PLC技術在焦爐脫硫脫硝工段中的應用

黃浩濱

摘 要：隨著國民經濟的高速發展，大量的煤炭被開采利用。在煤炭利用的過程中產生的煙氣污染所帶來的問題也越來越突出，由其是在焦爐燒焦過程中所產生的煙氣嚴重的影響到了空氣的質量水平引起了人們的廣泛關注，很多專家學者對焦爐煙氣治理進行了深入的研究。本文以某焦化廠脫硫脫硝工段中PLC的應用為例，從焦爐煙氣脫硫脫硝工藝出發，通過對焦爐煙氣脫硫脫硝PLC控制系統的軟硬件選擇與實現，對PLC技術在焦爐脫硫脫硝工段中的應用進行了系統的研究，希望通過本文的研究為焦爐煙氣治理工作的開展提供有益的借鑒。

關鍵詞：PLC技術;焦爐脫硫;脫硝工段;應用

一、焦爐煙氣脫硫脫硝工藝概述

（1）焦爐煙氣脫硝工藝概述。焦爐煙氣脫硝工藝的流程如下：首先焦爐煙氣經焦爐煙囪分煙道進行SCR（選擇性催化還原技術）系統入口;然后進入還原劑噴射系統;接下來，經過還原劑噴射系統的煙氣經導流板、整流格柵進入煙氣預處理裝置;接著進入催化劑層;最后經SCR系統出口進入脫硫系統，至此整個脫硝工藝結束。在整個煙氣脫硝工藝過程中，氮氧化物的還原是核心，還原劑采用的是高濃度氨水，還原過程為：首先由高壓泵對氨水加壓;經加壓后的氨水進入汽化器，在混合器中汽化后的氨水與空氣混合;混合氣經噴氨格柵、整流格柵進入催化劑層，在催化劑層對煙氣中的氮氧化物進行催化，生成水和氮氣。

（2）焦爐煙氣脫硫工藝概述。焦爐煙氣脫硫工藝的流程如下：焦爐煙氣經脫硝系統進入煙氣再熱器，經二次加熱后的煙氣經引風機進入脫硫塔進行脫硫，經脫硫后的煙氣再次進入煙氣再熱器后經煙囪排出。

（3）脫硫脫硝系統入出口煙氣含量在線檢測參數：SO2、NOx：0～5000mg/Nm3，煙塵：0～2000mg/Nm3，O2：0～25%Vol，溫度：0～400℃，壓力：-10～10KPa，流速：0～30m/S，流量：0～50萬m3/h，濕度：0～50%，無數傳輸裝置<兩個DTU傳輸>，以太網光纖。

二、焦爐煙氣脫硫脫硝PLC控制系統的軟硬件選擇

（1）硬件選擇。案例焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝系統的硬件包括西門子S7_412_5H PN/DP主PLC、ET200遠程站輸入/輸出模塊、ARD2F型電機保護器、Y_LINK型鏈接接器、兩臺工業計算機。硬件構成如下圖所示：

焦爐煙氣脫硫脫硝系統硬件構成示意圖

控制室的兩臺工業計算機通過交換機進行連接，一臺作為操作員工控機使用，一臺作為工程師工控機使用，與企業管理層辦公計算機共同形成以太網絡。通過現場檢測儀表對煙氣脫硫脫硝系統的各種設備和介質狀態信息進行采集，并將現場信號傳輸到PLC，PLC通過對現場信號信息的運算與處理，生成相應的指令信號，并傳輸到相關設備，由執行系統的相關設備進行動作。

（2）軟件選擇。案例焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝系統的工控機采用的是聯想工控機，軟件采用的是WinCC7.0 SP2，Step7 5.5 SP4版本。在編輯方式上采用的是Step7軟件的語句表、梯形圖等方式。工程師通過編寫程序將I/O點分配到DB數據塊的各個通道上，在WINCC變量表上建立起與DB數據塊相應的鏈接。采用該種編輯方式有利于對I/O點通道的更改和程序的擴展，不需要對畫面變量鏈接和WINCC的變量表鏈接進行更改，即可對I/O點通道進行更改、對程序進行擴展，只需要對DB數據塊相應的通道進行重新分配即可。

（3）人機界面。案例焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝系統的人機界面采用的是WINCC軟件，其主要功能包括：報表打印、趨勢顯示、報警記錄、歷史曲線、重要生產數據的實時顯示、電氣設備工作狀態的顯示，以及對風機、電機的啟停操作等。通過WINCC畫面上信操作監視人員可以執行對相關工藝設備的遠程操作。通過WINCC分級操作權限上位軟件對生產的數據變化進行監控，有利于操作人員設定與優化現場工藝設備的控制參數，操作人員通過操作工控機監控軟件可以讀取各個檢測儀表的實時數據，在一臺操作員站上同時對多幅不同的畫面進行監控。

（4）通信。案例焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝控制系統控制器與I/O之間采用的是現場總線連接，與工程師站、操作員站之間的通信采用的是以太網連接。當煙氣脫硫脫硝系統出現緊急故障或主風機出現故障的時候，系統通過硬接線的方式將故障信號傳輸給液壓交換機系統，液壓交換機系統停止運轉，并將停止運轉信號傳輸給煙氣脫硫脫硝系統，煙氣脫硫脫硝系統執行停機或降低工作負荷操作。

三、焦爐煙氣脫硫脫硝PLC控制系統的實現

（1）煙道系統。風機與脫硫脫硝系統翻板閥、煙道閘板閥聯鎖，如果風機處于停機狀態，將關閉主煙道翻板閥，焦爐煙道 閘板閥三個閥門和旁路翻板閥將自動打開;如果風機處于工作狀態，系統則自動打開主煙道翻板閥，煙氣脫硫脫硝系統自動啟動，新增焦爐煙道閘板閥和旁路翻板閥快速關閉。

（2）噴氨系統。當熱風爐啟動之后，系統自動打開氨水蒸發器閥門，并根據脫硝塔進出口處氮氧化物的濃度檢測值，牟氨水的輸送量進行自動調節，以滿足脫硝量的需求;當噴氨停止時，氨水輸送系統及熱風爐則自動關閉，脫硝系統工作停止。

（3）系統聯鎖與運行。對脫硫塔底液位的控制采用的是單回路調節控制模式，當液位大于1.5m時，系統自動報警，并減小調節閥的開度;當脫硫塔底液位低于0.9m時，系統自動報警，并增大調節閥的開度。對環流氧化器溶液PH值的調節同樣是采用單回路調節控制模式，當環流氧化器溶液PH值低于5時，調節閥開度自動增大;當環流氧化器溶液PH值高于6時，調節閥開度自動減小。上、中段洗滌槽液位及其對應的管道電動切斷閥之間為聯鎖關系，當洗滌槽液位低于低液位時，系統自動報警，并自動打開電動閥;當洗滌槽液位高于高液位時，系統自動報警，并自動關閉電動閥。

參考文獻：

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