和利时 DCS 在发电厂烟气脱硫中的应用

发表时间:2020/4/24   来源:《中国电业》2019年 23期   作者:马婉君 张建
[导读] 发电厂在经营生产过程中产生的主要污染排放物为二氧化硫,这种污染物是致使酸雨、酸雾现象出现的重要原因之一。
        摘要:发电厂在经营生产过程中产生的主要污染排放物为二氧化硫,这种污染物是致使酸雨、酸雾现象出现的重要原因之一。为了改善污染物对环境与空气的影响,因此国家环保部门要求发电厂必须建立烟气脱硫设备,减少二氧化硫的排放量。本文主要以杭州和利时自动化有限公司的DCS为例,研究和利时DCS在发电厂烟气脱硫中的实践应用,充分明确烟气脱硫控制系统中的实际工艺流程。
关键词:杭州和利时自动化有限公司;发电厂;烟气脱硫;应用
        引言
        火电生产过程主要是以燃料和氧气为基础进行燃烧,将燃烧产生的热能转换为电能的能量转换过程,在发电的过程中会不断排放出较多的有害气体与粉尘,其中排放烟气中主要污染物为二氧化硫。二氧化硫在浓度处于1到5ppm范围时会散发出臭味,而对人来说,如果过度的吸入这一浓度的二氧化硫就会出现心悸、呼吸困难。如果形成了硫酸烟雾,还会对人们的皮肤、咽喉等带来严重刺激与损伤。另外,对于土壤与水体的污染程度也很严重。基于此,发电厂按照国家环保要求建设脱硫装置系统,以此来减少二氧化硫的排放。和利时自动化有限公司研发的DCS在杭州多个发电厂烟气脱硫中都发挥着重要作用。
        一、发电厂烟气脱硫控制系统的工艺流程原理
        我国发电厂主要使用的是湿法、半干法、石灰石-石膏等等作为烟气脱硫的工艺方式。在这些方式中,石灰石-石膏法是主要的技术,在烟气脱硫整体工艺的设计中,石灰石-石膏法也是烟气脱硫系统创建过程中所围绕的中心。
        (一)石灰石-石膏湿法烟气脱硫原理
        这一脱硫原理的主要流程包括:使用湿式球磨机把石灰石磨成粉末,将其与工艺水混合制成石灰石浆液,用做脱硫剂备用。吸收塔底部连接引风机,促使锅炉燃烧的烟气逆向进入吸收塔中。另一端使用石灰石对其进行自上而下的喷淋。发挥湿式石灰石浆液,过滤烟气中的含硫物质。石灰石--石膏脱硫的主要原理是使水与二氧化硫发生一定的化学反应,生成H2SO3,最终形成H+与HSO3-,H+与HSO3、O2发生反应之后又形成了H+与HSO42-,在此过程中石灰石的组成成分CaCO3也与H+和水发生作用之后生成Ca2+,最后SO42-与Ca2+发生反应之后生成了CaSO4 2H2O,也就是石膏。
        石灰石-石膏脱硫工艺比较成熟,能够比较充分的完成烟气脱硫需求,正是由于这一工艺的显著优势,促使其在烟气脱硫中使用更加广泛与普遍,另一方面,石灰石-石膏脱硫工艺也极大推进了我国环保以及绿色产业的发展。  
        (二)烟气脱硫系统工艺设计
        这一系统工艺设计需要在石灰石-石膏脱硫的基础上开展,具体来说主要包含以下几个环节:
        一是烟气系统。这一系统的主要组成部分是进出口挡板与增压风机等等结构构成,其主要的运作顺序是在动力效用下促使烟气进入到脱硫设备中,发挥脱硫设备的作用来对烟气进行化学吸收处理。二是制浆系统。吸收塔需要注意与石灰石浆液制备系统相互连接,保证吸收塔中能够经常接收到石灰石液,满足烟气脱硫的需求。三是吸收塔系统,脱硫的主要过程是在吸收塔中进行的,石灰石浆液喷射到吸收塔中与烟气保持紧密接触,进而通过发生特定的化学反应实现烟气脱硫并生成石膏浆液。四是石膏脱水系统。这一系统主要是将真空皮带脱水机与石膏水利旋流站充分结合起来,以此来对石膏开展脱水相关处理,将石膏中的氯化物去除掉,将其运送到吸收塔中接受循环使用。五是排放系统。从脱硫系统中产生的废水中一般都包含有一些有害重金属,并且具有一定的腐蚀性特征,可以使用排放系统的设计,对废水进行合理的处置,以此来促使废水得到有效循环利用。
        二、和利时DCS在发电厂烟气脱硫控制系统的应用
        (一)脱硫系统的组成
        1.DCS设计原则
        DCS代表的是分散控制系统,它的主要技能大体包括通信、显示与控制等若干方面,因此有着很强的管理与协调特征。将DCS与脱硫控制系统结合起来能够实现脱硫系统的自动化控制。在进行控制系统的设计之时一定要遵循以下原则:首先,经济性原则,分散控制系统投入使用能够尽可能的降低人力资源方面的投入,增强脱硫控制系统的经济效益,在提高系统运行效率的前提下提升系统实际运行经济效益。

其次,安全可靠性原则,这一系统有着实时的通信与信息检测类效用,能够及时找出有关检测脱硫系统运行中潜在的各种问题,将各种信息收集起来,逐渐实现故障信息的明确,继而实现脱硫控制系统的维护健全,推动脱硫控制系统长效运行。
        2.DCS软硬件配置
        (1)硬件
        这一系统的硬件设施大约包括显示器、打印设备、控制设备等等。此类硬件设备需要搭配DCS的主设备,并且主设备上包含着众多的设备接口,一般用作组装公用系统与单元机组。硬件系统的组成部分主要由集中操作管理装置、分散过程控制装置与通信接口设备组成。并且这些硬件设备也是由通信网络连接起来的,其主要功能是进行数据收集、分散性控制,同时也有一定的监视、管理与操作等功能。
        (2)软件
        依据功能分类,软件设施大体包括控制层系统、监控软件与组态软件等等,控制层软件主要是在现场控制站上的软件,主要发挥有关逻辑控制、顺序控制等等相关功能。监控软件主要为操作人员或者是工程师站上使用的软件,主要是对执行操作人员所发出的各种命令,对报警信息进行显示处理,集中的处理现场各种检测数据。组态软件则是要完成有关系统的控制层软件与监控软件的组态功能,将其安装在工程师站中。所有的软件系统都是通过比较具备逻辑性的系统设计与管理来逐渐实现对烟气控制系统的控制,同时也将设备的实际运行状况通过显示器平台展示出来。
        3.DCS总体结构
        脱硫控制系统创设中总体结构的实现,主要是通过统一监测以及分散控制的方式来达成的。这一结构设计具体来说可以分为过程监测、管理与整体的控制。其中包含的整体控制具有较强的逻辑性,可以在烟气脱硫系统的实际运行中发挥维护以及管理的效果。在控制过程中,使用传感器来对现场运行信息进行收集整理,并且及时的将其传递给数据收集站,以此来促使数据采集监督任务有所保证。开展烟气脱硫的控制工作,主要涉及的部门内有控制站、操作站与数据采集站。在这种其中,现场接口主要是对现场的控制与管理级进行连接通过这种方式来进行两种级别数据的交换以及传输,进而以此来逐步实现有关烟气脱硫系统的控制管理。而过程管理级由操作站、计算机检测与工程师站构成,对于操作人员来说,一定注意对烟气脱硫系统中的参数变化进行及时观察,并且发挥计算机检测技术的作用来预测系统运行过程中可能会出现的问题。把握系统运行中出现的动态数据,为烟气脱硫装置安全运行创造有利保障。
        (一)模拟量控制系统
        模拟量主要指的是系统中硬件配置输出与输入数字量,依据连接烟气脱硫系统的规模以及机组的数量等级,将其合理的分为多种机组的模拟量。模拟控制系统可以计算各种数字量,对其进行特定的数据的对比,对数字量传输的实际状况进行合理观察,依据数字量变化的情况对系统运行效率进行合理判断,实现系统生产运行的有力调控,促使系统的稳定性得到充分保障,依据数字的系统化预算开展有关反馈机制的处置,以此来保证烟气脱硫系统的实际运转逐渐趋向于更加完善的状态。
        (二)顺序控制系统
        该系统能够有效实现对浆液泵循环系统与除雾器冲洗系统的顺序控制,这种顺序控制系统在石灰石制浆供给系统、工艺水系统与石膏脱水系统控制等具有十分有效的作用。这一系统中的系统参数的设置可以依照工作人员操作各种系统执行任务的实际顺序流程来进行,并且这一参数的调整也要后台中完成,以此促使各种系统逐渐实现自动化操作。对于工作人员来说,可以依据系统的操作逻辑对顺序控制系统的控制逻辑进行编辑,在这种逻辑引导下来设置系统的参数,依照顺序控制系统引出的逻辑对各种相关的指令进行控制操作,以此来尽可能的降低人力资源劳动量。
        结语
        综上所述,本文主要对和利时自动化有限公司研制的DCS在杭州多个发电厂烟气脱硫工序中的实际应用进行了初步分析与探究,主要涉及到的研究内容包括发电厂烟气脱硫控制系统的工艺流程原理与DCS在发电厂烟气脱硫系统中的实际应用。依据投入使用运行的效果看来,DCS可以有效降低工作人员实际工作强度,促使系统运行的有效性与持续性有所保证。
        参考文献:
        [1]陈文静.DCS在火力发电厂烟气脱硫控制系统中的实践应用与探索[J].自动化应用,2019(08):68-69.
       
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