煙氣脫硫工程的自控設計
一、前言
隨著國民經濟的發展與國民環保意識的提高，人們對大氣質量的要求越來越高。火力發電廠作為SO2的主要排放源之一，對燃煤鍋爐煙氣進行脫硫勢在必行。
二、工藝特點
目前世界上采用最多的煙氣脫硫技術主要有三種，即干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫,而濕法脫硫又以其脫硫效率高，運行穩定可靠及沒有二次污染而獨占鰲頭。因為煙氣濕法脫硫裝置設備多，各設備自動化程度要求也比較高，因此要求所有脫硫裝置、設備包括電氣控制都采用DCS集散控制系統。
三、DCS控制范圍及功能
1、煙氣濕法脫硫裝置DCS控制范圍
包括脫硫系統及公共系統。
1）脫硫系統分為煙氣子系統和SO2吸收子系統。
主要包括：增壓風機、GGH、擋板、煙氣系統檢測儀表、循環泵、排漿泵、除霧器、氧化風機、吸收系統檢測儀表等。
2)公用系統
主要包括石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統、工藝水系統等。
2、DCS控制功能
包括數據采集和處理(DAS)，模擬量控制(MCS)及順序控制(SCS)。
1）、數據采集和處理系統（DAS）的基本功能包括：數據采集、數據處理、屏幕顯示、參數越限報警、事件順序記錄、事故追憶記錄、操作員記錄、性能與效率計算和經濟分析、打印制表、屏幕拷貝、歷史數據存儲和檢索等。
監測的主要參數有：
l 脫硫裝置工況及工藝系統的運行參數；
l 主要輔機的運行狀態；
l 主要閥門的啟閉狀態及調節閥門的開度；
l 電源及其它必要條件的供給狀態；
l 主要的電氣參數；
l 操作員操作記錄等。
熱工信號及報警均由DCS完成，除在LCD上實現預警和報警顯示外，同時還發出音響信號。
2）、順序控制系統（SCS）應能滿足脫硫裝置的聯鎖保護和啟停控制，能實現脫硫裝置在事故和異常工況下的控制操作，保證脫硫裝置安全。對需要經常進行有規律性操作的輔機系統以及一些主要閥門的開閉控制由順序控制系統(SCS)來完成，實現功能組或子組級的控制。
脫硫裝置SCS控制的范圍有： 煙氣系統的增壓風機、GGH等； SO2吸收系統中漿液循環泵、氧化風機、石膏排出泵及除霧器清洗系統的順控；以及排空及漿液拋棄系統、石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統、廢水系統等的順控。
3）、模擬量控制系統（MCS）能滿足脫硫裝置在不同負荷階段中安全經濟運行的需要，具有在裝置事故及異常工況下聯鎖保護協調控制的措施，根據煙氣脫硫系統的工藝要求，MCS系統一般具有以下主要控制回路：
l 增壓風機入口壓力控制
為保證鍋爐的安全穩定運行，通過調節鍋爐引風機后的增壓風機導向葉片的開度進行控制，保持增壓風機入口壓力的穩定。為了獲得更好的動態特性，可引入鍋爐負荷和引風機狀態信號作為輔助信號。在FGD煙氣系統投入過程中，需手動協調控制煙氣旁路擋板門及增壓風機導向葉片的開度，保證增壓風機入口壓力穩定；在旁路擋板門關閉到一定程度后，壓力控制閉環投入，關閉旁路擋板門。
l 吸收塔SO2脫除率自動控制
吸收塔SO2脫除率的控制是由吸收塔中新鮮的石灰石漿液的加入量決定的。而加入吸收塔的新制備石灰石漿液的量的大小將取決于預計的SO2脫除率、鍋爐負荷及吸收塔漿液的pH值。
CaCO3流量的理論值為需脫除的SO2量乘以CaCO3與SO2的摩爾比，需脫除的SO2量為原煙氣的SO2量乘以預計的SO2的脫除率。通過測量原煙氣的體積流量和原煙氣的SO2含量可得到原煙氣的SO2量。由于CaCO3流量的調節影響著吸收塔反應池中漿液的pH值，為保證脫硫性能，應將該pH值保持在某一設定范圍內，當pH值降低，所需的CaCO3流量應按某一修正系數增加。實際供給吸收塔的CaCO3流量為實際測得的石灰石漿液流量乘以石灰石漿濃度和石灰石中CaCO3的純度系數。將經pH值修正后的所需CaCO3流量與實際的CaCO3流量進行比較，通過調節石灰石漿液調節閥開度進行控制。
l 石膏脫水自動控制
石膏漿液密度達到排放設定值，由石膏排出泵從吸收塔排出，經過石膏漩流器，濃縮后的漿液再經過真空皮帶機，通過控制真空皮帶脫水機的變頻裝置，調節石膏餅厚度。
3、除DCS系統外，對部分設備還設有PLC程序控制和就地盤控制，如GGH吹灰系統、球磨機、廢水系統由就地PLC控制及就地盤控制，DCS與PLC通過硬接線方式或通信方式進行信號交換，就地盤的一些重要信號通過硬接線方式輸送到DCS。同時煙氣脫硫控制系統應設置與機組DCS 進行信號交換的硬接線和通訊接口，以使脫硫系統能與機組協調運行，一般對下列信號采用硬接線方式進行信號交換。
脫硫裝置側：
旁路擋板狀態信號 （開關量）
入口擋板狀態信號 （開關量）
出口擋板狀態信號 （開關量）
增壓風機運行信號 （開關量）
鍋爐側：
鍋爐送風量信號 （4－20mA）
鍋爐負荷信號 （4－20mA）
鍋爐MFT信號 （開關量）
油槍投運信號 （開關量）
電除塵切投信號 （開關量）
爐膛壓力信號 （4－20mA）
引風機動葉開度指示 （4－20mA）
四 、煙氣排放連續監測系統（CEMS）
每臺爐的煙氣脫硫原煙氣側和凈煙氣側各設置一套煙氣排放連續監測裝置（CEMS）。CEMS系統的各監測項目通過硬接線聯接全部進入脫硫DCS進行監視、計算和控制。煙氣排放檢測設備的電源故障和系統故障，應在脫硫DCS上報警。
煙氣分析儀放置在就地的分析小屋內，并應預留環保監測的接口。
當煙氣脫硫裝置出口的CEMS 與環保監測的CEMS 合并使用時，除應滿足脫硫裝置在各種運行條件下提供的數據能符合煙氣脫硫裝置控制系統的要求外，還應取得當地環保部門的同意。
五、熱工保護
脫硫裝置的熱工保護由脫硫DCS中獨立的分散處理單元來完成。
當發生鍋爐主燃料跳閘(MFT)、增壓風機故障、循環泵均停、原煙氣擋板未開、原煙氣溫度過高及煙氣壓力越限等任意異常現象時，脫硫裝置停運并自動打開煙氣旁路擋板，通過關閉原煙氣擋板來斷開進入脫硫裝置的煙氣通道。
六、熱工自動化設備選型
應綜合考慮技術經濟因素，并結合國情，從實際效果出發采用技術先進、質量可靠、使用成熟、經濟合理的產品。
七．結束語
隨著工業化進程的快速發展，大自然和人類生存的環境受到越來越多的破壞。保護環境日益重要， 電廠煙氣脫硫工程是防止大氣污染的重要手段。也是我們不可避免的新課題。
參考文獻：
《火力發電廠熱工自動化設計技術規定》（NDGJ16-89）
《火力發電廠熱工控制系統設計技術規定》（DL/T5175-2003）
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