PCS7在脱硫行业的应用.pdf

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1、PCS7在电厂脱硫行业中的应用洪亮上海西门子工业自动化有限公司上海【摘要】本文以工程实例为背景，分别阐述了PCS7过程控制系统在目前国内市场较为常见的干法脱硫和湿法脱硫工艺中的应用。【关键词】脱硫FGD(FuelGasDesulphurization)石灰石石膏法循环流化床干法吸收塔功能组顺控一.前言近几年来，随着我国经济的飞速发展，对电能的需求高速增长，各地不断新建电厂，由于火力发电燃煤机组还是我国电能生产的主力军，燃煤中的硫燃烧产生的SO2占SO2总排放量的90％以上，所以，由此带来的环境问题也凸现出来。近年来，国家环保总局也出台了一系列政策

2、，对小型火电机组和中大型火电机组分别提出了脱硫要求，其中2002年1月发布的《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》中规定燃用中、高硫煤的电厂锅炉必须配套安装烟气脱硫设施进行脱硫，电厂锅炉烟气脱硫的技术路线是：1）燃用含硫量2%煤的机组、或大容量机组(200MW)的电厂锅炉建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石灰石-石膏法工艺，脱硫率应保证在90%以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的95%以上。2）燃用含硫量<2%煤的中小电厂锅炉(<200MW)，或是剩余寿命低于10年的老机组建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，并满足SO2排放总量控制要求的前提

3、下，宜优先采用半干法、干法或其它费用较低的成熟技术，脱硫率应保证在75%以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的95%以上。因此，目前电厂较为常用的脱硫的工艺大体上分为湿法脱硫和干法脱硫两类，而其中石灰石石膏法和循环流化床干法是湿法、干法脱硫工艺中相对成熟的，为了方便，下文所述的湿法为石灰石石膏法的简称，干法为循环流化床干法的简称，本文中所引用的两个PCS7项目实例分别属于上述两种脱硫工艺。1/19二.PCS7在湿法脱硫中的应用1.石灰石石膏法工艺简述江苏徐塘发电厂2×300MW机组脱硫项目（下文简称徐塘项目）采用石灰石石膏法，见－徐塘电厂FGD装

4、置全景－。－徐塘电厂FGD装置全景－在现有烟气脱硫工艺中，石灰石石膏法工艺技术最为成熟，运行最为可靠，应用也最为广泛，其原理为在吸收塔（反应器）中，利用石灰石浆液洗涤锅炉烟气中的SO2，浆液中的CaCO3和在水中离解后与SO2反应，同时在浆液中鼓入空气进行氧化，最终达到脱除SO2和生成CaSO4即石膏沉淀物的目的。其典型流程如图1所示。2/19图1流程图根据工艺流程，脱硫装置主要分为六大系统：1）公用系统，2）排空系统，3）石灰石制备系统，4）石膏脱水系统，5）吸收塔系统，6）烟气系统。2.PCS7控制系统总体配置由于采用一炉一塔，两台机组共用公

5、用系统，排空系统，石灰石制备系统和石膏脱水系统，所以此项目DCS系统总共配置3对S7-417-2H冗余控制器，每对控制器下采用ET200M站，用于信号采集、通讯和控制，I/O信号大约800点到1000点不等，另有2台S7-300PLC分别用于制粉机和真空皮带脱水机；上位机包括1台工程师站和2台WinCC单站（SingleStation）组成操作员站。控制系统网络示意图如图2所示。3/19图2网络示意图3.过程控制特点徐塘项目从工艺上分为六大系统，每个系统间相对独立，有各自的不同功能，同时由于工作介质流动于每个系统间，使得它们之间又互相联系，关系紧

6、密；为满足脱硫效率应在90%以上，投运率在电厂正常发电时间的95%以上，脱硫系统要具有良好的稳定性，这就对控制系统的自动化程度、稳定性及故障诊断能力提出了很高的要求；另外，烟气系统，是锅炉烟道的一部分，烟气系统的控制品质直接影响到炉膛压力，直接关系到电厂发电的负荷和稳定，所以整套脱硫控制系统又具有很高的实时性。总体来说有以下几个特点。1）脱硫控制系统和多个系统之间存在通讯，2）工艺过程复杂，设备数量多，3）包括大量功能组和子功能组，4）连续调节回路复杂，干扰因素多。4.设备控制及顺序控制从整个控制系统来看，控制任务主要集中在这六大系统的设备联锁逻

7、辑和各系统4/19的顺序控制功能上。各设备的联锁保护情况复杂，任何一个保护条件都会影响到系统的稳定运行，同时，设备启停、开关的时序性、及时性强，靠操作员的手动控制基本无法实现，因此对顺序控制的设计提出了很高要求，既要尽可能地提高自动化程度，减少操作员工作量，又要求顺控能够在局部故障的情况下做出正确的反应，保障系统稳定性。正是PCS7中的CFC（ContinuousFunctionChart）和SFC（SequenceFunctionChart）的强大功能，两者配合使用，使得设备控制和顺序控制更加完善与合理。a设备控制由于系统中设备主要包括大量的电

8、动阀和电泵，其控制有共同性，在徐塘项目控制系统中，我们利用了PCS7的开放性，开发了统一的自编FB块（功能块），实现设备级的公共逻辑，同