李琰（中國鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司河南鄭州450041；國家鋁冶煉工程技術研究中心河南鄭州450041）

煙氣脫硫系統(tǒng)改造中基于DCS的除霧器沖洗系統(tǒng)的應用

李琰
（中國鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司河南鄭州450041；國家鋁冶煉工程技術研究中心河南鄭州450041）

本文根據山西某氧化鋁企業(yè)鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)中除霧器沖洗系統(tǒng)存在的問題進行探討，通過DCS系統(tǒng)順序控制程序設計和應用解決問題，實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)工藝要求，降低操作人員勞動強度，減少系統(tǒng)維護成本，保證脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運行，有效預防環(huán)境污染。

DCS；除霧器；煙氣脫硫；順序控制

引言

除霧器是吸收塔系統(tǒng)中的關鍵設備，其性能的好壞直接影響到濕法FGD系統(tǒng)的可靠運行。一旦除霧器出現(xiàn)故障，就會造成凈煙氣帶漿液嚴重，大量帶出的漿液對煙囪造成腐蝕，堵塞凈煙道，煙囪排氣中也會伴隨著大量滴液給周圍環(huán)境帶來嚴重危害，除霧器故障不僅影響FGD系統(tǒng)，甚至可能導致整個電廠機組的停運。

DCS即分散控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比其可靠性更高，運行更為穩(wěn)定，操作也更為簡便。近些年來DCS技術不斷進步，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性得到了有效的提升，并在脫硫控制系統(tǒng)中達到良好的性能和實踐表現(xiàn)。

針對山西某氧化鋁企業(yè)鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)改造項目中除霧器沖洗系統(tǒng)存在的問題進行研究，通過DCS系統(tǒng)改造實現(xiàn)除霧器自動沖洗系統(tǒng)，實現(xiàn)工藝要求，確保脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運行。本文僅討論DCS系統(tǒng)中除霧器沖洗系統(tǒng)控制。

1 除霧器沖洗控制改造背景

除霧器沖洗主要控制的參數(shù)是除霧器沖洗間隔時間。除霧器的沖洗水既要滿足除霧器的清潔、不堵塞，又要保證脫硫系統(tǒng)水平衡。煙氣通過吸收塔時會從漿液中帶走大量的水分，需通過沖洗水來補充。除霧器的沖洗間隔時間要設置的合理，沖洗太頻繁會造成控制閥門壽命降低、能耗增加；沖洗間隔時間太長，則易在除霧器上形成石膏結晶，形成永久結垢。

該企業(yè)鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)中除霧器沖洗系統(tǒng)，在改造之前主要靠人工確定沖洗間隔時間，沖洗水閥門完全依靠就地控制開關，耗時費力，而且對于除霧器運行狀態(tài)沒有監(jiān)控，一方面對操作員操作經驗要求較高，勞動強度大，一方面增加除霧器維護成本。

2 除霧器沖洗控制改造方案

2.1 系統(tǒng)概述

HOLLiAS MACS-K DCS是以以太網和基于PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術為通信網絡，由工程師站、操作員站、數(shù)據服務器組成的綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有開放的體系結構，可以提供多層次的開放的數(shù)據接口，強大的處理功能，能夠方便的組態(tài)復雜控制方案，系統(tǒng)可靠性高，維護方便，同時支持多種現(xiàn)場總線標準，能夠滿足未來不斷擴充的需要。其中SCS順序控制系統(tǒng)作為DCS系統(tǒng)的關鍵組成之一，通過對設備的自動順序控制除了節(jié)省了人力成本之外，還可以有效避免在對設備的直接操控中，由于人為原因造成的操作失誤，或者是設備故障現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.2 系統(tǒng)配置

由圖1可見該企業(yè)煙氣脫硫系統(tǒng)改造項目DCS系統(tǒng)配置，該控制系統(tǒng)包括4臺操作員站、其中1臺工程師站、1臺歷史站、2臺現(xiàn)場控制站。網絡采用冗余的以太網結構，實現(xiàn)工程師站、操作員站與歷史站的互連。

圖1

2.3 除霧器沖洗閥門SCS控制

該企業(yè)鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)中每個吸收塔除霧器沖洗閥門共有12個，按照先上后下先A塔后B塔的順序對各層除霧器進行清洗，至于除霧器沖洗時間、循環(huán)間隔時間和閥門間隔時間可以根據除霧器前后壓差、PH值監(jiān)控和人員設置進行適當?shù)恼{整。

由圖2可見，針對單個沖洗水閥設計的邏輯圖。由圖3可見，針對整個除霧器沖洗系統(tǒng)設計的SCS邏輯圖。該設計既可以對每個除霧器沖洗閥門單獨點動控制，也可以按照既定的順序和相關標準進行啟動、關閉、暫停等基本操作，可以對設備的狀態(tài)進行采集，并與流程中設備應當處在的狀態(tài)進行監(jiān)控，實現(xiàn)邏輯判斷后自動對相應的設備發(fā)出對應的指令，設備在接到指令后完成既定動作。

圖2

圖3

3 除霧器沖洗控制改造的實現(xiàn)

按照以上改造方案對除霧器沖洗系統(tǒng)進行編程，首先將單個閥門控制采用HSSCS6順控設備模塊，該模塊的TP、TC引腳連接除霧器沖洗閥門點動開關控制，用于DCS手動控制每個閥門；L6、L7引腳連接閥門的自動開關控制，用于DCS自動控制除霧器系統(tǒng)；V1、V2引腳連接閥門開關位置狀態(tài)反饋；DV、RV引腳連接閥門開關輸出指令；當閥門出現(xiàn)故障需要檢修時連接JC引腳禁止操作該閥門。由圖4可見。

圖4

針對整個除霧器沖洗系統(tǒng)采用SQC序列控制模塊編程，該模塊的OP引腳連接霧器沖洗系統(tǒng)順序控制啟動允許；AO引腳連接系統(tǒng)自動啟動，AR引腳連接系統(tǒng)自動終止，可以通過循環(huán)間隔時間設定重復沖洗過程；AW引腳連接系統(tǒng)自動暫停，可以根據工藝需要暫停系統(tǒng)運行，并保持運行位置；MaxStep引腳連接系統(tǒng)總步數(shù)，總步數(shù)根據系統(tǒng)中閥門數(shù)量確定；FeedA引腳連接閥門開關位置狀態(tài)反饋用于跳步；SkipA引腳連接閥門禁止操作引腳，可在每個閥門故障時跳步，防止SQC模塊陷入死循環(huán)；TMinA引腳可分別設定每個閥門沖洗時間和閥門間隔時間；TMaxA引腳可設定每一步動作的超時時間，超時后產生報錯信息，方便設備維護。由圖5可見。

除霧器沖洗系統(tǒng)上位機組態(tài)界面，由圖6可見。系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)控界面，由圖7可見。

圖5

圖6

圖7

結語

通過該企業(yè)鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)改造項目的實施，實現(xiàn)除霧器沖洗閥門的全自動控制，從而確保除霧器正常運行，保障濕法FGD系統(tǒng)的可靠運行，滿足國家環(huán)保部門不斷提高的排放要求，同時通過改造維護成本可降低50元/tSO2，人工成本可降低19000元/年，實現(xiàn)良好的運行效果和經濟效益。

[1]郭偉，吸收塔除霧器人工在線沖洗[J]，科研，2016（8）：166-167

[2]李峻鈴，脫硫系統(tǒng)除霧器沖洗控制及PH調節(jié)分析[J]，科技信息，2009（35）：382-383

李琰（1981-），男，漢族，遼寧省遼中縣人，工程師，本科，研究方向：冶金設備與自動化。