煙氣脫硫系統改造中基于DCS的除霧器沖洗系統的應用

李琰（中國鋁業鄭州有色金屬研究院有限公司河南鄭州450041；國家鋁冶煉工程技術研究中心河南鄭州450041）

煙氣脫硫系統改造中基于DCS的除霧器沖洗系統的應用

李琰
（中國鋁業鄭州有色金屬研究院有限公司河南鄭州450041；國家鋁冶煉工程技術研究中心河南鄭州450041）

本文根據山西某氧化鋁企業鍋爐煙氣脫硫系統中除霧器沖洗系統存在的問題進行探討，通過DCS系統順序控制程序設計和應用解決問題，實現脫硫系統工藝要求，降低操作人員勞動強度，減少系統維護成本，保證脫硫系統穩定運行，有效預防環境污染。

DCS；除霧器；煙氣脫硫；順序控制

引言

除霧器是吸收塔系統中的關鍵設備，其性能的好壞直接影響到濕法FGD系統的可靠運行。一旦除霧器出現故障，就會造成凈煙氣帶漿液嚴重，大量帶出的漿液對煙囪造成腐蝕，堵塞凈煙道，煙囪排氣中也會伴隨著大量滴液給周圍環境帶來嚴重危害，除霧器故障不僅影響FGD系統，甚至可能導致整個電廠機組的停運。

DCS即分散控制系統，與傳統的控制系統相比其可靠性更高，運行更為穩定，操作也更為簡便。近些年來DCS技術不斷進步，系統運行的穩定性得到了有效的提升，并在脫硫控制系統中達到良好的性能和實踐表現。

針對山西某氧化鋁企業鍋爐煙氣脫硫系統改造項目中除霧器沖洗系統存在的問題進行研究，通過DCS系統改造實現除霧器自動沖洗系統，實現工藝要求，確保脫硫系統穩定運行。本文僅討論DCS系統中除霧器沖洗系統控制。

1 除霧器沖洗控制改造背景

除霧器沖洗主要控制的參數是除霧器沖洗間隔時間。除霧器的沖洗水既要滿足除霧器的清潔、不堵塞，又要保證脫硫系統水平衡。煙氣通過吸收塔時會從漿液中帶走大量的水分，需通過沖洗水來補充。除霧器的沖洗間隔時間要設置的合理，沖洗太頻繁會造成控制閥門壽命降低、能耗增加；沖洗間隔時間太長，則易在除霧器上形成石膏結晶，形成永久結垢。

該企業鍋爐煙氣脫硫系統中除霧器沖洗系統，在改造之前主要靠人工確定沖洗間隔時間，沖洗水閥門完全依靠就地控制開關，耗時費力，而且對于除霧器運行狀態沒有監控，一方面對操作員操作經驗要求較高，勞動強度大，一方面增加除霧器維護成本。

2 除霧器沖洗控制改造方案

2.1 系統概述

HOLLiAS MACS-K DCS是以以太網和基于PROFIBUS-DP現場總線技術為通信網絡，由工程師站、操作員站、數據服務器組成的綜合自動化系統。該系統具有開放的體系結構，可以提供多層次的開放的數據接口，強大的處理功能，能夠方便的組態復雜控制方案，系統可靠性高，維護方便，同時支持多種現場總線標準，能夠滿足未來不斷擴充的需要。其中SCS順序控制系統作為DCS系統的關鍵組成之一，通過對設備的自動順序控制除了節省了人力成本之外，還可以有效避免在對設備的直接操控中，由于人為原因造成的操作失誤，或者是設備故障現象的出現。

2.2 系統配置

由圖1可見該企業煙氣脫硫系統改造項目DCS系統配置，該控制系統包括4臺操作員站、其中1臺工程師站、1臺歷史站、2臺現場控制站。網絡采用冗余的以太網結構，實現工程師站、操作員站與歷史站的互連。

圖1

2.3 除霧器沖洗閥門SCS控制

該企業鍋爐煙氣脫硫系統中每個吸收塔除霧器沖洗閥門共有12個，按照先上后下先A塔后B塔的順序對各層除霧器進行清洗，至于除霧器沖洗時間、循環間隔時間和閥門間隔時間可以根據除霧器前后壓差、PH值監控和人員設置進行適當的調整。

由圖2可見，針對單個沖洗水閥設計的邏輯圖。由圖3可見，針對整個除霧器沖洗系統設計的SCS邏輯圖。該設計既可以對每個除霧器沖洗閥門單獨點動控制，也可以按照既定的順序和相關標準進行啟動、關閉、暫停等基本操作，可以對設備的狀態進行采集，并與流程中設備應當處在的狀態進行監控，實現邏輯判斷后自動對相應的設備發出對應的指令，設備在接到指令后完成既定動作。

圖2

圖3

3 除霧器沖洗控制改造的實現

按照以上改造方案對除霧器沖洗系統進行編程，首先將單個閥門控制采用HSSCS6順控設備模塊，該模塊的TP、TC引腳連接除霧器沖洗閥門點動開關控制，用于DCS手動控制每個閥門；L6、L7引腳連接閥門的自動開關控制，用于DCS自動控制除霧器系統；V1、V2引腳連接閥門開關位置狀態反饋；DV、RV引腳連接閥門開關輸出指令；當閥門出現故障需要檢修時連接JC引腳禁止操作該閥門。由圖4可見。

圖4

針對整個除霧器沖洗系統采用SQC序列控制模塊編程，該模塊的OP引腳連接霧器沖洗系統順序控制啟動允許；AO引腳連接系統自動啟動，AR引腳連接系統自動終止，可以通過循環間隔時間設定重復沖洗過程；AW引腳連接系統自動暫停，可以根據工藝需要暫停系統運行，并保持運行位置；MaxStep引腳連接系統總步數，總步數根據系統中閥門數量確定；FeedA引腳連接閥門開關位置狀態反饋用于跳步；SkipA引腳連接閥門禁止操作引腳，可在每個閥門故障時跳步，防止SQC模塊陷入死循環；TMinA引腳可分別設定每個閥門沖洗時間和閥門間隔時間；TMaxA引腳可設定每一步動作的超時時間，超時后產生報錯信息，方便設備維護。由圖5可見。

除霧器沖洗系統上位機組態界面，由圖6可見。系統運行狀態監控界面，由圖7可見。

圖5

圖6

圖7

結語

通過該企業鍋爐煙氣脫硫系統改造項目的實施，實現除霧器沖洗閥門的全自動控制，從而確保除霧器正常運行，保障濕法FGD系統的可靠運行，滿足國家環保部門不斷提高的排放要求，同時通過改造維護成本可降低50元/tSO2，人工成本可降低19000元/年，實現良好的運行效果和經濟效益。

[1]郭偉，吸收塔除霧器人工在線沖洗[J]，科研，2016（8）：166-167

[2]李峻鈴，脫硫系統除霧器沖洗控制及PH調節分析[J]，科技信息，2009（35）：382-383

李琰（1981-），男，漢族，遼寧省遼中縣人，工程師，本科，研究方向：冶金設備與自動化。