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摘要：針對電廠脫硫系統(tǒng)的特點和要求，介紹了力控SCADA軟件平臺在火電廠脫硫監(jiān)控中的應用，通過監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員能準確了解脫硫系統(tǒng)運行狀態(tài)，提高脫硫系統(tǒng)各設備的運行效率，降低了設備的損耗及能源的浪費，保證了整個系統(tǒng)按工藝要求正常運行，為電廠安全、穩(wěn)定、環(huán)保運行提供了有力的保證。
關鍵詞： 煙氣脫硫 實時監(jiān)控系統(tǒng) 力控SCADA軟件 CEMS
一、前言
隨著國內電力事業(yè)的飛速發(fā)展，電力環(huán)保越來越引起人們的關注。根據國家發(fā)展規(guī)劃，到“十一五”末，中國火電裝機將達到4.773億至5.033億千瓦，每年需要燃燒煤炭十三點五億噸，將大大增加電廠的燃煤量。燃煤量的大量增加，使嚴格控制煤炭燃燒所產生的煙氣排放成為電力事業(yè)發(fā)展的一個重要組成部分。
從排放角度看，煤炭燃燒產生的污染物主要是二氧化硫、氮氧化物和飛灰。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生。但是，國內火電廠的二氧化硫排放量始終處在比較高的水平，每年二氧化硫的排放量約為2300萬噸，造成的損失高達1200億元。
二、脫硫工藝簡述
煙氣脫硫(Flue Gas Desulphurization)，英語簡寫為FOD，是目前應用最廣，降低SO2排放量最直接、最經濟、最有效的方法，也是目前唯一大規(guī)模商業(yè)應用的技術。目前，世界各國對煙氣脫硫都非常重視，已開發(fā)了數十種行之有效的脫硫技術。根據脫硫過程是否有水參與及脫流產物的干濕狀態(tài)可以分為濕法、半干法和干法煙氣脫硫。另外還有氨法、鎂法、鈉法、海水脫硫、電予柬輻射法等。
煙氣脫硫系統(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)、二氧化硫吸收系統(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)。
在所有的方法之中，石灰／石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術應用最為廣泛，具有脫硫效率高，運行可靠性好的特點。石灰／石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術是目前火電廠中大規(guī)模商業(yè)化應用的脫硫方式之一，90％以上的國內外火電廠脫硫技術均采用石灰／石灰石一石膏濕法煙氣脫硫技術。圖1所示為典型濕法煙氣脫硫工藝圖。
圖1 典型濕法煙氣脫硫工藝圖
◆化灰系統(tǒng)流程：
石灰粉→石灰儲罐→化漿罐→漿液儲罐�？梢詫崟r監(jiān)控石灰儲倉料位、化灰系統(tǒng)工作狀態(tài)、化漿罐液位、漿液儲罐液位等。
◆吸收塔工作流程：
鍋爐煙氣經過除塵器除去大部分的粉塵后，經引風機加壓進入脫硫系統(tǒng)。煙氣與從上而下的、由噴嘴充分霧化的脫硫液逆向對流接觸，脫硫液充分吸收煙氣中的SO2后進入除霧器除霧，凈化并除霧之后的煙氣，由煙道引至煙囪排放。
◆氧化出渣系統(tǒng)工作流程：
脫硫液在吸收塔內和SO2充分反應后，經漿液排出泵進入氧化塔酸化氧化，氧化塔內同時鼓入氧化風和酸化煙氣，酸化煙氣將剩余的脫硫漿液充分反應后生成亞硫酸鈣，然后與氧化風反應生成硫酸鈣，經過真空帶式過濾機過濾，得到成品石膏。
三、實時監(jiān)控系統(tǒng)設計
系統(tǒng)以PLC為控制主體，配置工業(yè)控制計算機和組態(tài)軟件來實現對脫硫系統(tǒng)的數據監(jiān)視和流程控制。系統(tǒng)網絡結構簡單，PLC負責采集傳感器、壓力儀表等檢測儀表的數據，通過軟件設計控制程序，對現場變送器、閥門和泵等進行監(jiān)控處理，并可以以多種工作方式進行操作，如就地操作、遠程操作和自動運行等，將設備進行集中控制管理，并監(jiān)視其運行狀況，方便故障處理。PLC控制站同監(jiān)控計算機之間通過以太網進行數據通信，控制終端設置在脫硫監(jiān)控中心，由操作人員進行監(jiān)控。
作為整個FGD系統(tǒng)的重要組成部分，力控SCADA軟件Forcecontrol6.1負責匯總系統(tǒng)中各種電流、電壓、溫度、流量以及熱工、電氣開關量等運行信息，實現對系統(tǒng)運行狀態(tài)等主要指標的實時監(jiān)視與控制，并把這些運行信息用圖形方式提供給管理人員，幫助管理人員監(jiān)視和控制系統(tǒng)的運行。同時，從系統(tǒng)運行的安全性和經濟性出發(fā)，對運行的主要參數進行分析、管理，還可根據運行參數生成各種報表，為系統(tǒng)運行提供有效的管理。
上位機監(jiān)控組態(tài)軟件根據工藝流程設計監(jiān)控畫面，具有數據采集顯示、數據存儲管理、報警輸出、歷史數據存儲及報表生成等功能，并連接網絡打印機，方便生產過程中需要生成各種報表文件。該系統(tǒng)設計了冗余的配置模式，5臺上位機通過以太網與PLC控制站相連接，保證了數據的一致性和完整性，確保生產安全穩(wěn)定的運行。
整套系統(tǒng)采用以太網方式通信，圖2所示為系統(tǒng)架構示意圖。
圖2 系統(tǒng)架構示意圖
四、監(jiān)控系統(tǒng)主要功能
4.1模擬系統(tǒng)圖顯示
模擬系統(tǒng)圖顯示包括三個方面的內容：現場設備及其系統(tǒng)模擬圖屏幕顯示，通過改變顏色進行設備運行狀態(tài)的顯示，設備的運行參數實時顯示。對FGD監(jiān)控系統(tǒng)來說，模擬系統(tǒng)圖是以各個分系統(tǒng)的全彩色位圖形式來顯示的，例如：FGD系統(tǒng)模擬系統(tǒng)圖就由吸收塔系統(tǒng)圖、升壓風機系統(tǒng)圖、電氣系統(tǒng)圖等構成的。
根據系統(tǒng)工藝需求，力控實時監(jiān)控設計了豐富的畫面顯示，形象動態(tài)地顯示化灰系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、氧化出渣系統(tǒng)及工藝水系統(tǒng)等流程，并采用不同顏色的顯示來反映各設備的運行狀態(tài)。圖3、圖4所示為脫硫及硫回收力控顯示流程圖。
圖3 脫硫及硫回收力控系統(tǒng)實時流程圖
圖4 脫硫及硫回收力控系統(tǒng)實時流程圖
圖5 脫硫系統(tǒng)設備控制力控實時畫面
4.2實時／歷史趨勢曲線顯示
在屏幕上以曲線的形式實時跟蹤模擬量參數隨時間的變化，或者將數據庫中的歷史數據以曲線的形式再現出來，直觀的表示了重要參數隨時閫變化的趨勢，便于系統(tǒng)性能的分析和歷史數據的查詢和檢索。
圖6 脫硫系統(tǒng)曲線實例圖
4.3報表、報警功能
力控專家報表開發(fā)工具提供豐富的報表操作函數集、支持復雜腳本控制，包括：腳本調用和事件腳本，比如利用報表函數可以在報表上同時顯示實時數據和任意時刻的歷史數據，并加以統(tǒng)計處理，例如取行平均、列平均，統(tǒng)計出最大最小值。以表格的形式成組地顯示運行參數和相關參數。列表顯示可依據用戶需要很方便地在列表顯示的每頁中配置自己所要監(jiān)視的參數，其特點是：一、可以分組顯示參數如常用參數列表、模擬量參數列表、計算量參數列表、開關量參數列表等等，便于對試驗過程的監(jiān)視；二、可以分類顯示相關參數如溫度、壓力、二氧化硫量等，便于分析相關參數問的相互影響關系。
圖7 脫硫系統(tǒng)專家報表
圖8 系統(tǒng)報警狀態(tài)圖
五、總結
本系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控功能，提高了脫硫生產自動化水平，保證了機組的正常穩(wěn)定運行。通過工程長時間運行的情況看，控制系統(tǒng)、設備運行穩(wěn)定，維護、檢修工作量減少。通過監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員能準確了解脫硫系統(tǒng)運行狀態(tài)，提高脫硫系統(tǒng)各設備的運行效率，降低了設備的損耗及能源的浪費，保證了整個系統(tǒng)按工藝要求正常運行，為電廠安全、穩(wěn)定、環(huán)保運行提供了有力的保證。
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