基于DCS和PLC混合控制的半干法脫硫控制系統的改進

摘 要：針對半干法脫硫系統建立料床難的特點，本文提出改進基于DCS和PLC混合控制的控制系統的方案，從而建立穩定的料床和可靠的控制系統。

關鍵詞：半干法脫硫；DCS；PLC；混合控制；控制系統；改進

1 概述

半干法脫硫系統具有工藝技術要求高和建立、穩定流化床難度大等特點。在做好恰當的流化床設計和配置合理的輸送設備的基礎上，同時建立良好的控制系統，才可保證脫硫系統的穩定高效運行。因此，針對原有控制系統存在的一些問題，本文提出控制技術層面上的改進方案。

2 基于DCS和PLC混合控制的半干法脫硫控制系統設計

2.1 基于DCS和PLC的混合控制模式

主控單元是和利時MACS5，與其上位機之間采用以太網雙網通訊方式；從站是S7-200系統，有消化器站和除塵器站；主控單元與從站之間的通訊采用Profibus-DP現場總線技術組成混合控制模式，實現了既經濟又高效的自動控制。

2.2 常規的半干法脫硫控制策略

一是消石灰給料量的PID控制策略：脫硫塔的出口煙氣SO2濃度作為PID的反饋控制，控制消石灰卸料器的給料頻率，實現出口煙氣SO2濃度的控制；

二是脫硫塔內的物料反應溫度的PID控制：脫硫塔出口溫度作為PID的反饋控制，調節進水調節閥的開度和回水調節閥的開度，導致控制過于復雜，很難實現物料反應溫度的穩定控制；

三是脫硫塔內的物料濃度控制：根據建立不同煙氣流量下的空塔壓差曲線計算出實際的床層壓差作為PID的反饋控制，調節返料調節閥的開度，實現床壓的控制；

四是除塵器灰斗料位的聯鎖控制：通過除塵器灰斗的高低料位控制灰斗下方外排卸料器的啟動或者停止，從而保證大致滿足灰斗料位的粗略控制，很難滿足返料系統的正常需求，不是料位太高導致灰斗內的灰料壓得太緊導致返料不暢，就是料位過低導致灰斗內的灰料太少不能滿足返料的需求量。

2.3 改進的半干法脫硫控制策略

一是消石灰給料量的PID控制策略：脫硫塔的出口煙氣SO2濃度作為PID的反饋控制，綜合控制消石灰卸料器的給料頻率，實現出口煙氣SO2濃度的穩定控制；

二是脫硫塔內的物料反應溫度的PID控制：脫硫塔出口溫度作為PID的反饋控制，調節工藝水回水調節閥的開度，實現物料反應溫度的穩定控制；

三是脫硫反應所需煙氣量的PID控制：脫硫塔出口的煙氣量作為PID的反饋控制，調節再循環煙氣調節閥的開度，實現循環流化床反應煙氣量的穩定控制；

四是脫硫塔內的物料濃度控制：根據建立不同煙氣流量下的空塔壓差曲線計算出實際的床層壓差作為PID的反饋控制，調節返料調節閥的開度，實現床壓的穩定控制；

五是除塵器灰斗料位的聯鎖控制：根據除塵器灰斗的料位壓力測量，估算除塵器灰斗的料位大致高度，控制灰斗下方外排卸料器的啟動或者停止，從而保證灰斗料位適中，滿足返料系統的正常需求。

2.4 煙氣自動補償技術是實現料床穩定控制的前提

煙氣自動補償技術，指通過調節再循環煙氣調節閥的開度補償過低的煙氣量，實現控制脫硫塔出口煙氣量，從而滿足循環流化床所需的煙氣量。

脫硫塔內的物料濃度控制是建立穩定脫硫料床的關鍵所在，主要原因有：鍋爐負荷低于一定值時，鍋爐煙氣量降低，引風機的負壓升高；鍋爐省煤器出口的負壓也相應增加；影響鍋爐的燃燒工況。所以，自動補償循環煙氣，不影響煙爐燃燒工況和風機能耗，同時保證達到預期的脫硫效率。

3 改進后的半干法脫硫控制系統的實現功能

①通過煙氣自動補償技術是實現循環流化床所需煙氣量的穩定控制，同時建立穩定的脫硫料床。

②綜合脫硫塔進口煙氣量的前饋控制和脫硫塔出口SO2濃度的反饋控制實現了脫硫劑消石灰的給料量的精確控制。

③通過精簡工藝水的PID控制，實現脫硫反應溫度的穩定控制。

④通過調節除塵器灰斗的料位，實現返料的暢通，實現了返料的穩定性，進一步支撐料床的穩定建立。

⑤改進后的半干法脫硫控制系統的自動控制性能進一步提升。

4 結束語

目前該控制系統在上海大屯熱電廠脫硫系統中成功應用，并取得良好的節能減排效果，具有明顯的經濟效益和環境效益。為了實現半干法脫硫穩定建床技術的推廣應用，該公司將繼續深入提高半干法脫硫的脫硫效率、降低Ca/S、減少電耗等多方面的研究。

參考文獻：

[1]高翔，劉海蛟，滕斌，駱仲泱，倪明江，岑可法.循環懸浮式煙氣半干法脫硫技術的實驗研究[J].動力工程，2006（05）.

作者簡介：

朱永祥（1977），男，碩士，工程師，研究方向：農業電氣化與自動化。