【正文】 組的濕法脫硫系統(tǒng)，結(jié)合了 DCS 和 PLC，分析了全廠控制配置的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹其工藝流程，軟硬件配置、主要模擬量控制和順序控制等，提出了良好的改造建議和方案。張勇 , 欒瑞瑛 [10]結(jié)合石灰石 —— 石膏濕法煙氣脫硫控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，從控制處理能力，數(shù)據(jù)通訊交換，組態(tài)維護(hù)功能，人機(jī)交流方式，安全性和發(fā)展方向等方面比較了分散控制系統(tǒng)（ DCS）和 PLC，并且總結(jié)了脫硫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。肖漓 , 周國(guó)榮 [12]介紹了濕式鈣 /鎂法煙氣脫硫自動(dòng)控制系統(tǒng)的工藝流程和自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。這樣不僅提高了 PLC 的控制功能，擴(kuò)大了它的控制范圍，而且能夠使 PLC 間的資源共享，便于實(shí)現(xiàn)集中控制和網(wǎng)絡(luò)化管理。 上位機(jī)組態(tài)軟件采用 Vijeo Designer 觸摸屏上位機(jī) 軟件來(lái)配合 PLC 工作。 最后，依靠工業(yè)以太網(wǎng)來(lái)完成下位機(jī)與上位機(jī)的通訊，使之成為一個(gè)整體，再進(jìn)行仿真模擬修改，最終完成火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)。 從脫硫方法看，主要有如下幾種：（ 1）拋棄法和回收法；（ 2）干法和濕法?；痣姀S煙氣脫硫的主要困難在于 SO2的濃度低煙氣體積大， SO2的總量大，由于 SO2是酸性氣體，因此堿性物質(zhì)耗量很大。在美國(guó)，大多數(shù)大中型燃煤鍋爐所采用的 FDG 工藝均為濕法，濕法約占 FDG 總?cè)萘康?92%。 典型的 濕式煙氣脫硫工藝流程圖如 圖所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè) 石灰 石濕法脫硫的 基本 原理 石灰石 （ 石灰 ） 石膏濕法脫硫 系統(tǒng) 基本工藝流程 如下 石灰石 （ 石灰 ） 石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有：煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。 2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級(jí)脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機(jī)。 煙氣脫硫技術(shù)屬于燃燒后的脫硫。 脫硫過(guò)程主 要 反應(yīng) 有 吸收反應(yīng) 、 中和反應(yīng)和氧化反應(yīng) ： 1. SO2 + H2O → H 2SO3 (21) 2. CaCO3 + H2SO3 → CaSO 3 + CO2 + H2O (22) 3. CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO 4 (23) 4. CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO 3 175。 2H2O)。吸收塔中的 pH 值通過(guò)注入石灰石漿液進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，一般 pH 值在 ~ 之間 。 2+1/2H2 2 被吸收而生成 H2SO3。 2H2O。 本工藝先經(jīng)除塵器除去 %以上的煙塵，再進(jìn)行脫硫。 （ 1）石灰石漿液制備系統(tǒng)。石灰漿液儲(chǔ)罐中的石灰石漿液通過(guò)藥業(yè)泵送入吸收塔。 煙氣系統(tǒng) 為脫硫運(yùn)行提供煙氣通道，配合煙氣脫硫裝置的投入和切除，一方面，降低吸收塔入口的煙溫，以滿足吸收塔化學(xué)反應(yīng)所需的最佳煙氣溫度要求；另一方面，提高凈化煙氣溫度，保護(hù)尾部煙道和煙囪。 煙氣系統(tǒng)的主要設(shè)備包括 煙道擋板、煙氣換熱器、增壓風(fēng)機(jī)等。通過(guò)吸收器的經(jīng)驗(yàn)凈煙氣經(jīng)位于吸收塔上部的除霧器排除。來(lái)自吸收塔濃度比較稀的石膏漿，經(jīng)排出泵送入水里旋流器濃縮后進(jìn)入皮帶真空脫水機(jī)脫水成含水量小于 10%的石膏粉狀晶粒，其純度可達(dá) 90%以上，在經(jīng)過(guò)皮帶運(yùn)輸機(jī)存入石膏倉(cāng)庫(kù)。事故將夜排放系統(tǒng)主要由事故水泵、事故漿罐、攪拌器等組成。 廢水處理系統(tǒng)處理石膏脫水系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，以滿足排放要求。在該系統(tǒng)中，氧化池 Ph 值、脫硫塔內(nèi)壓力、煙氣溫度、增壓風(fēng)機(jī)壓力是控制的關(guān)鍵參數(shù)。 石灰石濕法煙氣脫硫 控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下： 自動(dòng)順序啟動(dòng)功能 為防止設(shè)備啟停沖擊電網(wǎng)，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)順序啟動(dòng)。停 機(jī)公車公眾提供自動(dòng)清洗和自動(dòng)復(fù)位功能。 自動(dòng)投入除霧器和工藝水功能 脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)除霧器按自動(dòng)一定的頻率工作，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)改變除霧器閥門的數(shù)量。 自動(dòng) pH 值控 制功能 手動(dòng)自動(dòng)切換功能 煙氣通入后 之后系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)控制，當(dāng)滿足一定條件后系統(tǒng)自動(dòng)切到自動(dòng)控制。脫硫控制系統(tǒng)主要完成脫硫南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 18 頁(yè) 過(guò)程中系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)、相關(guān)設(shè)備的啟停和連鎖保護(hù)，包含啟?？刂啤⒅茲{控制、風(fēng)煙控制、石膏制備控制、工藝水和循環(huán)液控制、報(bào)警等控制功能。 圖 3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 控制系統(tǒng)功能分 析 火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng)的功能包括數(shù)據(jù)采集和出路、模擬量控制、順序控制及聯(lián)鎖保護(hù)三部分。 為了彌補(bǔ)引風(fēng)機(jī)出力的不足 , 克服脫硫系統(tǒng)形成的阻力 , 脫硫增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)了入口壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)或旁路擋板前后差壓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 。 （ 3）吸收塔液位控制。 順序控制系統(tǒng)有以下功能： （ 1）脫硫裝置啟停順序控制 ； （ 2）除霧器和吸收塔順序控制； （ 3）石灰石 — 石膏系統(tǒng)順序控制； （ 4）石膏脫水系統(tǒng)順序控制； （ 5） 廢水系統(tǒng)順序控制。 啟?？刂乒δ軐?shí)現(xiàn)分析 因馬達(dá)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)大于工作電力，啟動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)動(dòng)力線路形成沖擊，為了減少?zèng)_擊 并且更符合工藝要求 ，各設(shè)備按順序啟動(dòng)時(shí)，每?jī)蓚€(gè)設(shè)備之間啟動(dòng)設(shè)有延時(shí) 。 煙氣通入功能實(shí)現(xiàn)分析 鍋爐煙氣進(jìn)入脫硫除塵主設(shè)備下穩(wěn)壓室后，被一級(jí)噴淋水降溫增濕，然后被相南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 21 頁(yè) 對(duì)均勻地分配給過(guò)濾器，按一定角度和速度高速旋轉(zhuǎn)，與過(guò)濾器壁面形成的液膜旋切 由于氣動(dòng)力的作用，極大地增強(qiáng)了氣液固三相的接觸，從而使煙氣中的煙塵和 SO2被漿液充分捕集隨著速度的衰減，吸收了有害物的液滴因凝結(jié)而下沉，在重力作用下匯入氧化槽 ，較干凈的煙氣上升進(jìn)入二級(jí)過(guò)濾器 由于同樣的作用，煙氣中殘留的少部分煙塵和 SO2被新鮮漿液進(jìn)一步充分吸收 從四個(gè)過(guò)濾器出來(lái)的潔凈煙氣進(jìn)入上穩(wěn)壓室，被脫水裝置（特殊設(shè)計(jì)）去除細(xì)小霧滴 石膏制備功能實(shí)現(xiàn)分析 當(dāng)氧化池中的漿液達(dá)到一定濃度就開(kāi)始排漿，石膏漿液進(jìn)入石膏漿液緩沖箱，再用石膏漿液輸送泵送往石膏旋流站，濃縮到濃度大約 55%時(shí)送往真空皮帶脫水機(jī)，一部分廢水廢水旋流站，其余部分流到濾液水箱。 模擬量控制功能實(shí)現(xiàn)分析 (1)吸收塔內(nèi)漿液的 PH 值該值是 WFGD(濕法煙氣脫硫 )裝置運(yùn)行最重要的控制參數(shù)之一，是影響脫硫率、氧化率、吸收劑利用率及系統(tǒng)結(jié)垢的主要因素之一。進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙氣流量通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉進(jìn)行調(diào)節(jié)。 控制系統(tǒng) 系統(tǒng)配置 和 I/O 清單 整個(gè)脫硫除塵系統(tǒng)的運(yùn)行可分為三個(gè)部分：脫硫漿液制備與輸送系統(tǒng)煙氣凈化系統(tǒng)循環(huán)液處理系統(tǒng) 。 脫硫漿液制備系統(tǒng) 設(shè)備主要由石灰料倉(cāng) 石灰定量供給裝置制漿池（消化池） 儲(chǔ)藥罐攪拌水泵和供藥水泵組成石灰粉料送入料倉(cāng)，定時(shí)定量向制漿池中加料 消化好的漿液存于儲(chǔ)藥罐，需要時(shí)通過(guò)供藥水泵和調(diào)節(jié)閥定量供給 （氧化槽或直接打入主供水管路），漿液的供給量通過(guò) pH 值調(diào)節(jié) 在制藥池中制好藥后，向藥液儲(chǔ)罐輸送藥液，依次將各風(fēng)機(jī)、泵等開(kāi)啟，打開(kāi)加藥調(diào)節(jié)閥向脫硫塔內(nèi)加入藥液，當(dāng)脫硫塔內(nèi)溶液 PH 值大于設(shè)定值時(shí)減小脫硫塔加藥調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度減少向脫硫塔中輸送藥液量，當(dāng)脫硫塔內(nèi) 溶液 PH 值小于設(shè)定值時(shí)增加脫硫塔加藥調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度增加向脫硫塔中輸送藥液量。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 26 頁(yè) 系統(tǒng)配置 施耐德 M340PLC 系列產(chǎn)品采用模塊結(jié)構(gòu)，由機(jī)架（背板）、電源、 CPU、I/O 模塊、通信模塊及其它專用模塊組成。 M340 處理器單元 特性 標(biāo)準(zhǔn) 高性能 型號(hào) BMX P34 1000 BMX P34 2021 BMX P34 2020 BMX P34 2030 內(nèi)置通訊口 USB 口 MOdbus USB 口 MOdbus CANOpen USB 口 MOdbus Ethemet TCP/IP USB 口 CANOpen Ethemet TCP/IP 離散量通道數(shù) 512 1024 模擬量通道數(shù) 128 256 計(jì)數(shù)通道和串口 20 36 內(nèi)存 2Mb 4Mb 數(shù)據(jù) 128Kb 256Kb 程序指令數(shù) 35Kinst 70Kinst 執(zhí)行時(shí)間 布爾 s s 浮點(diǎn)數(shù) s s 任務(wù) 主任務(wù) 1 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 27 頁(yè) 快速任務(wù) 1 事件任務(wù) 32 64 為了減少配置專門的通訊模塊，配置 CPU 模塊時(shí)需要選擇一個(gè)帶有 TCP/IP 通訊口的 CPU 模塊。264VDC 4767Hz 內(nèi)置保護(hù) 內(nèi)置保險(xiǎn)絲 內(nèi)置保險(xiǎn)絲 內(nèi)置保險(xiǎn)絲 內(nèi)置保險(xiǎn)絲 輸出總功率 20W 36W 輸出 15W 15W 24V 輸出 24V 輸出傳感器電源 最大輸出功率（ 輸出+24V 輸出） 為了實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展，選擇了高性能的 BMXCPS3500 電源模塊。另外在選擇晶體管類型還是繼電器類型上，雖然繼電器比晶體管的性能更好，但是價(jià)格比較昂貴，而 在實(shí)驗(yàn)室中，晶體管類型已經(jīng)能夠滿足使用需求。 M340 計(jì)數(shù)器 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 30 頁(yè) 型號(hào) BMX EHC 0200 BMX EHC 0800 通道數(shù) 2 通道 8 通道 計(jì)數(shù)頻率 60KHz 10KHz 計(jì)數(shù)能力 32bits 16 bits 功能 4 種計(jì)數(shù)模式， 4 種測(cè)量模式和 PMM 5 種計(jì)數(shù)模式， 1 種測(cè)量模式 計(jì)數(shù)通道最大 輸入 /輸出 6 輸入 24VDC 2 輸出 24VDC 2 輸入 24VDC 連 接 輸入： 2 個(gè) 16 針端子塊 輸出： 10 針端子塊 20 針端子塊 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的三種信號(hào)為開(kāi)關(guān)量、模擬量以及脈沖信號(hào)。 Unity Pro 編程軟件的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)減少停機(jī)時(shí)間縮減開(kāi)發(fā)成本并優(yōu)化運(yùn)行。對(duì)屏幕空間的優(yōu)化使用、對(duì)工具和信息的直接訪問(wèn)及可定制的工作環(huán)境最大限度地提高了用 戶友好性，使用戶能夠快速掌握。 Unity Pro編程軟件擁有更高的重用水平，一旦經(jīng)過(guò)測(cè)試并證明合格，可重 用組件可以減少開(kāi)發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間，從而優(yōu)化質(zhì)量并縮減研制周期。 PC 上位機(jī)將上位機(jī)程序通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng) 下載到觸摸屏，可實(shí)直接操作觸摸屏對(duì) PLC 下位機(jī)進(jìn)行控制。 根據(jù) 用戶操作習(xí)慣 和不同的需要 ， 可以折不同的計(jì)算機(jī)和平臺(tái)上，以及在各種不同的環(huán)境中， VijeODesigner 在人機(jī)界面設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面所采 用的獨(dú)特方法將開(kāi)發(fā)的工作量降到了最低 。包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、 順序啟停 、 PID 調(diào)節(jié)、故障報(bào)警等程序段。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語(yǔ)言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。同時(shí)，指令表編程語(yǔ)言與梯形圖編程語(yǔ)言圖一一對(duì)應(yīng)，在 PLC 編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換 。功能模塊圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：以功能模塊為單位，分 析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀性強(qiáng)，對(duì)于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員很容易掌握的編程；對(duì)規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時(shí)間大大減少。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。 結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：采用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)工程設(shè)計(jì)人員要求較高。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過(guò)程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。 功能塊語(yǔ)言 FBD 功能 塊語(yǔ)言 是與數(shù)字邏輯電路類似的一種 PLC 編程語(yǔ)言。 指令列表 IL 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 35 頁(yè) 指令表編程語(yǔ)言是與匯編語(yǔ)言類似的一種助記符編程語(yǔ)言，由 操作碼和操作數(shù)組成。 PLC 控 制程 序 設(shè)計(jì) 本次畢業(yè)設(shè) 計(jì)選用的施耐德 UNITY PRO 編程軟件提供了五種編程語(yǔ)言，分別為：梯形圖 LD、指令列表 IL、功能塊語(yǔ)言 FBD、 SFC 序列語(yǔ)言、結(jié)構(gòu)化文本 ST。監(jiān)控畫(huà)面由主畫(huà)面、手動(dòng)操作畫(huà)面、 PID 調(diào)節(jié)畫(huà)面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、參數(shù)修改畫(huà)面等畫(huà)面構(gòu)成。 系統(tǒng)硬件組成框圖如圖所示。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 33 頁(yè) 控制系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)采用 PLC 控制、上位機(jī)管理的方式設(shè)計(jì)。 Unity Pro編程軟件具有更高的標(biāo)準(zhǔn)化水平，它提供了一組完整的功能和工具集，用來(lái)將應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)到您的過(guò)程或設(shè)備的結(jié)構(gòu)上。 Unity Pro 編程軟件將開(kāi)發(fā)變得更加容易，它提供了各種功能：借助與內(nèi)存無(wú)關(guān)的符號(hào)變量、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和用戶功能模塊，應(yīng)用程序?qū)ο罂梢灾苯哟碜詣?dòng)化過(guò)程的專用組件；應(yīng)用程序?qū)ο蠹捌鋵傩源鎯?chǔ)于本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器上的庫(kù)中，可供所有程序使用和共享；高性能圖