【正文】 與計(jì)算機(jī)的通 訊采用 RS232 串口通訊。用來(lái)顯示整個(gè)工藝流程、過(guò)程數(shù)據(jù)變化和設(shè)備狀態(tài)。在主控室設(shè)有分別側(cè)重于監(jiān)控、管理的兩臺(tái)工作站、打印機(jī)等設(shè)備。 2 個(gè) PLC 現(xiàn)場(chǎng)控制站和中控室通過(guò) 10M 光纖以太網(wǎng)連接，組成現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)。 采用 冗余的以太網(wǎng)通訊網(wǎng)路，通訊速率 為 10Mbps/100Mbps，通信穩(wěn)定性可靠性得到保證。 同時(shí)系統(tǒng)兼有 PLC 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)： I/O 模件成熟可靠，運(yùn)行速度快，組合靈活；良好的兼容性；程序編制及生成簡(jiǎn)便。 圖 33漿液流量的 PID與漿液 ph 的 PID 環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文 14 4 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 集散 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 功能總 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)煙氣脫硫 控制系統(tǒng) 采用集中監(jiān)視、分散控制的模式。流量控制副 PID函數(shù)塊的控制輸出，經(jīng)輸出轉(zhuǎn)換，加載給漿液流量調(diào)節(jié)閥，以確保有合適流量的漿液流入吸收塔 [9]。 流量控制副 PID 函數(shù)塊反饋輸入信號(hào)為實(shí)際流量，它從檢測(cè)流量管道中的流量，經(jīng)輸入轉(zhuǎn)換 得來(lái)。主 PID 函數(shù)塊的控制輸出為給定漿液流量。 控制： 主 PID 函數(shù)塊反饋信號(hào)為實(shí)際 ph 值，它是從吸收塔中的漿液檢測(cè)到的 ph值經(jīng)過(guò)輸入轉(zhuǎn)換得來(lái)的。 d)如果 [GT2] 2 和 [GT2] 1的參數(shù)值基本相同，那么整定就算完成；否則應(yīng)就 [GT2] 2 重復(fù)步驟 b 和 c， 直到出現(xiàn)兩次整定結(jié)果基本 相同為止。 c)根據(jù)步驟 b 得到的 [GT1] 1，再整定副控制器 GT2。 b)根據(jù) [GT2] 1，整定主控制器 GT1。讓副回路單獨(dú)工作時(shí)的單回路系統(tǒng)來(lái)整定副控制器 GT2 的參數(shù)，記作 [GT2] 1。這里僅介紹逐次逼近法。有效克服滯后，提高控制質(zhì)量。 圖 32控制框圖 串級(jí)系統(tǒng)由于副回路的存在。主調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，有兩個(gè)調(diào)節(jié)器， 分別接收來(lái)自被控對(duì)象不同位置的測(cè)量信號(hào)。采用流量測(cè)量（采用石灰漿液流量測(cè)量?jī)x表），構(gòu)成一個(gè)副反饋回路。來(lái)控制石灰石漿液供給閥門開度。而反饋控制器起反饋控制作用，將漿液 ph 測(cè)量值與設(shè)定的 ph 值進(jìn)行比較，得到差值信號(hào)與作為前饋信號(hào)的鍋爐煙氣量與煙氣中二氧化硫濃度的綜合信號(hào)（為進(jìn)入吸收塔二氧化硫質(zhì)量流量）相疊加。前饋信號(hào)選擇為原煙氣二氧化硫濃度、送風(fēng)量（與煙氣量成線性關(guān)系） 。 ：因煙氣量變化不能迅速體現(xiàn)為 ph 值變化，即被控對(duì)象（即 ph 值）延遲慣性較大。由有關(guān)資料可知，吸收塔漿液 ph值和進(jìn)入吸收塔的新石灰石漿液量，與原煙氣量、煙氣二氧化硫濃度（二者乘積運(yùn)算結(jié)果為送入吸收塔的二氧化硫質(zhì)量流量）及實(shí)時(shí)檢測(cè)的吸收塔的 ph 值成正比關(guān)系。根據(jù)酸堿平衡的原理，可推知 吸收二氧化硫的工藝指標(biāo)很大程度取決于吸收漿液的 ph 值。 由于煙氣脫硫系統(tǒng)是一個(gè)龐大的工程，本設(shè)計(jì)關(guān)注其中其于 ph 控制的吸收二氧化硫過(guò)程。 （ 6） 進(jìn)行 DCS 控制系統(tǒng)的摸運(yùn)行調(diào)試 環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文 11 3 系統(tǒng)控制設(shè)計(jì) 控制原理 控制原理概述 脫硫裝置運(yùn)行控制的目的是提高脫硫效率、降低石灰石消耗，保證裝置的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 設(shè)計(jì)硬件電路的搭建，運(yùn)用技術(shù)成熟、功能強(qiáng)大的 PLC 作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與控制，配以安全可靠的以太 網(wǎng)技術(shù)，按照集散式控制系統(tǒng)架構(gòu)搭建系統(tǒng)。 “ 實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件 ” 由安裝有開發(fā)版監(jiān)控組態(tài)軟件的 PC 機(jī)上設(shè)計(jì) ， 完成后安裝到有運(yùn)行版監(jiān)控組態(tài)軟件的 PC 機(jī)上運(yùn)行 ， 構(gòu)成操作站和工程師站。用 PC 機(jī) + PLC 組成集散控制系統(tǒng)時(shí) ， PLC +“ 控制應(yīng)用軟件 ” 承擔(dān)了現(xiàn)場(chǎng)控制站的工作 ， PC+“ 實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件 ” 承擔(dān)了操作站和工程師站的工作。 環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文 10 中央控制室的操作站實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)界面 ， 一方面把控制站采集的各種生產(chǎn)信息進(jìn)行加工處理 ， 然后以操作人員所習(xí)慣和熟悉的各種流程畫面、生產(chǎn)報(bào)表、歷史趨勢(shì)和聲光報(bào)警等形式提供給操作人員。現(xiàn)場(chǎng)控制站的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制 ， 因此它必需要能夠自動(dòng)采集與這個(gè)工序自動(dòng)控制有關(guān)的各種工藝參數(shù) (如各種工藝介質(zhì)的溫度、壓力、流量、粘度、物位高度等 )以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài) (如閥門的開度、機(jī)泵的開停、設(shè)備震動(dòng)、機(jī)械位移 )等生產(chǎn)信息 ， 然后按照事先編好的控制程序進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算 ， 最后輸出控制方案 ， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制 。另一方面又相互進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊和信息交換 ， 實(shí)現(xiàn)了操作人員在中央控制室的操作站對(duì)整個(gè)自動(dòng)控制過(guò)程進(jìn)行管理和調(diào)整。 集散控制系統(tǒng)按照層次化體系功能劃分為 4 個(gè)級(jí)別 :現(xiàn)場(chǎng)裝置的控制級(jí)、過(guò)程裝置的管理級(jí)、車間生產(chǎn)的操作管理級(jí)、全廠優(yōu)化和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)。由于用戶程序大都可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)可進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，因此大大縮短了設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期。如果出現(xiàn)故障是 PLC 本身的問(wèn)題，在維修時(shí)只需更換插入式模塊或其他易損壞部件即可，既方便又減少影響生產(chǎn)的時(shí)間。 ③編程簡(jiǎn)單，易于操作及維護(hù) PLC 一般采用易于理解和掌握的梯形圖語(yǔ)言及面向工業(yè)控制的控制系統(tǒng)流程圖 和語(yǔ)句表進(jìn)行編程，形式簡(jiǎn)練，直觀性強(qiáng)，廣大電氣工程人員易于接受。用戶在硬件設(shè)計(jì)方面，只需確定 PLC 的硬件配置和 I/O 的外部接線，不需要諸如繼電器之類的固體電子器件和大量繁雜的硬接線電路。其硬件和 軟件還采用屏蔽，濾波，光電隔離和故障診斷，自動(dòng)恢復(fù)，冗余技術(shù)等功能來(lái)增強(qiáng) PLC 的可靠性。 PLC 能承受電網(wǎng)電壓的環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文 9 變化，可直接交流市電供電，直接取自電控箱電源。在 PLC 的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采取了多層次抗干擾及精選元器件等措施，是 PLC 的平均無(wú)故障時(shí)間通常在20220 小時(shí)以上，這是一般的其他電氣設(shè)備做不到的。配置 PID 控制模塊，對(duì)控制過(guò)程中的某一變量（如電壓，電流，溫度等）進(jìn)行 PID 控制； ④順序（步進(jìn)）控制 PLC 能通過(guò)移位寄存器方便完成步進(jìn)控制功能； ⑤定時(shí)，計(jì)數(shù)控制 PLC 為用戶提供若干定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)，延時(shí)，計(jì)數(shù)； ⑥數(shù)據(jù)處理 可進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送，比較，轉(zhuǎn)換等功能； ⑦通信及聯(lián)網(wǎng) 現(xiàn)代 PLC 具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對(duì)遠(yuǎn)程 I/O 進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn) PLC 與 PLC， PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成 “ 集中管理，分散控制 ” 的集散式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。用 PLC 進(jìn)行模擬量控制的優(yōu)點(diǎn)是，在進(jìn)行模擬量控制的同時(shí)，開關(guān)量也可以控制。 的主要功能： ①開關(guān)量控制 這是 PLC 最基本的功能，具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算功能，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)； ② 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度，壓力，流量，液位等都是模擬量。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高；硬件配套齊全，通用性強(qiáng)；編程方便，易于使用；可靠性高；設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；體積少，功耗低 [6][7]。 圖 25煙氣脫硫系統(tǒng)組成圖 環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文 8 可編程序邏輯控制器 （ PLC） 介紹 可編程序邏輯控制器在早期是一種開關(guān)邏輯控制裝置，簡(jiǎn)稱 PLC (Programmable Logic Controller)。已澄清的液體從上部區(qū)域溢出 (溢流 )；而增稠漿液則在底部流出 (底流 )。 水力旋流器作為石膏漿液的一級(jí)脫水設(shè)備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切向進(jìn)入水力旋流器的入口，使其產(chǎn)生環(huán)形運(yùn)動(dòng)。 將 來(lái)自吸收塔的石膏漿液濃縮、脫水，生產(chǎn)副產(chǎn)品 —— 石膏，儲(chǔ)存和外運(yùn)。 氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應(yīng)池內(nèi)生成石膏。吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)（塔內(nèi)）。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因?yàn)榫哂忻摿蛐矢摺⒆枇π?、適應(yīng)性、可用率高等優(yōu)點(diǎn)而得到較廣泛的應(yīng)用，因而目前噴淋塔是石灰石 石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導(dǎo)塔型。二氧化硫吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備有：吸收塔，石灰石漿液循環(huán)泵，氧化風(fēng)機(jī)，除霧器。氧化空氣將亞硫酸產(chǎn)物氧化 ，并以石膏的形式結(jié)晶析出。另外，從電除塵器出來(lái)的煙氣溫度高達(dá) 130~150℃ ，因此進(jìn)入濕式煙氣脫硫 (FGD)前要經(jīng)過(guò) GGH 降溫器降溫，避免煙氣溫度過(guò)高，損壞吸收塔的防腐材料和除霧器。氣 氣換熱器是蓄熱加熱工藝的一種，即常說(shuō)的 GGH。 經(jīng)濕法脫硫后的煙氣從吸收塔出來(lái)一般在 46~55℃ 左右，含有飽和水汽、殘余的 SOSO HCl、 HF、 NOx，其攜帶的 SO42 SO32鹽等會(huì)結(jié)露，如不經(jīng)過(guò)處理直接排放，易形成酸霧，且將影響煙氣的抬升高度和擴(kuò)散。當(dāng)濕式煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，旁路煙道關(guān)閉，這時(shí)煙道內(nèi)連接密封空氣。前者安裝在濕式煙氣脫硫系統(tǒng)的進(jìn)出口，它是由雙層煙氣擋板組成，當(dāng)關(guān)閉主煙道時(shí)，雙 層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證濕式煙氣脫硫系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對(duì)煙道產(chǎn)生腐蝕，需進(jìn)行防腐處理。 為脫硫運(yùn)行提供煙氣通道，進(jìn)行煙氣脫硫裝置的投入和切除，降低吸收塔入口的煙氣溫度和提升凈化煙氣的排煙溫度。 系統(tǒng)組成 濕式煙氣脫硫主要系統(tǒng)功能及設(shè)備 制備并提供滿足吸收塔要求的石灰石漿液。目前，在我國(guó)燃煤電站石灰石濕法脫硫（ FGD）裝置中均采用 [4]。石膏漿液經(jīng)石膏脫水系統(tǒng)制成石膏產(chǎn)品。由于亞硫酸鈣不穩(wěn)定，需進(jìn)一步經(jīng)氧化系統(tǒng)氧化成穩(wěn)定的硫酸鈣。在吸收塔內(nèi)石灰石漿液與煙氣中的二氧 化硫發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。降溫后的煙氣進(jìn)入吸收塔。圖中脫硫風(fēng)機(jī)布置在系統(tǒng)進(jìn)口，濕式煙氣脫硫(FGD)裝置正壓運(yùn)行。這流程在美國(guó)廣 為采用 [4]。凈煙氣以煙囪排出。以確保石灰石的消溶速率和脫硫效率，同時(shí)可以保證石膏的質(zhì)量良好和穩(wěn)定。工藝流程特點(diǎn)是，用在吸收塔前面布置的預(yù)洗漂塔。的反應(yīng)，進(jìn)而影響脫硫效果。漿液中的飛灰在一定程度上阻礙了石灰石的消溶，降低了石灰石的消溶速率，導(dǎo)致漿液 ph 降低，脫硫效率下降。 鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)高效靜電除塵器后，煙氣中飛灰濃度仍然較高，一般在 100~300 ㎎ / m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。事實(shí)上，煙氣中二氧化硫濃度的升高對(duì)脫硫效率的影響在不同濃度范圍內(nèi)是不同的。 圖 22脫硫效率與進(jìn)口煙氣質(zhì)量濃度關(guān)系圖 一般認(rèn)為，當(dāng)煙氣中二氧化硫濃度升高時(shí)，有利于二氧化硫通過(guò)液漿表面向液漿內(nèi) 部擴(kuò)散。進(jìn)口溫度的升高不利于脫除二氧化硫的化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。 圖 21脫硫效率與煙氣進(jìn)口溫度圖 脫硫效率隨吸收塔進(jìn)口煙氣溫度降低而增加。 同時(shí)煙氣中的 HCl、 HF 與 CaCO3的反應(yīng)，生成 CaCl2或 CaF2。在吸收塔內(nèi)，溶解的二氧化硫、碳酸鈣及氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成石膏 (CaSO4*2H2O)。離子； (由氧化風(fēng)機(jī)送入的空氣 )溶解在水中，將 HSO3175。 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?1/2 H2O 結(jié)晶 (24) 5. CaSO4 + 2H2O → CaSO 4?2H2O 結(jié)晶 (25) 6. CaSO3 + H2SO3 → Ca (HSO 3)2 (26) 石灰 /石灰石 石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學(xué)原理如下， H175。通過(guò) 氣 氣換熱器 將煙氣加熱到 80℃ 以上，以提高煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力。 煙氣脫硫技術(shù)屬于燃燒后的脫硫。同時(shí)按特定程序不時(shí)地用工藝水對(duì)除霧器進(jìn)行沖洗。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)。每個(gè)泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。循環(huán)漿液則通過(guò)噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴 嘴噴射到吸收塔中，以便脫除 SO SO HCl 和 HF，與此同時(shí)在 “強(qiáng)制氧化工藝 ”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏（ CaSO4?2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。其基本工藝流程如下： 鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)、 GGH(氣體 氣體換熱器 )降溫后進(jìn)入吸收塔。國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)施和正