一、前言
隨著國內電力事業(yè)的飛速發(fā)展,，電力環(huán)保越來越引起人們的關注,。火力發(fā)電燃煤量的大量增加,，使嚴格控制煤炭燃燒所產生的煙氣排放成為電力事業(yè)發(fā)展的一個重要組成部分,。
從排放角度看,，煤炭燃燒產生的污染物主要是二氧化硫、氮氧化物和飛灰,。使用靜電除塵器或纖維過濾器可控制99％的飛灰污染，低氮燃燒器可減少氮氧化物的產生,。但是,，國內火電廠的二氧化硫排放量始終處在比較高的水平，每年二氧化硫的排放量約為2300萬噸,，造成的損失高達1200億元,。
二、脫硫工藝簡述
煙氣脫硫(Flue Gas Desulphurization),，英語簡寫為FOD,，是目前應用廣泛,，降低SO2排放量直接,、經濟,、有效的方法,，也是目前大規(guī)模商業(yè)應用的技術。目前,，世界各國對煙氣脫硫都非常重視,，已開發(fā)了數(shù)十種行之有效的脫硫技術。根據脫硫過程是否有水參與及脫流產物的干濕狀態(tài)可以分為濕法,、半干法和干法煙氣脫硫。另外還有氨法,、鎂法,、鈉法、海水脫硫,、電予柬輻射法等,。
煙氣脫硫系統(tǒng)主要由以下各子系統(tǒng)組成：石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng),、二氧化硫吸收系統(tǒng)(包括漿液循環(huán)及氧化),、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng),、廢水處理系統(tǒng),。
在所有的方法中,，石灰／石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術應用廣泛,，具有脫硫效率高，運行可靠性好的特點,。這是目前火電廠中大規(guī)模商業(yè)化應用的脫硫方式之一，90％以上的國內外火電廠脫硫技術均采用石灰／石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術,。圖1所示為典型濕法煙氣脫硫工藝圖。
圖1 典型濕法煙氣脫硫工藝圖
◆化灰系統(tǒng)流程：
石灰粉→石灰儲罐→化漿罐→漿液儲罐,。可以實時監(jiān)控石灰儲倉料位,、化灰系統(tǒng)工作狀態(tài),、化漿罐液位、漿液儲罐液位等,。
◆吸收塔工作流程：
鍋爐煙氣經過除塵器除去大部分的粉塵后,，經引風機加壓進入脫硫系統(tǒng)。煙氣與從上而下的,、由噴嘴充分霧化的脫硫液逆向對流接觸,，脫硫液充分吸收煙氣中的SO2后進入除霧器除霧，凈化并除霧之后的煙氣由煙道引至煙囪排放,。
◆氧化出渣系統(tǒng)工作流程：
脫硫液在吸收塔內和SO2充分反應后,，經漿液排出泵進入氧化塔酸化氧化,，氧化塔內同時鼓入氧化風和酸化煙氣，酸化煙氣將剩余的脫硫漿液充分反應后生成亞硫酸鈣,，然后與氧化風反應生成硫酸鈣,，經過真空帶式過濾機過濾，得到成品石膏,。
三,、實時監(jiān)控系統(tǒng)設計
系統(tǒng)以PLC為控制主體，配置工業(yè)控制計算機和組態(tài)軟件實現(xiàn)對脫硫系統(tǒng)的數(shù)據監(jiān)視和流程控制,。系統(tǒng)網絡結構簡單,，PLC負責采集傳感器,、壓力儀表等檢測儀表的數(shù)據,，通過軟件設計控制程序，對現(xiàn)場變送器,、閥門和泵等進行監(jiān)控處理,，并可以以多種工作方式進行操作，如就地操作,、遠程操作和自動運行等,，將設備進行集中控制管理，并監(jiān)視其運行狀況,，方便故障處理,。PLC控制站同監(jiān)控計算機之間通過以太網進行數(shù)據通信，控制終端設置在脫硫監(jiān)控中心,，由操作人員進行監(jiān)控,。
作為整個FGD系統(tǒng)的重要組成部分，力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl負責匯總系統(tǒng)中各種電流,、電壓,、溫度、流量以及熱工,、電氣開關量等運行信息,，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)等主要指標的實時監(jiān)視與控制，并把這些運行信息用圖形方式提供給管理人員,，幫助管理人員監(jiān)視和控制系統(tǒng)的運行,。同時，從系統(tǒng)運行的安全性和經濟性出發(fā),，對運行的主要參數(shù)進行分析,、管理，還可根據運行參數(shù)生成各種報表,，為系統(tǒng)運行提供有效的管理,。
上位機監(jiān)控組態(tài)軟件根據工藝流程設計監(jiān)控畫面,，具有數(shù)據采集顯示、數(shù)據存儲管理,、報警輸出,、歷史數(shù)據存儲及報表生成等功能，并連接網絡打印機,，方便生產過程中需要生成各種報表文件,。該系統(tǒng)設計了冗余的配置模式，5臺上位機通過以太網與PLC控制站相連接,，保證了數(shù)據的一致性和完整性,，確保生產安全穩(wěn)定的運行。
整套系統(tǒng)采用以太網方式通信,，圖2所示為系統(tǒng)架構示意圖,。
圖2 系統(tǒng)架構示意圖
四、監(jiān)控系統(tǒng)主要功能
4.1模擬系統(tǒng)圖顯示
模擬系統(tǒng)圖顯示包括三個方面的內容：現(xiàn)場設備及其系統(tǒng)模擬圖屏幕顯示,，通過改變顏色顯示設備運行狀態(tài),，設備運行參數(shù)實時顯示。對FGD監(jiān)控系統(tǒng)來說,，模擬系統(tǒng)圖是以各個分系統(tǒng)的全彩色位圖形式來顯示的,，例如：FGD系統(tǒng)模擬系統(tǒng)圖就由吸收塔系統(tǒng)圖、升壓風機系統(tǒng)圖,、電氣系統(tǒng)圖等構成的,。
根據系統(tǒng)工藝需求，力控實時監(jiān)控系統(tǒng)設計了豐富的畫面顯示,，形象動態(tài)地顯示化灰系統(tǒng),、脫硫系統(tǒng)、氧化出渣系統(tǒng)及工藝水系統(tǒng)等流程,，并采用不同顏色的顯示來反映各設備的運行狀態(tài)。圖3,、圖4所示為脫硫及硫回收流程圖,。
圖3 脫硫及硫回收力控系統(tǒng)實時流程圖
圖4 脫硫及硫回收力控系統(tǒng)實時流程圖
圖5 脫硫系統(tǒng)設備控制力控實時畫面
4.2實時／歷史趨勢曲線顯示
在屏幕上以曲線的形式實時跟蹤模擬量參數(shù)變化，或者將數(shù)據庫中的歷史數(shù)據以曲線的形式再現(xiàn)出來,，直觀的表示了重要參數(shù)隨時間變化的趨勢，便于系統(tǒng)性能的分析和歷史數(shù)據的查詢與檢索,。
圖6 脫硫系統(tǒng)曲線實例圖
4.3報表,、報警功能
力控報表開發(fā)工具提供豐富的報表操作函數(shù)集,、支持復雜腳本控制,，包括腳本調用和事件腳本。比如利用報表函數(shù)可以在報表上同時顯示實時數(shù)據和任意時刻的歷史數(shù)據,，并加以統(tǒng)計處理,，取行平均,、列平均，統(tǒng)計出最大最小值,；以表格的形式成組地顯示運行參數(shù)和相關參數(shù),。列表顯示可依據用戶需要在每頁中配置自己所要監(jiān)視的參數(shù)，其特點是：一,、可以分組顯示參數(shù),，如常用參數(shù)列表、模擬量參數(shù)列表,、計算量參數(shù)列表,、開關量參數(shù)列表等,，便于監(jiān)視試驗過程,；二、可以分類顯示相關參數(shù),，如溫度,、壓力、二氧化硫量等,，便于分析相關參數(shù)間的相互影響關系,。
圖7 脫硫系統(tǒng)專家報表
圖8 系統(tǒng)報警狀態(tài)圖
五、總結
本系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控功能,，提高了脫硫生產自動化水平,，保證了機組正常穩(wěn)定運行。通過工程長時間運行的情況看,，控制系統(tǒng),、設備運行穩(wěn)定，維護,、檢修工作量減少,。通過監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員能準確了解脫硫系統(tǒng)運行狀態(tài),，提高脫硫系統(tǒng)各設備的運行效率,，降低了設備的損耗及能源的浪費，保證了整個系統(tǒng)按工藝要求正常運行,，為電廠安全,、穩(wěn)定,、環(huán)保運行提供了有力的保證。
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