【正文】 制。 （ 4） 煙氣溫度實際運行過程中，機組負荷變化較頻繁， FGD 進口煙溫也會隨之波動，對脫硫率有很大的影響。 （ 3）吸收塔液位控制。為保證 SO2的脫除率、 氧化率、吸收劑利用率及 防止系統(tǒng)結垢 ，需要控制塔內(nèi) pH 值， 在實際運行中主要通過控制石灰石漿液供給量來控制 PH 值， 一般隨著 PH 值的增加脫硫效率也增加，但增加到一定程度，脫硫率就幾乎不再增加。 為了彌補引風機出力的不足 , 克服脫硫系統(tǒng)形成的阻力 , 脫硫增壓風機設計了入口壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)或旁路擋板前后差壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 。 （ 1）增壓風機控制。 圖 3 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖 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)鎖保護三部分。 這種架構系統(tǒng)中，上位機用于參數(shù)設定和修改，狀態(tài)參數(shù)的在線顯示，現(xiàn)場控制的執(zhí)行者為 PLC。脫硫控制系統(tǒng)主要完成脫硫南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 18 頁 過程中系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測和調(diào)節(jié)、相關設備的啟停和連鎖保護，包含啟?？刂啤⒅茲{控制、風煙控制、石膏制備控制、工藝水和循環(huán)液控制、報警等控制功能。本次畢業(yè)設計的案例采用典型的監(jiān)控上位機 +PLC 下位機的兩層架構系統(tǒng)。 自動 pH 值控 制功能 手動自動切換功能 煙氣通入后 之后系統(tǒng)進入手動控制，當滿足一定條件后系統(tǒng)自動切到自動控制。 8 指示燈測試功能 系統(tǒng)在長期運行后，指示燈可能會出現(xiàn)一些故障，為了方便測定指示燈是否能夠正常使用，在程序中特別加入指示燈測試功能。 自動投入除霧器和工藝水功能 脫硫系統(tǒng)運行時除霧器按自動一定的頻率工作，當鍋爐負荷變化時改變除霧器閥門的數(shù)量。 系統(tǒng)安全保護功能 脫硫吸收塔的液位高于 緊急處理值時啟動事故排放系統(tǒng)可將吸收塔內(nèi)液位維持在正常值 狀態(tài)監(jiān)測和 報警功能 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 17 頁 當系統(tǒng)設備故障時 ，模擬量單數(shù)達到警報值 運行目標參數(shù)在線修改功能 運行人員在上位機上可以在給定范圍內(nèi)方便的修改吸收塔液位目標值、增壓風機壓力目標值、石灰藥業(yè)流量目標值等。停 機公車公眾提供自動清洗和自動復位功能。 安全自動停機功能 設備按一定的順序停機能保證系統(tǒng)運行安全。 石灰石濕法煙氣脫硫 控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的主要功能如下： 自動順序啟動功能 為防止設備啟停沖擊電網(wǎng)，系統(tǒng)需要實現(xiàn)順序啟動。其安全功能要求實現(xiàn)系統(tǒng)順序控制、報警、故障連鎖的功能；調(diào)節(jié)功能要求保證脫硫塔氧化池中的石灰漿液 pH 值穩(wěn)定， 脫硫塔內(nèi)液位保證在安全范圍內(nèi)。在該系統(tǒng)中，氧化池 Ph 值、脫硫塔內(nèi)壓力、煙氣溫度、增壓風機壓力是控制的關鍵參數(shù)。 雜用和儀用壓縮空氣系統(tǒng) 為系統(tǒng)提供控制用氣，主要設備有空氣壓 縮機等。 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。 工藝和工業(yè)水系統(tǒng) 為脫硫系統(tǒng)提供補給、沖洗等功能的各類用水，其主要設備包括工藝水箱、工業(yè)水箱、工藝水泵等。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。 （ 5） 排放系統(tǒng) 。來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入皮帶真空脫水機脫水成含水量小于 10%的石膏粉狀晶粒，其純度可達 90%以上，在經(jīng)過皮帶運輸機存入石膏倉庫。 2吸收系統(tǒng)是 FGD 的核心裝置，主要設備包括吸收塔、石灰石漿液循環(huán)泵、氧化風機、除霧器等。通過吸收器的經(jīng)驗凈煙氣經(jīng)位于吸收塔上部的除霧器排除。 SO2吸收利用石灰石漿液吸收煙氣中的 SO2生成亞硫酸產(chǎn)物，然后被氧化空氣氧化， 以石膏的形式晶體析出 。 煙氣系統(tǒng)的主要設備包括 煙道擋板、煙氣換熱器、增壓風機等。 該系統(tǒng)還設有煙氣 — 煙氣換熱器（ GGH），用 FGD 上游的熱煙氣來加熱下游的凈煙氣。 煙氣系統(tǒng) 為脫硫運行提供煙氣通道，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，以滿足吸收塔化學反應所需的最佳煙氣溫度要求；另一方面，提高凈化煙氣溫度，保護尾部煙道和煙囪。 石灰石制漿系統(tǒng)的主要設備包括石灰石儲藏、制漿池攪拌泵、石灰漿液儲罐、儲漿罐攪拌器、藥液攪拌泵、藥液泵等。石灰漿液儲罐中的石灰石漿液通過藥業(yè)泵送入吸收塔。石灰石制漿池中的漿液經(jīng)藥液輸送泵送人石灰漿液儲罐。 （ 1）石灰石漿液制備系統(tǒng)。 石灰石濕法脫硫的系統(tǒng)組成和主要設備 石灰石濕法煙氣脫硫的工藝流程主 要包括 石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、 SO2吸收系統(tǒng)、石膏脫水及輸送系統(tǒng) 、 排放系統(tǒng)、工藝和工業(yè)水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、雜用和儀用壓縮空氣系統(tǒng) 。 本工藝先經(jīng)除塵器除去 %以上的煙塵，再進行脫硫。反應物 CaSO3進入脫硫塔底 部的漿液池，被通過氧化風機鼓入的空氣強制氧化，生成 CaSO4，繼而生成石膏。 2H2O。 3被離解為 H+和 HSO3離子，一部分 HSO3被煙氣中的 O2氧化成 H2SO4，在和循環(huán)液中 CaCO3驚醒中和反應， 成為 CaSO4 2 被吸收而生成 H2SO3。 1/2 H2O 濕式石灰石（石灰） — 石膏回收法中的煙氣脫硫的全部化學反應是在吸收塔和氧化池兩部分內(nèi)完成的。 2+1/2H2 → CaSO4吸收塔中的 pH 值通過注入石灰石漿液進行調(diào)節(jié)與控制，一般 pH 值在 ~ 之間 。 2H2O，石膏可根據(jù)需要進行綜合利用或者拋棄處理。 2H2O)。氧化成 SO4 2； 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 3. 吸收劑中的碳酸鈣在一定條件下于水中生成 Ca2+離子。 175。 2H2 結晶 (25) 6. CaSO3 + H2S3 →Ca (HS O3)2 (26) 石灰 /石灰石 石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學原理如下， H175。 脫硫過程主 要 反應 有 吸收反應 、 中和反應和氧化反應 ： 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通過 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散能力。 煙氣脫硫技術屬于燃燒后的脫硫。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。 2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。 典型的 濕式煙氣脫硫工藝流程圖如 圖所示 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 12 頁 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。 我國引進的技術以石灰 /石灰石法為主。在美國，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 總容量的 92%。常見的濕法煙氣脫硫 技術主要有石灰 /石灰石 — 石膏法、雙堿法 (NaCa)、氧化鎂法、海水脫硫法、磷銨肥法等?；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。 我國重慶的珞璜電廠、深圳沙角 A 電廠、上海石洞口電廠都是采用的濕法脫硫。 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。燃燒前脫硫主要指選煤（如物理法，微生物法脫硫）、煤氣化和水煤漿技術；南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 11 頁 燃燒中脫硫指低污染燃燒、型煤加工和流化床方式燃燒技術以及 目前推廣的燃氣 —蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術；燃燒后脫硫即煙氣脫硫（ Flue Gas Desulfurization， FDG）技術。 最后，依靠工業(yè)以太網(wǎng)來完成下位機與上位機的通訊，使之成為一個整體，再進行仿真模擬修改，最終完成火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)。 上位機軟件與下位機進行網(wǎng)絡通信功能連接，可以通過操作監(jiān)控界面完成對脫南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 10 頁 硫裝置的啟停操作，使脫硫裝置的控制均能自動進行。 上位機組態(tài)軟件采用 Vijeo Designer 觸摸屏上位機 軟件來配合 PLC 工作。 煙氣脫硫控制系統(tǒng)采用施耐德 M340 系列 PLC 控制上位機管理的方式設計， PLC綜合了計算機技術與自動控制技術為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，運用 PLC 對上位機的軟件設計實現(xiàn)自動控制、 數(shù)據(jù) 顯示、記錄整個工藝過程。這樣不僅提高了 PLC 的控制功能，擴大了它的控制范圍，而且能夠使 PLC 間的資源共享，便于實現(xiàn)集中控制和網(wǎng)絡化管理。 上位機研究現(xiàn) 狀 目前，工業(yè)自動化控制技術已經(jīng)發(fā)展到一個新的高度，可 編程控制器已經(jīng)在工業(yè)控制領域得到廣泛的應用，它是經(jīng)濟全球化和中國走向世界的一個必然。肖漓 , 周國榮 [12]介紹了濕式鈣 /鎂法煙氣脫硫自動控制系統(tǒng)的工藝流程和自動控制系統(tǒng)結構與功能。干式脫硫在我國北方具有很高的推廣價值。張勇 , 欒瑞瑛 [10]結合石灰石 —— 石膏濕法煙氣脫硫控制系統(tǒng)的特點，從控制處理能力，數(shù)據(jù)通訊交換，組態(tài)維護功能，人機交流方式，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，并且總結了脫硫系統(tǒng)的主要特點。 孟憲朋、李璐、田林 [9]在硬件設計中考慮了控制站 PLC 的設計和現(xiàn)場變頻器的選型。黃紅艷 陳華東 [8]針對安順電廠二期 3 號、 4 號機組建設的 2 300MW機組的濕法脫硫系統(tǒng)，結合了 DCS 和 PLC，分析了全廠控制配置的優(yōu)缺點，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。 李國峰 [6]針對岱莊煤礦熱電廠原有煙氣脫硫系統(tǒng)脫硫效率低，運用 PLC 實現(xiàn)氨法煙氣脫硫綜合自動化監(jiān)控，大大提高了熱電廠的自動化水平。徐鵬 [4]鍋爐負荷、燃煤質(zhì)量、煙氣濃度及煙氣流量等情況實現(xiàn)各類磨機、泵、閥門等設備的自動控制，給出了石灰石 石膏濕法全煙氣脫硫系統(tǒng)中 PLC 系統(tǒng)的分組。在脫硫系統(tǒng)設計時詳細對設計方案分析并選擇合適的可編程控制器，電源電路和數(shù)據(jù)采集電路。鄭晅 [2]根據(jù)煙氣脫硫系統(tǒng)的工藝特點，提出了自動控制要求和控制方式。 FGD 工藝方案中，石灰石或石灰為吸收劑的強制氧化濕式脫硫方式是目前使用最廣泛的脫硫技術。煙氣中 SO2濃度具體由燃料的含硫量決定的。濕法煙氣脫硫工藝絕大多數(shù)采用堿性漿液或溶液作為吸收劑， 脫硫效率高。所謂煙氣脫硫，就是把煙氣中的 SO2和 SO3轉化為液體或固體化合物，使其從排出的煙氣中分離出去。燃燒后脫硫即煙氣脫硫（ Flue Gas Desulfurization， FGD）技術 它是在煙道處加裝脫硫設備，對尾部煙氣進行脫硫處理，凈化咽氣，降低煙氣中 SO2排放量 。因此，控制火力發(fā)電廠 SO2的排放，保護環(huán)境，是電力生產(chǎn)發(fā)展中急需解決的問題之一。因此，除了需要全面提高燃煤發(fā)電技廠的發(fā)電技術，獲得更高的發(fā)電效率外，還必須面臨如何控制其燃燒排放物的重大問題。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 第一章 緒論 課題背景 SO2是大氣污染的重要來源，是形成硫酸型酸雨的最直接原因。 本次畢業(yè)設計工作是對 PLC 控制系統(tǒng)設計、過程控制系統(tǒng)設計以及計算機控制系統(tǒng)的全面、系統(tǒng)的綜合訓練，為 PLC 原理及應用課程的案例教學方法進行較全面的實驗平臺、教學方法和教學內(nèi)容的設計。 Unity Pro 是施耐德新開發(fā)的綜 合控制系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試平臺，該平臺的開發(fā)思想和方法與 DCS 系統(tǒng)幾乎一致。ID 圖和 I/O 清單，設計火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)拓撲和控制原理圖（ SAMA）。該部分工作是從火電廠煙氣脫 硫的工藝流程分析入手，進行控制需求分析，設計出一套的功能完備、系統(tǒng)簡單、低成本的 PLC 控制系統(tǒng)解決方案。 火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)教學案例采用典型的監(jiān)控上位機 +PLC 下位機的兩層架構系統(tǒng)。此次畢業(yè)設計即是結合該實驗教學系統(tǒng)的設計，完成試驗臺的初步的結構設計和功能設計，并主要完成火電廠煙氣脫硫控 制系統(tǒng)案例的全面設計、編程和調(diào)試工作。使得該平臺幾乎具有了高端 PLC 應用系統(tǒng)開發(fā)的所有特征，很好地滿足了熱工過程自動化專業(yè)方向在 PLC 原理及應用課程的教學需要。 Modicon M340 可編程控制器集各種強勁功能和創(chuàng)新設計于一身，完美無缺地滿足復雜設備制造商和中小型項目的要求，提供各種自動化功能的最佳技術和高效、靈活、經(jīng)濟性的解決方案。 Modicon M340 PLC 集各種強勁功能和創(chuàng)新設計于一身，為復雜設備制造商和中小型項目提供各種自 動化系統(tǒng)的最佳技術和高效、靈活、經(jīng)濟的解決方案。為了改變這一情況，能源與動力工程學院基于“南京工程學院 施耐德電氣聯(lián)合實驗與培訓中心”的建