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【摘要】介绍了阜新发电厂2×350MW机组烟气脱硫（FGD）的DCS控制系统的硬件配置、网络构成、控制逻辑及顺序控制的设计与实现。
【关键词】烟气脱硫；顺序控制；DCS；
一．脫硫工艺系统概况
1.引言
阜新发电厂三期“以大代小”技术改造工程2×350MW机组，采用石灰石—石膏湿法、一炉一塔脱硫装置，脱硫率不小于95%。本工程机组容量为2×350MW，每台锅炉最大连续蒸发量为1165t/h蒸汽，烟气量1215797Nm3/h（湿态、标准状况、设计煤种）。每套烟气脱硫装置的出力在锅炉BMCR工况的基础上设计，最小可调能力与单台不投油最低稳燃负荷（即35%MCR工况，燃用设计煤种的烟气流量）相适应；烟气脱硫装置能在锅炉BMCR工况下进烟温度加10℃裕量条件下安全连续运行。事故状态下，烟气脱硫装置的进烟温度不得超过160℃。当温度达到160℃时，全流量的旁路挡板立即打开[1]。
2.系统基本工艺流程
石灰石-石膏湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收氧化系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、废水处理系统组成。其基本工艺流程如下：
锅炉烟气经电除尘除尘后，通过增压风机、GGH降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3、HCL和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO4·2H2O），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。
在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。
在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46-55℃左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到80℃以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。
最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气[2]。
二．控制系统设计与实现
1.DCS控制范围
DCS控制范围包括两炉两塔的石灰石—石膏湿法脱硫工艺系统，辅助公用系统，以及电气脱硫变压器，厂用电部分等。根据实际情况权衡考虑，采用了五对R600CH控制器来对整个脱硫系统进行控制。具体划分如下：
TL3（脱硫）控制器：
①#3塔烟气系统；②#3塔增压风机；③#3塔烟气换热器；④#3吸收塔系统；⑤氧化空气系统；⑥#3FGD系统SOE点；⑦#3FGD系统与机组DCS的信号交换；
TL4（脱硫）控制器：
①#4塔烟气系统；②#4塔增压风机；③#4塔烟气换热器；④#4吸收塔系统；⑤氧化空气系统；⑥压缩空气系统；⑦#4FGD系统SOE点；⑧#4FGD系统与机组DCS的信号交换；
PUB（公共）控制器：
①工艺水系统；②事故浆液罐系统；③排水坑系统；④电气测点；⑤其它待定点；
RT1（远程脱硫）控制器：
①石灰石浆液系统；②一级脱水系统；③废水旋流器系统；④#3真空皮带脱水机系统；
⑤#4真空皮带脱水机系统；
RT2（远程脱硫）控制器：
①石灰石卸料系统；②石膏储存系统；③废水处理系统。
2.火电厂脱硫顺序控制系统
火电厂脱硫控制系统中有很多设备采用了顺序控制，下面对五个顺序控制功能组作扼要介绍。
四．DCS顺序控制
根据工艺要求，顺控系统分为5个功能组即烟气系统功能组；吸收塔功能组；石膏脱水系统功能组；石灰石浆液制备系统功能组；废水处理系统功能组。
功能组控制包括本功能组内所有子组控制、连锁保护、冗余设备的自动切换及相关电动设备的单独控制。
1.烟气系统功能组级控制
该功能组对烟气挡板（包括原烟气挡板、净烟气挡板和旁路挡板）及其密封风机控制系统、增压风机及其辅助设备、GGH及其辅助设备、吸收塔排气阀等进行控制，实现烟道上各设备的自动启停和连锁，监视烟气系统的运行工况。
2.吸收塔功能组级控制
该功能组对石灰石浆液供给系统、石灰石浆液循环泵、反应池中搅拌器、除雾器冲洗系统、石膏浆液排放、氧化风机及工艺水等进行控制，实现石灰石浆液供给循环系统、吸收塔和石膏浆液排放各相关设备的自动启停和连锁，监视其运行工况。
3.石膏脱水功能组级控制
该功能组对于石膏浆液池搅拌器、石膏浆液泵、真空皮带脱水机及其相关的冲洗和压缩控制系统、废水旋流泵等进行控制，实现石膏二次脱水及废水旋流分离系统的自动启停和运行监控。
其主要功能包括：石膏浆液泵自动切换及单独控制；石膏浆液罐搅拌器单独控制；真空皮带脱水机自动切换及控制；废水旋流泵单独控制。
4.石灰石浆液制备功能组级控制
该功能组对石灰石粉仓流化风机、旋转给料阀、石灰石浆液池搅拌器、石灰石浆液泵等进行控制，实现石灰石浆液制备系统的自动启停和运行监控。
其主要功能包括：石灰石浆液池加料控制；石灰石粉仓自动切换及控制；石灰石浆液浓度控制；石灰石浆液泵自动切换及控制；石灰石浆液池搅拌器单独控制。
5.废水处理功能组级控制
该功能组对废水泵、化学加药系统、废水处理装置等进行控制，实现废水处理系统的自动启停和运行监控。
其主要功能包括：废水泵自动切换及单独控制；中和絮凝箱PH值测量装置冲洗控制；至中和絮凝箱石灰浆系统控制；澄清浓缩器搅拌器单独控制；净水泵自动切换及控制；泥浆再循环泵自动切换及控制；泥浆排放泵自动切换及控制；CaO仓流化风机自动切换及单独控制；絮凝加药泵自动切换及单独控制；HCI加药泵自动切换及单独控制；CaO仓加料控制；石灰浆再循环控制；石灰浆液再循环泵自动切换及控制；石灰浆罐搅拌器控制；石灰浆管路冲洗控制。
六．结束语
目前我国电力行业的烟气脱硫建设还刚刚处于起步阶段，随着国家对环保事业的日益重视，都将陆续投入建设。采用DCS实现脱硫系统的控制，控制系统自动化水平较高，运行人员通过点击操作员站CRT画面中的各功能组级控制块可以实现各系统的自动启停。减少运行人员的误操作和劳动强度，提高设备运行的安全性。
烟气脱硫的闭环控制和一般电厂的控制是有很大差别的。控制回路较简单，控制对象较少，但比较特殊，控制使用PID较少，注重时间的控制。
本文介绍了阜新发电有限责任公司2×350MW机组烟气脱硫工程的系统集成，包括硬件、软件、网络等设计及实现情况，希望对今后同类烟气脱硫工程的DCS应用具有一定的参考作用。
参考文献
[1] 曾庭华等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化.北京:中国电力出版社，2004.1
[2] 国电太原第一热电厂。300MW热电联产机组烟气脱硫技术.北京：中国电力出版社，2005.12
[3] 北京日立控制系统有限公司．HIACS-5000M系统培训教材,2006.4
【关键词】烟气脱硫；顺序控制；DCS；
一．脫硫工艺系统概况
1.引言
阜新发电厂三期“以大代小”技术改造工程2×350MW机组，采用石灰石—石膏湿法、一炉一塔脱硫装置，脱硫率不小于95%。本工程机组容量为2×350MW，每台锅炉最大连续蒸发量为1165t/h蒸汽，烟气量1215797Nm3/h（湿态、标准状况、设计煤种）。每套烟气脱硫装置的出力在锅炉BMCR工况的基础上设计，最小可调能力与单台不投油最低稳燃负荷（即35%MCR工况，燃用设计煤种的烟气流量）相适应；烟气脱硫装置能在锅炉BMCR工况下进烟温度加10℃裕量条件下安全连续运行。事故状态下，烟气脱硫装置的进烟温度不得超过160℃。当温度达到160℃时，全流量的旁路挡板立即打开[1]。
2.系统基本工艺流程
石灰石-石膏湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收氧化系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、废水处理系统组成。其基本工艺流程如下：
锅炉烟气经电除尘除尘后，通过增压风机、GGH降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3、HCL和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO4·2H2O），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。
在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。
在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46-55℃左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到80℃以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。
最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气[2]。
二．控制系统设计与实现
1.DCS控制范围
DCS控制范围包括两炉两塔的石灰石—石膏湿法脱硫工艺系统，辅助公用系统，以及电气脱硫变压器，厂用电部分等。根据实际情况权衡考虑，采用了五对R600CH控制器来对整个脱硫系统进行控制。具体划分如下：
TL3（脱硫）控制器：
①#3塔烟气系统；②#3塔增压风机；③#3塔烟气换热器；④#3吸收塔系统；⑤氧化空气系统；⑥#3FGD系统SOE点；⑦#3FGD系统与机组DCS的信号交换；
TL4（脱硫）控制器：
①#4塔烟气系统；②#4塔增压风机；③#4塔烟气换热器；④#4吸收塔系统；⑤氧化空气系统；⑥压缩空气系统；⑦#4FGD系统SOE点；⑧#4FGD系统与机组DCS的信号交换；
PUB（公共）控制器：
①工艺水系统；②事故浆液罐系统；③排水坑系统；④电气测点；⑤其它待定点；
RT1（远程脱硫）控制器：
①石灰石浆液系统；②一级脱水系统；③废水旋流器系统；④#3真空皮带脱水机系统；
⑤#4真空皮带脱水机系统；
RT2（远程脱硫）控制器：
①石灰石卸料系统；②石膏储存系统；③废水处理系统。
2.火电厂脱硫顺序控制系统
火电厂脱硫控制系统中有很多设备采用了顺序控制，下面对五个顺序控制功能组作扼要介绍。
四．DCS顺序控制
根据工艺要求，顺控系统分为5个功能组即烟气系统功能组；吸收塔功能组；石膏脱水系统功能组；石灰石浆液制备系统功能组；废水处理系统功能组。
功能组控制包括本功能组内所有子组控制、连锁保护、冗余设备的自动切换及相关电动设备的单独控制。
1.烟气系统功能组级控制
该功能组对烟气挡板（包括原烟气挡板、净烟气挡板和旁路挡板）及其密封风机控制系统、增压风机及其辅助设备、GGH及其辅助设备、吸收塔排气阀等进行控制，实现烟道上各设备的自动启停和连锁，监视烟气系统的运行工况。
2.吸收塔功能组级控制
该功能组对石灰石浆液供给系统、石灰石浆液循环泵、反应池中搅拌器、除雾器冲洗系统、石膏浆液排放、氧化风机及工艺水等进行控制，实现石灰石浆液供给循环系统、吸收塔和石膏浆液排放各相关设备的自动启停和连锁，监视其运行工况。
3.石膏脱水功能组级控制
该功能组对于石膏浆液池搅拌器、石膏浆液泵、真空皮带脱水机及其相关的冲洗和压缩控制系统、废水旋流泵等进行控制，实现石膏二次脱水及废水旋流分离系统的自动启停和运行监控。
其主要功能包括：石膏浆液泵自动切换及单独控制；石膏浆液罐搅拌器单独控制；真空皮带脱水机自动切换及控制；废水旋流泵单独控制。
4.石灰石浆液制备功能组级控制
该功能组对石灰石粉仓流化风机、旋转给料阀、石灰石浆液池搅拌器、石灰石浆液泵等进行控制，实现石灰石浆液制备系统的自动启停和运行监控。
其主要功能包括：石灰石浆液池加料控制；石灰石粉仓自动切换及控制；石灰石浆液浓度控制；石灰石浆液泵自动切换及控制；石灰石浆液池搅拌器单独控制。
5.废水处理功能组级控制
该功能组对废水泵、化学加药系统、废水处理装置等进行控制，实现废水处理系统的自动启停和运行监控。
其主要功能包括：废水泵自动切换及单独控制；中和絮凝箱PH值测量装置冲洗控制；至中和絮凝箱石灰浆系统控制；澄清浓缩器搅拌器单独控制；净水泵自动切换及控制；泥浆再循环泵自动切换及控制；泥浆排放泵自动切换及控制；CaO仓流化风机自动切换及单独控制；絮凝加药泵自动切换及单独控制；HCI加药泵自动切换及单独控制；CaO仓加料控制；石灰浆再循环控制；石灰浆液再循环泵自动切换及控制；石灰浆罐搅拌器控制；石灰浆管路冲洗控制。
六．结束语
目前我国电力行业的烟气脱硫建设还刚刚处于起步阶段，随着国家对环保事业的日益重视，都将陆续投入建设。采用DCS实现脱硫系统的控制，控制系统自动化水平较高，运行人员通过点击操作员站CRT画面中的各功能组级控制块可以实现各系统的自动启停。减少运行人员的误操作和劳动强度，提高设备运行的安全性。
烟气脱硫的闭环控制和一般电厂的控制是有很大差别的。控制回路较简单，控制对象较少，但比较特殊，控制使用PID较少，注重时间的控制。
本文介绍了阜新发电有限责任公司2×350MW机组烟气脱硫工程的系统集成，包括硬件、软件、网络等设计及实现情况，希望对今后同类烟气脱硫工程的DCS应用具有一定的参考作用。
参考文献
[1] 曾庭华等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化.北京:中国电力出版社，2004.1
[2] 国电太原第一热电厂。300MW热电联产机组烟气脱硫技术.北京：中国电力出版社，2005.12
[3] 北京日立控制系统有限公司．HIACS-5000M系统培训教材,2006.4