【正文】 制。 （ 4） 煙氣溫度實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組負(fù)荷變化較頻繁， FGD 進(jìn)口煙溫也會(huì)隨之波動(dòng)，對(duì)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(jié)垢 ，需要控制塔內(nèi) pH 值， 在實(shí)際運(yùn)行中主要通過(guò)控制石灰石漿液供給量來(lái)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(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) 。 （ 1）增壓風(fēng)機(jī)控制。 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。 這種架構(gòu)系統(tǒng)中，上位機(jī)用于參數(shù)設(shè)定和修改，狀態(tài)參數(shù)的在線顯示，現(xiàn)場(chǎng)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（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)，包含啟停控制、制漿控制、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。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的案例采用典型的監(jiān)控上位機(jī) +PLC 下位機(jī)的兩層架構(gòu)系統(tǒng)。 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。 8 指示燈測(cè)試功能 系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行后，指示燈可能會(huì)出現(xiàn)一些故障，為了方便測(cè)定指示燈是否能夠正常使用，在程序中特別加入指示燈測(cè)試功能。 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。 系統(tǒng)安全保護(hù)功能 脫硫吸收塔的液位高于 緊急處理值時(shí)啟動(dòng)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(cè)和 報(bào)警功能 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 17 頁(yè) 當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí) ，模擬量單數(shù)達(dá)到警報(bào)值 運(yùn)行目標(biāo)參數(shù)在線修改功能 運(yùn)行人員在上位機(jī)上可以在給定范圍內(nèi)方便的修改吸收塔液位目標(biāo)值、增壓風(fēng)機(jī)壓力目標(biāo)值、石灰藥業(yè)流量目標(biāo)值等。停 機(jī)公車公眾提供自動(dòng)清洗和自動(dòng)復(fù)位功能。 安全自動(dòng)停機(jī)功能 設(shè)備按一定的順序停機(jī)能保證系統(tǒng)運(yùn)行安全。 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)。其安全功能要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)順序控制、報(bào)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(fēng)機(jī)壓力是控制的關(guān)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(shè)備有空氣壓 縮機(jī)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(bǔ)給、沖洗等功能的各類用水，其主要設(shè)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(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)。 2吸收系統(tǒng)是 FGD 的核心裝置，主要設(shè)備包括吸收塔、石灰石漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、除霧器等。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。 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(shè)備包括 煙道擋板、煙氣換熱器、增壓風(fēng)機(jī)等。 該系統(tǒng)還設(shè)有煙氣 — 煙氣換熱器（ GGH），用 FGD 上游的熱煙氣來(lái)加熱下游的凈煙氣。 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。 石灰石制漿系統(tǒng)的主要設(shè)備包括石灰石儲(chǔ)藏、制漿池?cái)嚢璞?、石灰漿液儲(chǔ)罐、儲(chǔ)漿罐攪拌器、藥液攪拌泵、藥液泵等。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。石灰石制漿池中的漿液經(jīng)藥液輸送泵送人石灰漿液儲(chǔ)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(shè)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(jìn)行脫硫。反應(yīng)物 CaSO3進(jìn)入脫硫塔底 部的漿液池，被通過(guò)氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣強(qiáng)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(yīng)， 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(xué)反應(yīng)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(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 。 2H2O，石膏可根據(jù)需要進(jìn)行綜合利用或者拋棄處理。 2H2O)。氧化成 SO4 2； 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 13 頁(yè) 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(jié)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(xué)原理如下， H175。 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。 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(dòng)且被向下流動(dòng)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（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。 我國(guó)引進(jìn)的技術(shù)以石灰 /石灰石法為主。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%。常見的濕法煙氣脫硫 技術(shù)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(guó)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(shù)；南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 11 頁(yè) 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(shù)以及 目前推廣的燃?xì)?—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)；燃燒后脫硫即煙氣脫硫（ Flue Gas Desulfurization， FDG）技術(shù)。 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)。 上位機(jī)軟件與下位機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信功能連接，可以通過(guò)操作監(jiān)控界面完成對(duì)脫南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 10 頁(yè) 硫裝置的啟停操作，使脫硫裝置的控制均能自動(dòng)進(jìn)行。 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。 煙氣脫硫控制系統(tǒng)采用施耐德 M340 系列 PLC 控制上位機(jī)管理的方式設(shè)計(jì)， PLC綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，運(yùn)用 PLC 對(duì)上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、 數(shù)據(jù) 顯示、記錄整個(gè)工藝過(guò)程。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)研究現(xiàn) 狀 目前，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)新的高度，可 編程控制器已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，它是經(jīng)濟(jì)全球化和中國(guó)走向世界的一個(gè)必然。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。干式脫硫在我國(guó)北方具有很高的推廣價(jià)值。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)。 孟憲朋、李璐、田林 [9]在硬件設(shè)計(jì)中考慮了控制站 PLC 的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)變頻器的選型。黃紅艷 陳華東 [8]針對(duì)安順電廠二期 3 號(hào)、 4 號(hào)機(jī)組建設(shè)的 2 300MW機(jī)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。 李國(guó)峰 [6]針對(duì)岱莊煤礦熱電廠原有煙氣脫硫系統(tǒng)脫硫效率低，運(yùn)用 PLC 實(shí)現(xiàn)氨法煙氣脫硫綜合自動(dòng)化監(jiān)控，大大提高了熱電廠的自動(dòng)化水平。徐鵬 [4]鍋爐負(fù)荷、燃煤質(zhì)量、煙氣濃度及煙氣流量等情況實(shí)現(xiàn)各類磨機(jī)、泵、閥門等設(shè)備的自動(dòng)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(shè)計(jì)時(shí)詳細(xì)對(duì)設(shè)計(jì)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(diǎn)，提出了自動(dòng)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(qiáng)制氧化濕式脫硫方式是目前使用最廣泛的脫硫技術(shù)。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(zhuǎn)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(shù) 它是在煙道處加裝脫硫設(shè)備，對(duì)尾部煙氣進(jìn)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(hù)環(huán)境，是電力生產(chǎn)發(fā)展中急需解決的問(wèn)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(shù)，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(wèn)題。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 7 頁(yè) 第一章 緒論 課題背景 SO2是大氣污染的重要來(lái)源，是形成硫酸型酸雨的最直接原因。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作是對(duì) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的全面、系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練，為 PLC 原理及應(yīng)用課程的案例教學(xué)方法進(jìn)行較全面的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。 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(tái)，該平臺(tái)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(shè)計(jì)火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)拓?fù)浜涂刂圃韴D（ 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(jìn)行控制需求分析，設(shè)計(jì)出一套的功能完備、系統(tǒng)簡(jiǎn)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(xué)案例采用典型的監(jiān)控上位機(jī) +PLC 下位機(jī)的兩層架構(gòu)系統(tǒng)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)即是結(jié)合該實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完成試驗(yàn)臺(tái)的初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，并主要完成火電廠煙氣脫硫控 制系統(tǒng)案例的全面設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試工作。使得該平臺(tái)幾乎具有了高端 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的所有特征，很好地滿足了熱工過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)方向在 PLC 原理及應(yīng)用課程的教學(xué)需要。 Modicon M340 可編程控制器集各種強(qiáng)勁功能和創(chuàng)新設(shè)計(jì)于一身，完美無(wú)缺地滿足復(fù)雜設(shè)備制造商和中小型項(xiàng)目的要求，提供各種自動(dòng)化功能的最佳技術(shù)和高效、靈活、經(jīng)濟(jì)性的解決方案。 Modicon M340 PLC 集各種強(qiáng)勁功能和創(chuàng)新設(shè)計(jì)于一身，為復(fù)雜設(shè)備制造商和中小型項(xiàng)目提供各種自 動(dòng)化系統(tǒng)的最佳技術(shù)和高效、靈活、經(jīng)濟(jì)的解決方案。為了改變這一情況，能源與動(dòng)力工程學(xué)院基于“南京工程學(xué)院 施耐德電氣聯(lián)合實(shí)驗(yàn)與培訓(xùn)中心”的建