0 引 言
我國(guó)是燃煤大國(guó)，煤炭占一次能源消費(fèi)總量的75％。隨著煤炭消費(fèi)的不斷增長(zhǎng)，燃煤排放的二氧化硫也不斷增加，致使我國(guó)酸雨和二氧化硫污染日趨嚴(yán)重。為了實(shí)現(xiàn)SO2的減排目標(biāo)，國(guó)家制定了一系列的環(huán)保措施。目前國(guó)內(nèi)煙氣脫硫工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試水平已有了大幅度的提高，已建成、投運(yùn)了一大批大型機(jī)組火電機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)。但據(jù)了解，目前投運(yùn)的火力發(fā)電廠都還存在著不少這樣或那樣的技術(shù)問(wèn)題，其中熱工自動(dòng)化投入水平不高是其中的一個(gè)重要技術(shù)問(wèn)題，如測(cè)量不準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)投不上，系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)差等，致使一些電廠的脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障多、不能與發(fā)電機(jī)組完全同步運(yùn)行或運(yùn)行中脫硫效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值或系統(tǒng)運(yùn)行成本高等問(wèn)題。對(duì)于整個(gè)煙氣脫硫系統(tǒng)，作為監(jiān)視、控制脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的控制系統(tǒng)是重要的組成部分，它既要保證脫硫系統(tǒng)的正常工作和異常工況的系統(tǒng)安全，又要與單元機(jī)組控制系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，保證鍋爐的安全運(yùn)行。
控制系統(tǒng)采用DCS雖然自動(dòng)化程度大為提高，但由于脫硫工藝系統(tǒng)總的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)(一般為600～1 000點(diǎn))遠(yuǎn)低于能滿(mǎn)足單元機(jī)組控制的DCS系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模(一般為5 000～10 000點(diǎn))，造成控制系統(tǒng)造價(jià)偏高，經(jīng)濟(jì)性下降。目前，國(guó)內(nèi)許多電廠在煙氣脫硫控制上己開(kāi)始嘗試采用可編程控制器PLC作為控制主機(jī)，將脫硫控制納入全廠輔助系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控，既保證可靠性，又能大幅度降低系統(tǒng)造價(jià)。
本文研究采用可編程控制器PLC作為控制主機(jī)，進(jìn)行脫硫控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，給出了具體的設(shè)計(jì)方案及各功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明了設(shè)計(jì)方法的有效性。

1 煙氣脫硫工藝流程
石灰石／石膏濕法煙氣脫硫的基本工藝流程為：鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)除塵器除塵后，由引風(fēng)機(jī)送入脫硫系統(tǒng)，煙氣由進(jìn)口煙道進(jìn)入由增壓風(fēng)機(jī)增壓后，經(jīng)氣氣換熱器(GGH)降溫，進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)，煙氣由下向上流動(dòng)，石灰石漿液由上向下洗滌煙氣，在吸收塔底部，鼓入空氣進(jìn)行氧化，生成的石膏由石膏漿液泵送人脫水系統(tǒng)圖1是典型的石灰石／石膏濕法煙氣脫硫工藝流程圖。

石灰石／石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)(單臺(tái)機(jī)組)主要由八個(gè)子系統(tǒng)組成，分別為煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、脫水及輸送系統(tǒng)，排放系統(tǒng)、工藝和工業(yè)水系統(tǒng)、雜用和儀用空氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)都是一個(gè)完整的子系統(tǒng)，當(dāng)以PLC作為系統(tǒng)主控機(jī)時(shí)，每個(gè)子系統(tǒng)可以作為PLC的一個(gè)功能模塊。
2 脫硫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 設(shè)計(jì)方案分析
根據(jù)對(duì)脫硫工藝及控制系統(tǒng)功能的要求，目前通常采用的脫硫控制系統(tǒng)有三種：
(1)采用模擬儀表和工控機(jī)的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于中、小型電廠，系統(tǒng)配置簡(jiǎn)潔，造價(jià)較低。但在一些大、中型的控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)要同現(xiàn)場(chǎng)其他電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)各種聯(lián)鎖關(guān)系，在這種情況下，單一依靠工控機(jī)以及模擬儀表無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的控制功能，系統(tǒng)的可靠性較低。
(2)采用DCS的控制系統(tǒng)，充分利用DCS的軟、硬件資源，提高系統(tǒng)的可靠性。但由于DCS系統(tǒng)造價(jià)較高，所以一般在一些有著較為全面規(guī)范的大中型控制系統(tǒng)中使用。
(3)采用PLC和工控機(jī)的控制系統(tǒng)，將PLC作為系統(tǒng)的控制核心，工控機(jī)與PLC結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)通訊。PLC是面向工業(yè)發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制器，具有編程靈活、功能齊全、控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年，在脫硫系統(tǒng)中廣泛采用了PLC控制，改善了工人的工作環(huán)境，提高了脫硫的效率，取得了很大的經(jīng)濟(jì)成效。
在分析、比較上述三種脫硫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了由工控機(jī)和PLC組成的上下位機(jī)脫硫控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。系統(tǒng)以“研華”IPC－6102工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(PC)作為系統(tǒng)上位機(jī)，配以PHILIPS 21寸彩色顯示器，激光打印機(jī)和鍵盤(pán)等；西門(mén)子(SIEMENs)SEMATIC S7－300可編程控制器作為系統(tǒng)下位機(jī)。PC通過(guò)適配器MPI卡(多點(diǎn)接口卡)與PLC互相通訊、互相聯(lián)系。為確保突然停電時(shí)不影響上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，系統(tǒng)配置有UPS(Uninter－ruptible Power Supply，不間斷電源)。PLC用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)和信號(hào)的采集、運(yùn)算、調(diào)節(jié)輸出、控制各設(shè)備運(yùn)行；上位機(jī)主要用于工藝運(yùn)行參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定、實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線(xiàn)檢測(cè)和設(shè)備故障報(bào)警等，實(shí)現(xiàn)脫硫控制過(guò)程的自動(dòng)化管理與控制。

免責(zé)聲明：本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，與自動(dòng)化網(wǎng)無(wú)關(guān)。對(duì)本文及其中內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性，本站不作任何保證或承諾。請(qǐng)讀者僅供參考。