【正文】 ................................................50 5. 羅克韋爾自動(dòng)化電廠脫硫方面部分業(yè)績 ....................................................50 6. 羅克韋爾自動(dòng)化介紹 ....................................................................................51 7. 羅克韋爾自動(dòng)化在中國 ................................................................................52 羅克韋爾自動(dòng)化火電廠石灰石 石膏濕法煙氣脫硫 (FGD)控制系統(tǒng)解決方案 Confidential, RA internal only 4 1. 前言 . 電廠煙氣脫硫概述 近十年來 ,隨著中國電力事業(yè)的飛速發(fā)展 ,電力環(huán)保越來越引起人們的關(guān)注 . 到 2020年中國火電裝機(jī)總?cè)萘繛?,并且可以預(yù)見到 2020年裝機(jī)總?cè)? 量將達(dá)到 490GW,因此將大大增加電廠的耗煤量 .耗煤量的大量增加 ,使嚴(yán)格 控制燃煤產(chǎn)生的排放成為電力事業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分 . 從排放角度看 ,煤燃燒產(chǎn)生的污染物主要是飛灰 ,氮氧化物和二氧化硫 .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(chǎn)生 . 對(duì)于二氧化硫的控制 ,已有多種方法 .這些方法在工藝技術(shù) ,可靠性 ,初投 資和運(yùn)行費(fèi)用等諸多方面各有千秋 .但總體上 ,脫硫方法可根據(jù)下面兩條原則進(jìn) 行分類 . 1. 酸性二氧化硫是否與溶液中或者漿液中或固體里的堿性化合 物進(jìn)行反應(yīng) . 2. 反應(yīng)結(jié)束后的成品是被拋棄還是轉(zhuǎn)換成可用的副產(chǎn)品 . 常用的脫硫方法見下表 : 石灰石 石膏法煙氣脫硫技術(shù)是目前火電廠中大規(guī)模 商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方式 之一 ,90%以上的國內(nèi)外火電廠脫硫技術(shù)均采用石灰石 石膏法 . 羅克韋爾自動(dòng)化火電廠石灰石 石膏濕法煙氣脫硫 (FGD)控制系統(tǒng)解決方案 Confidential, RA internal only 5 . 羅克韋爾自動(dòng)化 FGDLogix控制系統(tǒng) 根據(jù)對(duì)火電廠石灰石 石膏煙氣脫硫系統(tǒng)的控制要求以及羅克韋爾自動(dòng)化從 事電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,制造和應(yīng)用集成的經(jīng)驗(yàn) ,以 2600MW燃煤機(jī)組為 例 ,提出羅克韋爾自動(dòng)化針對(duì) FGD的 FGDLogix自動(dòng)控制系統(tǒng)解決方案 . FGDLogix控制系統(tǒng)具有的功能 : 2. 控制系統(tǒng)滿足 FGD工藝要求的控制功能 . 3. 控制系統(tǒng)象操作者提供友好的操作界面 . 4. 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)采用公開的 ,成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò) . 5. 控制系統(tǒng)具有成熟的自動(dòng)化技術(shù) ,并可以在今后相當(dāng)長一段時(shí) 間內(nèi)保持其技術(shù)的先進(jìn)性 . 6. 控制系統(tǒng)具有 10年以上的備件供應(yīng)能力 ,同時(shí)還具有較強(qiáng)的 本地的技術(shù)支持和服務(wù)能力 . 2. 石灰石 石膏濕法脫硫工藝介紹 . 石灰石 石膏濕法脫硫工藝的基本原理 石灰石 石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學(xué)原理如下 : SO2溶解于水中生成亞硫酸并離解成氫離子和 HSO離子 。 (由氧化風(fēng)機(jī)送入的空氣 )溶解在水中 ,將 HSO氧化 成 SO。 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). 石灰石 石膏濕法煙氣脫硫的反應(yīng)原理參見下圖 : 羅克韋爾自動(dòng)化火電廠石灰石 石膏濕法煙氣脫硫 (FGD)控制系統(tǒng)解決方案 Confidential, RA internal only 6 由于吸收劑循環(huán)量大和氧化空氣的送入 ,吸收塔下 部漿池中的 HSO3 或亞硫 酸鹽幾乎全部被氧化為硫酸根或者硫酸鹽 ,最后在 CaSO4達(dá)到一定過飽和度后 結(jié)晶形成石膏 — CaSO4 2H2O,石膏可根據(jù)需要進(jìn)行綜合利用或者拋棄處理 . 系統(tǒng)整套裝置一般布置在鍋爐引風(fēng)機(jī)之后 ,主要的設(shè)備是吸收塔 ,煙氣換熱 器 ,升壓風(fēng)機(jī)和漿液循環(huán)泵 ,其典型的工藝系統(tǒng)流程圖見圖 1所示 : 石灰石 石膏濕法脫硫技術(shù)采用石灰石為脫硫吸收劑 ,石灰石經(jīng)破碎 ,研磨 制成石灰漿液進(jìn)入吸收塔 ,鍋爐引風(fēng)機(jī)出來的煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入煙氣換 熱器 (GGH),與 GGH冷煙側(cè)的凈煙氣進(jìn)行換熱降溫 ,降溫 后的煙氣進(jìn)入吸收 塔內(nèi)與石灰漿液發(fā)生吸收反應(yīng) .反應(yīng)后的潔凈飽和煙氣經(jīng)噴霧器除霧與 GGH冷 煙側(cè)換熱升溫后由煙囪排出 .反應(yīng)產(chǎn)生的石膏漿液經(jīng)旋流器 ,真空皮帶機(jī)濃縮脫 水 ,生成石膏初級(jí)產(chǎn)品 ,可繼續(xù)加工生產(chǎn)石膏產(chǎn)品 (CaSO4 1/2H2O)或拋棄 . 羅克韋爾自動(dòng)化火電廠石灰石 石膏濕法煙氣脫硫 (FGD)控制系統(tǒng)解決方案 Confidential, RA internal only 7 石灰石 石膏濕法煙氣脫硫工藝系統(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) ,SO2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) .同時(shí)如果按照工藝要求劃分可分為以下部分 : FGD主系統(tǒng) (含煙道系統(tǒng) ,煙氣吸收系統(tǒng) ,石膏漿液排放系統(tǒng) ,排空系統(tǒng) 等 )。 3. FGDLogix技術(shù)方案 . 系統(tǒng)配置 2x600MW機(jī)組石灰石 石膏濕法煙氣脫硫控制系統(tǒng)的方案圖 羅克韋爾自動(dòng)化火電廠石灰石 石膏濕法煙氣脫硫 (FGD)控制系統(tǒng)解決方案 Confidential, RA internal only 8 . 配置說明 FGDLogix控制系統(tǒng)按照功能分散和物理分散相結(jié)合的原則設(shè)計(jì) .其控制 范圍包括 2臺(tái)機(jī)組脫硫系統(tǒng)及其相應(yīng)的公用系統(tǒng) ,FGDLogix的功能包括數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng) (DAS),模擬量控制系統(tǒng) (MCS),順序控制系統(tǒng) (SCS)等 ,滿足脫硫系統(tǒng) 各種運(yùn)行工況的要求 ,確保脫硫系統(tǒng)安全 ,高效運(yùn)行 .整個(gè) FGDPLC的可利用率 至少為 % .所有模板的平均無故障時(shí)間 (MTBF)不小于 10萬小時(shí) . FGDLogix通過高性能的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) EtherNet/IP,ControlNet及其處 理單元 ,過程 I/O,人機(jī)接口和過程控制軟件 Logix5000以及 RSView SE等來完 成脫硫及公用系統(tǒng)生產(chǎn)過程和脫硫電源系統(tǒng)的控制 .采用冗余的 EtherNet/IP, ControlNet網(wǎng)絡(luò)配置和 CPU配置以及診斷至模件級(jí)的自診斷功能 ,使其具有高 度的可靠性 .系統(tǒng)的監(jiān)視 ,報(bào)警和自診斷功能高度集中在 CRT上顯示和在網(wǎng)絡(luò)打 印機(jī)上打印 ,控制系統(tǒng)在功能和物理上分散 .軟件和硬件安全 ,可靠 ,先進(jìn) . FGDLogix配備 3臺(tái)操作員站 ,1臺(tái)工程師站和 1臺(tái)歷史數(shù)據(jù)站 ,配備 A4 單色網(wǎng)絡(luò)激光打印機(jī) 2臺(tái) ,A3單色網(wǎng)絡(luò)激光打印機(jī) 1臺(tái) ,2臺(tái)互為冗余備用的服 務(wù)器站 .操作員站 ,工程師站 ,歷史服務(wù)器站 ,網(wǎng)絡(luò)打印機(jī) ,服務(wù)器以及 I/O 處理器均掛在冗余的 100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上 ,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高速通訊 . 羅克韋爾自動(dòng)化火電廠石灰石 石膏濕法煙氣脫硫 (FGD)控制系統(tǒng)解決方案 Confidential, RA internal only 9 每兩臺(tái)機(jī)組脫硫系統(tǒng)合用 1套 FGDLogix控制系統(tǒng)進(jìn)行控制 .每臺(tái)機(jī)組脫 硫控制劃分為煙氣和吸收兩個(gè)區(qū)域 ,2臺(tái)機(jī)組設(shè)立公用區(qū)域 .具體控制器配制的 數(shù)量滿足整 個(gè)系統(tǒng)最忙時(shí) ,處理器負(fù)荷有 40%的余量 .1機(jī)組脫硫系統(tǒng)設(shè)一對(duì) CPU,通過冗余 ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接 8個(gè) I/O站 。公用系統(tǒng)合用一對(duì) CPU,通過冗余 ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接 4個(gè)遠(yuǎn)程 I/O站 (連接電纜可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況選用同軸電 纜或者光纖進(jìn)行連接 ). . 過程單元的處理器模件 (1) 為提高系統(tǒng)可靠性 ,分散處理單元內(nèi)的處理器模件各司其職 .處理 器模件使用 I/O處理系統(tǒng)采集的過程信息來完成模擬控制和數(shù)字 控制 .處理 器模件的配置符合下列原則 : (a)分散控制單元均是冗余配置 . (b)按 1機(jī)組 ,2機(jī)組和公用系統(tǒng)各配置獨(dú)立的冗余分散控制單元 . (c)各控制站計(jì)算負(fù)荷率 40%. (2) 處理器模件上有 OK,RUN,BAT,I/O,RS232等 LED顯示反映 模件的狀態(tài) ,并可以在 CRT 上顯示 . (3) 處理器模件有隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM),用電池作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的后備電源 , 電池的在線更換不影響模件的工作 .電池電壓低時(shí) ,在模塊和 CRT上有報(bào)警 顯示 ,應(yīng)在一周內(nèi)帶電更換電池 .在線更換電池不影響模件的工作 .. (4) 某一個(gè)處理器模件故障 ,不影響其它處理器模件的運(yùn)行 .操作員站 間的總線故障時(shí) ,處理器模件仍能繼續(xù)運(yùn)行 . (5) 某一個(gè)處理器模件的切除 ,修改或恢復(fù)投運(yùn) ,均不影響其它處理器 模件的運(yùn)行 . (6) 執(zhí)行控制和保護(hù)邏輯功能的處理器模件為冗余配置 ,一旦某個(gè)工作 的處理器模件發(fā)生故障 ,系統(tǒng)能自動(dòng)地以無擾方式 ,快速切換至與其冗余的 處理器模件 ,并在操作員站報(bào)警 .當(dāng)故障處理器修復(fù)并插入系統(tǒng)后 ,系統(tǒng)能 自動(dòng)進(jìn)行狀態(tài)拷貝并使其處于冗余運(yùn)行方式 . (7) 冗余處理器模件的切換時(shí)間為 2060 ms, 控制和保護(hù)功能不會(huì)因冗余切換而丟失或延遲 . 羅克韋爾自動(dòng)化火電廠石灰石 石膏濕法煙氣脫硫 (FGD)控制系統(tǒng)解決方案 Confidential, RA internal only 10 (8) 冗余配置的處理器模件與系統(tǒng)有并行的獨(dú)立接口 ,均能接受系統(tǒng)對(duì) 它們進(jìn)行的組態(tài)和組態(tài)修改 .處于后備狀態(tài)的處理器模件能不斷更新其自身 獲得的信息 . (9) CPU冗余處理器模件可以實(shí)現(xiàn)在任何故障及隨機(jī)錯(cuò)誤產(chǎn)生的情況下 連續(xù)不間斷的控制 . (10) 電源故障為系統(tǒng)可恢復(fù)性的故障 ,一旦重新受電 ,處理器模件能 自動(dòng)恢復(fù)正常工作而無需人員的任何干預(yù) . . 過程輸入 /輸出 (I/O) (1) I/O處理系統(tǒng)具有 智能化 .I/O模件能完成掃描 ,數(shù)據(jù)整定 ,數(shù)字 化輸入和輸出 ,線性化熱電偶冷端補(bǔ)償 ,過程點(diǎn)質(zhì)量判斷 ,工程單位換算等 功能 . (2) 所有的 I/O模件都有標(biāo)明 I/O狀態(tài)的 LED指示 ,模件電源和通訊狀態(tài) 顯示 .所有系統(tǒng)模件均是固態(tài)電路 ,標(biāo)準(zhǔn)化 ,模塊化和導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu) 。非電氣模擬量 (溫度等 )輸 入采樣周期 ≤20ms。 (b)共模抑制比不小于 120dB,50Hz。50Hz. . 系統(tǒng)擴(kuò)展 FGDLogix提供下列備用余量 ,以供系統(tǒng)以后擴(kuò)展需要 : (1) 每種類型 I/O測(cè)點(diǎn)都有 15%的備用量 . (2) 每個(gè)機(jī)柜內(nèi)都有 15%的模件插槽備用量 .該備用插槽配置了必要的 硬件 ,保證今后插入模件就能投入運(yùn)行 . (3) 每個(gè)控制器 CPU,操作員站及數(shù)據(jù)服務(wù)器 CPU的負(fù)荷率均不大于 40%.通過編程軟件和計(jì)算機(jī)軟件可以檢測(cè) CPU的負(fù)荷率 . (4) 過程控制和處理的程序占用處理器存儲(chǔ)器容量 40%.通過編程軟件 可以檢測(cè) . (5) 以太網(wǎng)通訊總線的負(fù)荷率 20%,控制網(wǎng) ControlNet通訊總線負(fù)荷率 40%.通過操作員站可以檢測(cè) . . 軟件 (1) 過程控制的所有算法和系統(tǒng)整定參數(shù)都存儲(chǔ)在各處理器模件的非 易失性存儲(chǔ)器內(nèi) ,執(zhí)行時(shí)不需要重新裝載 .修改組態(tài)并保存后 ,關(guān)機(jī)或斷電 重新開機(jī)時(shí)不需要重裝 ,系統(tǒng)就能自動(dòng)地按修改后的組態(tài)正常運(yùn)行 . (2) FGDLogix系統(tǒng)用功能塊圖 (FBD),邏輯圖 (LD),順序 功能圖 (SFC) 和結(jié)構(gòu)化文本 (ST)進(jìn)行程序編制和開發(fā) ,DCS系統(tǒng)同時(shí) 提 C和 VB 語言開發(fā) 工具 ,可以滿足電廠工程師站自己開發(fā)所需的功能 . (3) 模擬量處理器模件所有指定任務(wù)的最大執(zhí)行周期不超過 200ms,開 關(guān)量處理器模件所有指定任務(wù)的最大執(zhí)行周期不超過 I/O 采樣周期與上述周期協(xié)調(diào) . (4) 快速處理的控制回路 ,其處理能力為 10ms執(zhí)行一次 . (5) 在工程師工作站上不論該系統(tǒng)是在線或離線都能對(duì)該系統(tǒng)的組態(tài) 進(jìn)行修改 ,并具有在線下裝功能 .系統(tǒng)內(nèi)增加或變換一個(gè)測(cè)點(diǎn) ,不必重新編 譯整個(gè)系統(tǒng)的程序 .工程師站趨勢(shì)曲線可按用戶要求以任意變量為橫 ,縱坐 標(biāo)進(jìn)行 顯示和打印 .工程師站還有對(duì)于控制邏輯的強(qiáng)制執(zhí)行功能 ,該功能可 按要求復(fù)位至初始狀態(tài) .對(duì)操作員站的操作可以進(jìn)行授權(quán)和限權(quán) . 羅克韋爾自動(dòng)化火電廠石灰石 石膏濕法煙氣脫硫 (FGD)控制系統(tǒng)解決方案 Confidential, RA internal only 14 (6) 程序編輯或修改完成后 ,可以通過以太網(wǎng)網(wǎng)將系統(tǒng)組態(tài)程序裝入各 有關(guān)的處理器模件 ,不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行 . (7) 順序控制的所有控制 ,監(jiān)視 ,報(bào)警和故障判斷等功能 ,均由處理器 模件提供 . (8) 順序邏輯的編程可以使順控的每一部分都能在 CRT 上顯示 ,并且各 個(gè)狀態(tài)都能得到監(jiān)視 . (9) 對(duì)運(yùn)行操作記錄 ,SOE記錄 ,跳閘記錄 ,報(bào)警記錄等需追憶的功能 , FGDLog