內部存儲器占用容量不大于50%，外部存儲器占有容量不大于40%；⑤電源分配柜要考慮10%的回路備用量。

4 軟件改造方案

根據以上的介紹可知，煙氣脫硫系統包含多項工藝，每項工藝均有與其相對應的監測系統，由于篇幅限制，本文以模擬量自動監控系統中的煙氣吸收系統為例作介紹。

在軟件改造方面，主要包括以下3方面的工作：①控制吸收塔液位。吸收塔的正常液位維持是由吸收塔區排污坑的回水、回收水、石灰石漿液泵和除霧器沖洗水補充的，并且由DCS控制的吸收塔液位控制系統自動進行。吸收塔補水控制步序是：開啟回收水泵至吸收塔補水門，如果已運行，則開工藝水至吸收塔補水門補水，如果吸收塔液位仍然降低，則啟動除霧器沖洗水程序，開啟除霧器第一級下層全部沖洗門，確保吸收塔液位在正常范圍。②控制吸收塔漿液pH值。③調整吸收塔石膏漿液排漿流量。

5 總結

通過對火電廠原有的煙氣脫硫系統的擴容改造，并配置了專門的監控系統，取得了良好的控制效果和經濟效益，具體表現如下。

煙氣脫硫系統調試運行后發現，當煙氣量為1 236 748 Nm3/h（標準、濕態、設計煤種）時，SO2排放的質量濃度為9 286 mg/Nm3；當煙氣灰塵含量為100 mg/Nm3時，SO2的脫除率不小于95%（在設計條件下連續運行14 d），脫硫裝置出口SO2的質量濃度最好的情況是不超過193.4 mg/Nm3（設計煤種、標準干態、體積分數為6%的O2），平均水平小于300 mg/Nm3，已達到了國家標準。

吸收塔噴淋層的噴頭運行穩定，未出現堵塞的情況；吸收塔內防腐層工作情況良好，未出現漏水、漏煙的情況；漿液循環泵與漿液脈沖泵運行正常，未出現堵塞的情況。

參考文獻

[1]黃到火.火電廠濕法脫硫控制存在的問題及解決方案[J].廣東電力，2009，22（3）：71-75.

[2]張瑞清.分散控制系統在火電廠的組態與應用[J].內蒙古石油化工，2007（5）：57-59.

〔編輯：白潔〕

Abstract： The flue gas desulfurization process and integrated power plant monitoring system， combined with the actual situation of thermal power plants， flue gas desulfurization monitoring system proposed expansion program， and details of the hardware and software expansion of rehabilitation programs with the aim of provide a reference for the small power plant expansion transformation.

Key words： thermal power plant； flue gas desulfurization； desulfurization efficiency； expansion of rehabilitation programs