火电厂脱硫 DCS 分散控制系统简介

发表时间:2020/7/20   来源:《当代电力文化》2020年6期   作者:卢超亮
[导读] 随着经济的发展,我国的火电厂建设发展也有了相应的提高。
        摘要:随着经济的发展,我国的火电厂建设发展也有了相应的提高。火电厂工况监控的基本原理是根据工艺设计,对影响污染物排放的生产设施、污染物治理设施运行的关键参数,包括工艺参数(如:流量、温度、pH值、浓度等)和电气参数(电流、电压、频率)进行的监测;结合企业生产工艺和末端监测数据,全面监控企业的生产设施和治理设施的运行、污染物治理效果和排放量情况,辅助判定污染物排放监测数据的合理性、真实性和可接受性。
        火电厂烟气脱硫设施工况监控系统是通过现场采集设备从生产控制系统中采集工况过程数据,包括主机DCS和CEMS数据,通过无线网络或者环保专网传输到监控中心的工况过程数据库中,实现对脱硫设施运行全过程进行实时监控、分析、预警、核查和管理。
        关键词:火电厂脱硫;分散控制系统
        1分散控制系统
生产过程从手工到半自动化再到全自动化得到了巨大的发展。人们生产出各种仪器仪表用来对生产的过程进行调节和控制,在计算机的到广泛应用之后,自动化的概念得到了完善。逐渐的形成了由一台电脑控制所有对象和功能集中控制系统,随着生产过程的进一步发展,很多情况下一台电脑已经不能够及时的对生产过程进行控制,因此又出现了分散控制系统。分散控制系统时一种将计算机技术应用到生产实践之中来管理操作分散控制生产过程的新型控制技术。
分散控制系统开发提高了企业对生产过程的控制,降低了人的工作强度,同时还能使单个设备获得的经济效益增大。分散控制系统的应用使得工艺的可靠性有了保证;便于企业对员工进行培训,使员工对整个工艺认识加深;为企业的管理人员做出重大决策提供参考;节省不必要的开支,提高劳动效率。
分散控制系统的构成:
(1)总体来看,分散控制系统的硬件部分由管理操作应用的工作站、通信网络和现场控制站构成。其中,工作站又包括:用于进行系统维护和监视的工程师站;用于对数据点进行操作和数据完成情况进行监视的操作员站;实现历史数据保存、报表打印、历史趋势显示和事故追忆的历史站。现场控制站主要用于对实时信号进行采集并处理,生成控制策略,同时拥有可靠性的保障和网络通信功能。通信网络使的分散控制系统的各部分链接到一起,完成信息的实时传递。为保证整个系统的可靠性,电源、控制站和通信网络的配置都有冗余。
(2)分散控制系统的软件部分主要由实施多任务操作系统、数据通信软件、数据库管理系统以及各种应用软件组成。
(3)分散控制系统采用模块化的结构设计,可以根据自身的实际需求来自由的组合软硬件。
分散控制系统的一个显著特征就是实现了功能分层。在分散控制系统之中,信息从下到上集中,从上到下分散,这就是其基本结构。
分散控制系统之所以能够被广泛应用,与其具有的特性密不可分:采用的是阶梯控制系统,在水平和垂直方向上分级,每个级再划分各自的范围,分工合作,将信息反馈到上级,再把命令传递到下级;将现场总线控制系统的控制级从过程控制级转移到现场控制级,达到分散的效果;每一个组成部分都是一个自治系统,拥有各自的功能,通过各自之间的协调完成整个大系统的任务;采用标准的接口,方便与计算机的网络连通,及时更新数据信息等。
        2火电厂脱硫工艺流程、原理及化学反应过程分析
        2.1湿法烟气脱硫工艺流程分析
控制二氧化硫排放共有三个途径,分别是事前、事中和事后控制,而烟气脱硫就是指在燃烧后的事后脱硫控制。在现阶段的实践中,湿法烟气脱硫工艺是控制二氧化碳排放应用最广泛、最有效的途径。在湿法烟气脱硫工艺下,整个脱硫系统包括吸收塔、增压风机、氧化风机、烟气系统、除雾器、排空、工艺水、石膏脱水、石灰石浆液、废水处理等系统,具体的工艺流程如下图1所示。

        图 1示例图
        2.2湿法烟气脱硫系统的吸收原理分析
吸收液在喷嘴的雾化作用下,进入吸收塔,并分散成细小的液滴附着在吸收塔的断面上,液滴与烟气接触,烟气中的硫化物及HCl、HF均被吸收,通过氧化反应、中和反应等过程,二氧化硫会在氧化区发生变化最终形成石膏。为了确保吸收液的pH值处于恒定状态,并确保石灰石的投入最小化,且能够具有持续性,在吸收塔内部,需要搅拌机和吸收塔循环泵等不停地运作,加快石灰石在浆液中的溶解速率。
        2.3湿法烟气脱硫系统的化学反应过程分析
在强制氧化系统中,主要发生了吸收反应和氧化反应以及中和反应,但是也存在其他污染物的化学反应过程。
        3控制功能
        3.1数据采集系统
在控制烟气脱硫的过程中,技术人员通过分散控制系统将实时信息数据进行汇总,同时根据不同工序的需求建立数据库存储数据,使得管理者可以对整个脱硫过程的进行有整体的把握。在某一工序出现问题的时候,可以第一时间发现并处理,保证了整个脱硫工程的安全运行。
        3.2模拟量控制系统
分散控制系统可以控制模拟量:调节风机入口的压力,保证锅炉内的压力在一个恒定的状态范围内变化,避免因为系统出现偏差而导致的脱硫效率下降,从而间接的保护了环境;调控吸收塔内液位的高低,烟气温度比较高,排出塔的同时带走了大量的水分,影响到脱硫的效果,控制系统可以通过对除雾器开关的控制来及时的调节塔内的液位,保证脱硫效率;控制石灰浆的流量,由于烟气在适当PH值时与石灰浆的反应最充分,所以需要通过控制石灰浆的量来控制PH值在合适的范围内变化;调整滤饼的厚度,充分与烟气反应的石灰浆最终经过滤饼进行脱水处理,为确保其能够充分的进行脱水,所以需要控制滤饼的厚度。
        3.3顺序控制系统
分散系统的顺序控制功能是首先由技术人员对设备进行监控并控制系统的阀门和电机,继而出发设备的连锁保护。顺序控制系统能够实现几乎所有设备的智能控制,根据设备的功能分成功能组和次级功能组,这样就减小了工作人员的手工操作过程,减轻工作负担的同时降低的出错的概率。
        3.4热工保护
分散处理单元具有对整个系统进行热工保护的功能:脱硫系统出现异常问题的情况有进出口的压力骤变、增压风机与换热器失效、浆泵数量太少、烟气挡板没有及时打开等,如果出现这些情况,热工保护装置就会及时的停运同时打开旁路挡板,让烟气经过旁路直接排放出。
        4结语
二氧化硫是大气污染的重要原因,越来越引起各界的重视。火电厂脱硫效率的提高,对于保护生态环境意义重大,而脱硫控制系统的设计更是保证脱硫工作持续、稳定运行的关键,必须引起高度重视,不断优化控制系统的设计方案,促进火电厂的节能减排目标早日实现。
        参考文献:
[1]杜斌,冯琨,彭林,李凌,谢明,张丽琴.火电厂烟气脱硫设施运行工况实时监控系统判定标准的设计与实现[J].工业安全与环保,2015,41(6):90-94.
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