錢學(xué)森（南京龍源環(huán)保有限公司，南京市　210012）

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煙氣脫硫系統(tǒng)DCS配置及其功能分析

錢學(xué)森（南京龍源環(huán)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(yīng)國家環(huán)保法規(guī)，對該工程的煙氣排放進(jìn)行脫硫處理。該工程采用石灰石——石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)，脫硫效率不小于95%。運行人員以分散控制系統(tǒng)（DCS）的CRT和鍵盤作為主要監(jiān)視和控制中心，在控制室內(nèi)就可以完成系統(tǒng)的啟停及正常工況的監(jiān)視和控制，異常工況的報警和緊急事故處理。

《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL 5000-2000），對煙氣脫硫技術(shù)有關(guān)熱工控制的內(nèi)容有以下具體規(guī)定：

（1）脫硫系統(tǒng)的控制水平不應(yīng)低于機組控制水平；

（2）脫硫控制室宜與其它控制室合并設(shè)置；當(dāng)與主體工程不能同步建設(shè)時，也可設(shè)獨立控制室。

根據(jù)以上原則和要求，該工程煙氣脫硫裝置的控制系統(tǒng)采用與主體工程相同的ABB公司的Symphony分散控制系統(tǒng)，過程控制機柜布置在脫硫島的電子設(shè)備間內(nèi)。在脫硫島控制室內(nèi)設(shè)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(tǒng)的啟?？刂?、正常工況的監(jiān)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(tǒng)的維護(hù)、調(diào)試等。下面分別介紹系統(tǒng)的配置和功能。

1　系統(tǒng)配置

該脫硫Symphony DCS具體配置包括：現(xiàn)場（過程）控制單元、控制室設(shè)備（工程師站、操作員站等）、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的接口。

現(xiàn)場控制單元HCU（Harmony Control Unit）是脫硫DCS系統(tǒng)控制的核心，脫硫DCS的主要邏輯功能在此實現(xiàn)，因而它具有非常重要的作用?，F(xiàn)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(tǒng)。

圖1　系統(tǒng)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(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、水系統(tǒng)等工藝系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的控制，另有1套MFP12用作同其它系統(tǒng)的接口通訊。

操作員站采用服務(wù)器/客戶機結(jié)構(gòu)，由2臺Conductor NT服務(wù)器組成。Conductor NT是ABB貝利采用最新技術(shù)開發(fā)的新一代融企業(yè)管理和過程控制為一體的功能完備的人－機系統(tǒng)接口。

工程師站數(shù)量為1臺，工程師站上運行工程設(shè)計組態(tài)軟件Composer，用于整個Symphony系統(tǒng)的設(shè)計、組態(tài)、調(diào)試、過程監(jiān)視和管理維護(hù)。Composer為服務(wù)器/客戶機結(jié)構(gòu)的先進(jìn)工程軟件包。

網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)Symphony系統(tǒng)的重要特點之一是具有一套完整、可靠、開放的通訊系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)分為：控制網(wǎng)絡(luò)C-net，操作管理網(wǎng)絡(luò) O-net，和Symphony對外部系統(tǒng)的通訊接口。控制網(wǎng)絡(luò)C-Net上有以下節(jié)點：現(xiàn)場控制單元、操作員站、工程師站、SIS接口機。

脫硫DCS系統(tǒng)提供與其它系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，其它控制系統(tǒng)供貨商進(jìn)行接口技術(shù)配合、最終保證各通訊接口和控制功能的實現(xiàn)。除與SIS通訊接口、GPS時鐘接口外，均采用RS-232/485通訊接口，標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議（Modbus協(xié)議）。

2　系統(tǒng)功能

該期工程DCS系統(tǒng)主要具備三個功能：數(shù)據(jù)采集和處理（DAS），模擬量控制（MCS）及開關(guān)量順序控制（SCS）。

DCS系統(tǒng)控制的具體范圍主要包括下列系統(tǒng)：

煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排空系統(tǒng)等。

FGD裝置的分散控制系統(tǒng)按分層分級的原則設(shè)計。DCS系統(tǒng)將分成機組監(jiān)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(qū)動級。在不同層次和級別之間，通過通訊聯(lián)接起來。

熱工檢測系統(tǒng)由DCS中的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)（DAS）來完成。

數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)（DAS）的基本功能包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)越限報警、性能與效率計算和經(jīng)濟(jì)分析、歷史數(shù)據(jù)存儲等。

本工程DCS監(jiān)測的主要參數(shù)有：FGD裝置工況及工藝系統(tǒng)的運行參數(shù)；主要輔機的運行狀態(tài)；主要閥門的啟閉狀態(tài)及調(diào)節(jié)閥的開度；主要的電氣參數(shù)等。

本工程的自動調(diào)節(jié)由DCS中的模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MCS）完成。主要的調(diào)節(jié)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(lián)鎖保護(hù)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(tǒng)（SCS）來完成，實現(xiàn)功能組或子組級的控制。

2.1在脫硫系統(tǒng)運行中包括以下功能組（FGC）

煙道系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石灰石漿液供應(yīng)系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)。

2.2自動切換系統(tǒng)功能組（ACS）主要有

石灰石粉旋轉(zhuǎn)給料閥、檔板密封風(fēng)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(huán)泵（3臺）、石灰石漿液補充、PH測量、除霧器。

保護(hù)及熱工報警。

（1）熱工保護(hù)

系統(tǒng)的熱工保護(hù)由DCS分散處理單元來完成。主要實現(xiàn)以下保護(hù)功能：

當(dāng)發(fā)生#1、#2爐主燃料均跳閘（MFT）、或#1、#2爐增壓風(fēng)機均故障、或循環(huán)泵均停、或原煙氣擋板均未開、或凈煙氣擋板未開等異常現(xiàn)象時，F(xiàn)GD裝置停運并自動打開煙氣旁路擋板，通過關(guān)閉原煙氣擋板和凈煙氣擋板來隔斷進(jìn)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(fēng)機信號；鍋爐負(fù)荷信號等。

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

（2）熱工報警信號

CRT報警項目主要有：工藝系統(tǒng)熱工參數(shù)偏離正常；輔助系統(tǒng)故障；熱工控制設(shè)備故障；主要電氣設(shè)備故障等。

3　結(jié)束語

隨著我國環(huán)保法規(guī)的健全，煙氣脫硫系統(tǒng)作為今后大型火力發(fā)電廠必備的環(huán)保項目，必須與主體發(fā)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(tǒng)還應(yīng)優(yōu)先選用DCS系統(tǒng)。作為主體發(fā)電的重要輔助系統(tǒng)，煙氣脫硫系統(tǒng)與主體相對獨立又密切聯(lián)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(wǎng)絡(luò)，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(huán)網(wǎng)，主體DCS可以實時獲得脫硫系統(tǒng)的各項參數(shù)工況；另一方面可以減少備品備件的數(shù)量和種類，減少維護(hù)經(jīng)費和工作量。

［1］《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程煙氣脫硫部分暫行規(guī)定》（DL/T5196-2004）.

［2］《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL5000-2000）.

錢學(xué)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(tǒng)DCS配置及其功能的應(yīng)用。

TM621.8

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2095-2066（2016）12-0014-02

2016-4-8