S7-300 PLC在電除塵器煙氣調質系統中的應用

彭宇泉

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

S7-300 PLC在電除塵器煙氣調質系統中的應用

彭宇泉

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

介紹了SO3煙氣調質系統的工藝，以及利用S7-300 PLC編程實現SO3煙氣調質系統的控制流程及要求。

SO3煙氣調質；溫度控制調節；電除塵器配套設備

隨著國家對排放標準的逐步提高，許多電除塵器都無法適應當今的排放要求，受場地限制，要想提高電除塵器的除塵效率，同時又滿足現場改造條件的約束，一種新型技術—SO3煙氣調質技術就在各電廠除塵系統中得到了逐步的應用。

1 SO3煙氣調質系統概述

SO3煙氣調質系統是通過調整煙氣或煙氣粉塵的組分及一些物理特性，從而降低粉塵比電阻值或改變粉塵的物理化學特性，提高電除塵效率的裝置。煙氣調質技術的應用，徹底改變了傳統電除塵設備被動適應粉塵、工況參數的除塵技術模式，是電除塵技術的革命性革新。

SO3煙氣調質整套系統由三部分組成（如圖1）：

（1）儲硫罐區。該區的主要作用是將固態硫磺熔化為液態硫磺，并由變頻器控制硫磺泵輸送液態硫磺。

（2）生成器區。該區主要由變頻器控制離心風機輸送干凈空氣，再由空氣加熱器加熱到一定溫度，液態硫磺遇到高溫空氣燃燒產生SO2，再通過轉化塔（內含催化劑五氧化二釩）轉化成SO3。

（3）注入器區。該區的主要作用是將生成器區產生的SO3注入除塵器入口的煙道，與煙氣中的粉塵相結合。

圖1 SO3煙氣調質系統圖

2 控制部分

整套系統采用MPI總線進行通信，其網絡結構如圖2：硫罐區采用一臺S7-300 CPU314控制，MPI地址為2；生成器區采用一臺S7-300 CPU314控制，MPI地址為3；操作員站使用Wincc組態軟件，采用西門子CP5611通信卡與PLC之間進行通信，MPI地址為4；生成器區配有就地施耐德XBTGT6330觸摸屏，MPI地址為5。

2.1 PLC之間的通信

硫罐區PLC與生成器區PLC之間要進行數據交換，為了保證通信的及時性和可靠性，在硫罐區PLC調用Step7自帶功能塊SFC67 — X-PUT和SFC68 — X-GET，采用了單邊編程方式實現兩臺CPU之間的MPI通信。同時采用心跳檢測技術判斷通信是否正常，即兩臺CPU中都有一個數據產生源，該數據產生源每秒變化一次，如果任何一臺CPU在規定的時間內沒有收到對方的數據變化，則可判斷通信失敗。

圖2 FGC系統網絡結構圖

2.2 溫度PID調節

溫度控制是整套系統的一個重點，也是一個難點。要想使燃燒產生的SO2轉化為SO3的轉化率高，轉化塔的入口溫度就必須控制在410℃左右。硫磺的燃燒又是一個放熱過程，因此轉化塔入口溫度就主要與加熱器出口溫度和進硫量有關，而溫度控制又是一個滯后的過程，為了將轉化塔入口溫度穩定在410℃左右，以達到更高的轉化率，在這里使用了串級PID調節，如圖3。將轉化塔入口溫度作為主PID調節的反饋值，空氣加熱器出口溫度作為副PID調節的反饋值，利用PLC模擬量輸出控制THYRO-A可控硅調功器，由可控硅調功器控制加熱器加熱，以改變加熱器出口溫度，最終達到穩定轉化塔入口溫度的目的。通過反復測試以及現場應用，這種串級PID調節方式能保證轉化塔入口溫度穩定在410℃左右，SO2轉化為SO3的轉化率在95%以上。

圖3 溫度PID調節

2.3 進硫量-風量PID調節

設定需要注入的SO3濃度，本文引進了鍋爐負荷信號，當鍋爐負荷變化時，要處理的煙氣量也會隨之變化，要使煙氣中SO3的濃度保持穩定，硫流量也會做出相應的變化，此時為了保證硫磺能獲得足夠的氧氣充分燃燒，相應的風量也會變化，如圖4。整個控制過程是根據鍋爐負荷的變化作相應的調整，以達到既節能又穩定的效果。

圖4 進硫量-風量PID調節

進硫量PID調節—在PLC程序OB35中調用PID控制塊FB41，由PLC模擬量輸出控制ABB-ACS350系列變頻器，再由變頻器控制硫磺泵，以達到設定的硫流量。

風量PID調節—在PLC程序OB35中調用PID控制塊FB41，由PLC模擬量輸出控制ABB-ACS510系列變頻器，再由變頻器控制離心風機，以達到設定的風量。

3 結語

作為電除塵器的配套設備，SO3煙氣調質系統可以改變粉塵的性質，使電除塵器能夠更多地獲得比較容易收集的粉塵，從而提高電除塵器的除塵效率。

SO3煙氣調質系統采用S7-300PLC控制，整套系統穩定、可靠、節能，操作簡單，維護費用低，可根據鍋爐變化自動進行調節，實現系統的全自動運行。

目前，首臺國產化SO3煙氣調質系統已經在華潤電力登封有限公司2#爐成功投運，這標志著我國已全面掌握SO3煙氣調質技術，為提高電除塵器除塵效率又增加一重要途徑。通過用戶實際運行表明，增加SO3煙氣調質系統后，高壓運行參數有了明顯的提高，二次電壓普遍比改造前增加10～20kV；從電氣參數可以看出，注入SO3后，改變了煙氣的性質，降低了粉塵的比電阻，增大了粉塵的導電性和荷電能力，使得電除塵器能更好地收集粉塵。經過測試，增加SO3煙氣調質系統后，除塵效率提高到99.83%，深受用戶好評。

[1]崔堅，李佳，楊光.西門子工業網絡通信指南[M].北京：機械工業出版社，2005，12.

[2]原永濤，林國鑫，等.火力發電廠電除塵技術應用[M].北京：化學工業出版社，2004，10.

Application of S7-300 PLC in Flue Gas Conditioning System of Electrical Precipitator

PENG Yu-quan

X701

A

1006-5377（2016）01-0047-02