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?fàn)t燒焦過程中所產(chǎn)生的煙氣嚴(yán)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(xué)者對焦?fàn)t煙氣治理進(jìn)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?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝出發(fā),通過對焦?fàn)t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?fàn)t脫硫脫硝工段中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,希望通過本文的研究為焦?fàn)t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?fàn)t脫硫;脫硝工段;應(yīng)用
一、焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝概述
(1)焦?fàn)t煙氣脫硝工藝概述。焦?fàn)t煙氣脫硝工藝的流程如下:首先焦?fàn)t煙氣經(jīng)焦?fàn)t煙囪分煙道進(jìn)行SCR(選擇性催化還原技術(shù))系統(tǒng)入口;然后進(jìn)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(jìn)入煙氣預(yù)處理裝置;接著進(jìn)入催化劑層;最后經(jīng)SCR系統(tǒng)出口進(jìn)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(jìn)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(jìn)入催化劑層,在催化劑層對煙氣中的氮氧化物進(jìn)行催化,生成水和氮氣。
(2)焦?fàn)t煙氣脫硫工藝概述。焦?fàn)t煙氣脫硫工藝的流程如下:焦?fàn)t煙氣經(jīng)脫硝系統(tǒng)進(jìn)入煙氣再熱器,經(jīng)二次加熱后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行脫硫,經(jīng)脫硫后的煙氣再次進(jìn)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?fàn)t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?fàn)t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(yuǎn)程站輸入/輸出模塊、ARD2F型電機保護(hù)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?fàn)t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(jìn)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(jìn)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(jìn)行動作。
(2)軟件選擇。案例焦化廠焦?fàn)t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(jìn)行更改,即可對I/O點通道進(jìn)行更改、對程序進(jìn)行擴展,只需要對DB數(shù)據(jù)塊相應(yīng)的通道進(jìn)行重新分配即可。
(3)人機界面。案例焦化廠焦?fàn)t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(fēng)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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)行監(jiān)控。
(4)通信。案例焦化廠焦?fàn)t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(dāng)煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障或主風(fēng)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(fù)荷操作。
三、焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝PLC控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
(1)煙道系統(tǒng)。風(fēng)機與脫硫脫硝系統(tǒng)翻板閥、煙道閘板閥聯(lián)鎖,如果風(fēng)機處于停機狀態(tài),將關(guān)閉主煙道翻板閥,焦?fàn)t煙道 閘板閥三個閥門和旁路翻板閥將自動打開;如果風(fēng)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?fàn)t煙道閘板閥和旁路翻板閥快速關(guān)閉。
(2)噴氨系統(tǒng)。當(dāng)熱風(fēng)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(jìn)出口處氮氧化物的濃度檢測值,牟氨水的輸送量進(jìn)行自動調(diào)節(jié),以滿足脫硝量的需求;當(dāng)噴氨停止時,氨水輸送系統(tǒng)及熱風(fēng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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。
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