PLC技術(shù)在焦爐脫硫脫硝工段中的應(yīng)用

黃浩濱

摘 要：隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，大量的煤炭被開采利用。在煤炭利用的過程中產(chǎn)生的煙氣污染所帶來的問題也越來越突出，由其是在焦爐燒焦過程中所產(chǎn)生的煙氣嚴重的影響到了空氣的質(zhì)量水平引起了人們的廣泛關(guān)注，很多專家學者對焦爐煙氣治理進行了深入的研究。本文以某焦化廠脫硫脫硝工段中PLC的應(yīng)用為例，從焦爐煙氣脫硫脫硝工藝出發(fā)，通過對焦爐煙氣脫硫脫硝PLC控制系統(tǒng)的軟硬件選擇與實現(xiàn)，對PLC技術(shù)在焦爐脫硫脫硝工段中的應(yīng)用進行了系統(tǒng)的研究，希望通過本文的研究為焦爐煙氣治理工作的開展提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);焦爐脫硫;脫硝工段;應(yīng)用

一、焦爐煙氣脫硫脫硝工藝概述

（1）焦爐煙氣脫硝工藝概述。焦爐煙氣脫硝工藝的流程如下：首先焦爐煙氣經(jīng)焦爐煙囪分煙道進行SCR（選擇性催化還原技術(shù)）系統(tǒng)入口;然后進入還原劑噴射系統(tǒng);接下來，經(jīng)過還原劑噴射系統(tǒng)的煙氣經(jīng)導(dǎo)流板、整流格柵進入煙氣預(yù)處理裝置;接著進入催化劑層;最后經(jīng)SCR系統(tǒng)出口進入脫硫系統(tǒng)，至此整個脫硝工藝結(jié)束。在整個煙氣脫硝工藝過程中，氮氧化物的還原是核心，還原劑采用的是高濃度氨水，還原過程為：首先由高壓泵對氨水加壓;經(jīng)加壓后的氨水進入汽化器，在混合器中汽化后的氨水與空氣混合;混合氣經(jīng)噴氨格柵、整流格柵進入催化劑層，在催化劑層對煙氣中的氮氧化物進行催化，生成水和氮氣。

（2）焦爐煙氣脫硫工藝概述。焦爐煙氣脫硫工藝的流程如下：焦爐煙氣經(jīng)脫硝系統(tǒng)進入煙氣再熱器，經(jīng)二次加熱后的煙氣經(jīng)引風機進入脫硫塔進行脫硫，經(jīng)脫硫后的煙氣再次進入煙氣再熱器后經(jīng)煙囪排出。

（3）脫硫脫硝系統(tǒng)入出口煙氣含量在線檢測參數(shù)：SO2、NOx：0～5000mg/Nm3，煙塵：0～2000mg/Nm3，O2：0～25%Vol，溫度：0～400℃，壓力：-10～10KPa，流速：0～30m/S，流量：0～50萬m3/h，濕度：0～50%，無數(shù)傳輸裝置<兩個DTU傳輸>，以太網(wǎng)光纖。

二、焦爐煙氣脫硫脫硝PLC控制系統(tǒng)的軟硬件選擇

（1）硬件選擇。案例焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的硬件包括西門子S7_412_5H PN/DP主PLC、ET200遠程站輸入/輸出模塊、ARD2F型電機保護器、Y_LINK型鏈接接器、兩臺工業(yè)計算機。硬件構(gòu)成如下圖所示：

焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)硬件構(gòu)成示意圖

控制室的兩臺工業(yè)計算機通過交換機進行連接，一臺作為操作員工控機使用，一臺作為工程師工控機使用，與企業(yè)管理層辦公計算機共同形成以太網(wǎng)絡(luò)。通過現(xiàn)場檢測儀表對煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的各種設(shè)備和介質(zhì)狀態(tài)信息進行采集，并將現(xiàn)場信號傳輸?shù)絇LC，PLC通過對現(xiàn)場信號信息的運算與處理，生成相應(yīng)的指令信號，并傳輸?shù)较嚓P(guān)設(shè)備，由執(zhí)行系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進行動作。

（2）軟件選擇。案例焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的工控機采用的是聯(lián)想工控機，軟件采用的是WinCC7.0 SP2，Step7 5.5 SP4版本。在編輯方式上采用的是Step7軟件的語句表、梯形圖等方式。工程師通過編寫程序?qū)/O點分配到DB數(shù)據(jù)塊的各個通道上，在WINCC變量表上建立起與DB數(shù)據(jù)塊相應(yīng)的鏈接。采用該種編輯方式有利于對I/O點通道的更改和程序的擴展，不需要對畫面變量鏈接和WINCC的變量表鏈接進行更改，即可對I/O點通道進行更改、對程序進行擴展，只需要對DB數(shù)據(jù)塊相應(yīng)的通道進行重新分配即可。

（3）人機界面。案例焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的人機界面采用的是WINCC軟件，其主要功能包括：報表打印、趨勢顯示、報警記錄、歷史曲線、重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時顯示、電氣設(shè)備工作狀態(tài)的顯示，以及對風機、電機的啟停操作等。通過WINCC畫面上信操作監(jiān)視人員可以執(zhí)行對相關(guān)工藝設(shè)備的遠程操作。通過WINCC分級操作權(quán)限上位軟件對生產(chǎn)的數(shù)據(jù)變化進行監(jiān)控，有利于操作人員設(shè)定與優(yōu)化現(xiàn)場工藝設(shè)備的控制參數(shù)，操作人員通過操作工控機監(jiān)控軟件可以讀取各個檢測儀表的實時數(shù)據(jù)，在一臺操作員站上同時對多幅不同的畫面進行監(jiān)控。

（4）通信。案例焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝控制系統(tǒng)控制器與I/O之間采用的是現(xiàn)場總線連接，與工程師站、操作員站之間的通信采用的是以太網(wǎng)連接。當煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障或主風機出現(xiàn)故障的時候，系統(tǒng)通過硬接線的方式將故障信號傳輸給液壓交換機系統(tǒng)，液壓交換機系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)，并將停止運轉(zhuǎn)信號傳輸給煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)，煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)執(zhí)行停機或降低工作負荷操作。

三、焦爐煙氣脫硫脫硝PLC控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

（1）煙道系統(tǒng)。風機與脫硫脫硝系統(tǒng)翻板閥、煙道閘板閥聯(lián)鎖，如果風機處于停機狀態(tài)，將關(guān)閉主煙道翻板閥，焦爐煙道 閘板閥三個閥門和旁路翻板閥將自動打開;如果風機處于工作狀態(tài)，系統(tǒng)則自動打開主煙道翻板閥，煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)自動啟動，新增焦爐煙道閘板閥和旁路翻板閥快速關(guān)閉。

（2）噴氨系統(tǒng)。當熱風爐啟動之后，系統(tǒng)自動打開氨水蒸發(fā)器閥門，并根據(jù)脫硝塔進出口處氮氧化物的濃度檢測值，牟氨水的輸送量進行自動調(diào)節(jié)，以滿足脫硝量的需求;當噴氨停止時，氨水輸送系統(tǒng)及熱風爐則自動關(guān)閉，脫硝系統(tǒng)工作停止。

（3）系統(tǒng)聯(lián)鎖與運行。對脫硫塔底液位的控制采用的是單回路調(diào)節(jié)控制模式，當液位大于1.5m時，系統(tǒng)自動報警，并減小調(diào)節(jié)閥的開度;當脫硫塔底液位低于0.9m時，系統(tǒng)自動報警，并增大調(diào)節(jié)閥的開度。對環(huán)流氧化器溶液PH值的調(diào)節(jié)同樣是采用單回路調(diào)節(jié)控制模式，當環(huán)流氧化器溶液PH值低于5時，調(diào)節(jié)閥開度自動增大;當環(huán)流氧化器溶液PH值高于6時，調(diào)節(jié)閥開度自動減小。上、中段洗滌槽液位及其對應(yīng)的管道電動切斷閥之間為聯(lián)鎖關(guān)系，當洗滌槽液位低于低液位時，系統(tǒng)自動報警，并自動打開電動閥;當洗滌槽液位高于高液位時，系統(tǒng)自動報警，并自動關(guān)閉電動閥。

參考文獻：

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