煙氣脫硫系統DCS配置及其功能分析

錢學森（南京龍源環保有限公司，南京市　210012）

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煙氣脫硫系統DCS配置及其功能分析

錢學森（南京龍源環保有限公司，南京市210012）

本文介紹了石灰石-石膏濕法脫硫中的DCS配置要求及其功能特點。

脫硫；DCS；Symphony

南京蘇源熱電有限公司一期為2X135MW燃煤供熱機組，為響應國家環保法規，對該工程的煙氣排放進行脫硫處理。該工程采用石灰石——石膏濕法煙氣脫硫技術，脫硫效率不小于95%。運行人員以分散控制系統（DCS）的CRT和鍵盤作為主要監視和控制中心，在控制室內就可以完成系統的啟停及正常工況的監視和控制，異常工況的報警和緊急事故處理。

《火力發電廠設計技術規程》（DL 5000-2000），對煙氣脫硫技術有關熱工控制的內容有以下具體規定：

（1）脫硫系統的控制水平不應低于機組控制水平；

（2）脫硫控制室宜與其它控制室合并設置；當與主體工程不能同步建設時，也可設獨立控制室。

根據以上原則和要求，該工程煙氣脫硫裝置的控制系統采用與主體工程相同的ABB公司的Symphony分散控制系統，過程控制機柜布置在脫硫島的電子設備間內。在脫硫島控制室內設置2個操作員站和1個工程師站，操作員站用于運行人員對系統的啟停控制、正常工況的監視以及異常工況的報警和緊急事故處理；工程師站用于工程師對系統的維護、調試等。下面分別介紹系統的配置和功能。

1　系統配置

該脫硫Symphony DCS具體配置包括：現場（過程）控制單元、控制室設備（工程師站、操作員站等）、網絡通訊系統與其它系統的接口。

現場控制單元HCU（Harmony Control Unit）是脫硫DCS系統控制的核心，脫硫DCS的主要邏輯功能在此實現，因而它具有非常重要的作用。現場控制單元HCU中的主要部件包括：

過程控制機柜、過程控制器、I/O模件及SOE模件、電源系統。

圖1　系統配置圖

該工程共配置了6對冗余布置的過程控制器，分別完成煙氣系統、吸收塔系統、石膏脫水系統、水系統等工藝系統相關設備的控制，另有1套MFP12用作同其它系統的接口通訊。

操作員站采用服務器/客戶機結構，由2臺Conductor NT服務器組成。Conductor NT是ABB貝利采用最新技術開發的新一代融企業管理和過程控制為一體的功能完備的人－機系統接口。

工程師站數量為1臺，工程師站上運行工程設計組態軟件Composer，用于整個Symphony系統的設計、組態、調試、過程監視和管理維護。Composer為服務器/客戶機結構的先進工程軟件包。

網絡通訊系統Symphony系統的重要特點之一是具有一套完整、可靠、開放的通訊系統。通訊系統分為：控制網絡C-net，操作管理網絡 O-net，和Symphony對外部系統的通訊接口。控制網絡C-Net上有以下節點：現場控制單元、操作員站、工程師站、SIS接口機。

脫硫DCS系統提供與其它系統的標準通訊接口，其它控制系統供貨商進行接口技術配合、最終保證各通訊接口和控制功能的實現。除與SIS通訊接口、GPS時鐘接口外，均采用RS-232/485通訊接口，標準通訊協議（Modbus協議）。

2　系統功能

該期工程DCS系統主要具備三個功能：數據采集和處理（DAS），模擬量控制（MCS）及開關量順序控制（SCS）。

DCS系統控制的具體范圍主要包括下列系統：

煙氣系統、SO2吸收系統、氧化空氣系統、石膏脫水系統、排空系統等。

FGD裝置的分散控制系統按分層分級的原則設計。DCS系統將分成機組監控層和過程控制層，在過程控制層中將分為兩級控制，即子功能組級和驅動級。在不同層次和級別之間，通過通訊聯接起來。

熱工檢測系統由DCS中的數據采集和處理系統（DAS）來完成。

數據采集和處理系統（DAS）的基本功能包括：數據采集、數據處理、參數越限報警、性能與效率計算和經濟分析、歷史數據存儲等。

本工程DCS監測的主要參數有：FGD裝置工況及工藝系統的運行參數；主要輔機的運行狀態；主要閥門的啟閉狀態及調節閥的開度；主要的電氣參數等。

本工程的自動調節由DCS中的模擬量調節系統（MCS）完成。主要的調節項目：

（1）吸收塔PH值及FGD出口SO2濃度自動控制；

（2）吸收塔供漿流量自動控制；

（3）吸收塔液位自動控制。

輔機的聯鎖保護和啟停控制以及一些主要閥門的開閉控制由DCS中的順序控制系統（SCS）來完成，實現功能組或子組級的控制。

2.1在脫硫系統運行中包括以下功能組（FGC）

煙道系統、吸收塔系統、石灰石漿液供應系統、石膏脫水系統。

2.2自動切換系統功能組（ACS）主要有

石灰石粉旋轉給料閥、檔板密封風機、濾布沖洗水泵、濾餅沖洗水泵。

2.3順序組控功能組（SGC）主要有

循環泵（3臺）、石灰石漿液補充、PH測量、除霧器。

保護及熱工報警。

（1）熱工保護

系統的熱工保護由DCS分散處理單元來完成。主要實現以下保護功能：

當發生#1、#2爐主燃料均跳閘（MFT）、或#1、#2爐增壓風機均故障、或循環泵均停、或原煙氣擋板均未開、或凈煙氣擋板未開等異常現象時，FGD裝置停運并自動打開煙氣旁路擋板，通過關閉原煙氣擋板和凈煙氣擋板來隔斷進入FGD裝置的煙氣通道。

與主體DCS的重要控制信號采用硬接線方式，主要信號為：鍋爐MFT信號；引風機信號；鍋爐負荷信號等。

在任意一臺爐MFT動作的時候，關閉已停爐的原煙氣擋板，在煙氣量減少的情況下，根據吸收塔漿液的PH值及漿液密度，相應減少石灰石漿液的供應量。

（2）熱工報警信號

CRT報警項目主要有：工藝系統熱工參數偏離正常；輔助系統故障；熱工控制設備故障；主要電氣設備故障等。

3　結束語

隨著我國環保法規的健全，煙氣脫硫系統作為今后大型火力發電廠必備的環保項目，必須與主體發電工程做到三同步，要求可靠運行三十年以上，所以其自動化水平和性能要求是很高的。雖然造價偏高，脫硫控制系統還應優先選用DCS系統。作為主體發電的重要輔助系統，煙氣脫硫系統與主體相對獨立又密切聯系。所以脫硫DCS的選型一般遵循與主體型號一致的原則，一方面可以與主體DCS組成控制網絡，方便互相交換信息，本文介紹的脫硫DCS就與主廠房的公用接口組成環網，主體DCS可以實時獲得脫硫系統的各項參數工況；另一方面可以減少備品備件的數量和種類，減少維護經費和工作量。

［1］《火力發電廠設計技術規程煙氣脫硫部分暫行規定》（DL/T5196-2004）.

［2］《火力發電廠設計技術規程》（DL5000-2000）.

錢學森（1978-），男，漢族，安徽樅陽人，工程師，大專，研究方向為煙氣脫硫系統DCS配置及其功能的應用。

TM621.8

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2095-2066（2016）12-0014-02

2016-4-8