廣東省粵電集團(tuán)有限公司珠海發(fā)電廠 朱松濤

0.引言

自從工業(yè)革命以后，人類社會發(fā)生了翻天覆地的改變，生活水平顯著提升的同時，環(huán)境污染問題也隨之而來。近年來，我國霧霾天氣頻繁發(fā)生，酸雨、沙塵暴等極端天氣的發(fā)生頻率逐漸增加，對人們的生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重影響，其中形成酸雨的罪魁禍?zhǔn)妆闶嵌趸颍虼爽F(xiàn)代大型火力發(fā)電廠都必須進(jìn)行煙氣脫硫才能排放。珠海電廠在脫硫工作中，引入了上海Ovation操作系統(tǒng)，以保證設(shè)備穩(wěn)定高效運(yùn)行。

1.電廠脫硫工藝流程

在珠海電廠的脫硫工藝中，主要采用強(qiáng)制氧化的濕式石灰石-石膏法。將電廠在燃燒后產(chǎn)生的煙氣，經(jīng)GGH降溫后從下部進(jìn)入吸收塔，與塔上部噴淋層噴出的循環(huán)吸收漿液滴形成逆向接觸吸收，使二氧化硫與漿液中的碳酸鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣。同時，利用氧化風(fēng)機(jī)為吸收塔中的漿液注入空氣，促進(jìn)亞硫酸鈣氧化生成硫酸鈣。經(jīng)過氧化反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)生的石膏漿液以通石膏排出泵輸送至脫水系統(tǒng)，經(jīng)過兩級脫水處理產(chǎn)生的石膏排入石膏倉，以待回收利用。煙氣系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將沒有經(jīng)過脫硫處理的原煙氣引入到吸收塔內(nèi)部，對經(jīng)脫硫處理后的凈煙氣經(jīng)GGH加熱從煙囪處排出[1]。

2.Ovation操作系統(tǒng)配置

珠海電廠脫硫控制系統(tǒng)采用了艾默生過程控制有限公司的Ovation操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用高速度、高可靠性、高開放性的通訊網(wǎng)絡(luò)，具有多任務(wù)、多數(shù)據(jù)采集的控制能力。系統(tǒng)利用當(dāng)前最新的全局分布式數(shù)據(jù)庫對系統(tǒng)組態(tài)，將功能分散到多個可以并列運(yùn)行的獨(dú)立站點(diǎn)，而不是集中到一個中央處理器上，從而避免了意外事件影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性?？紤]到FGD裝置與工藝系統(tǒng)特征，根據(jù)物理分散功能集中原則，設(shè)計(jì)出脫硫分散控制系統(tǒng)FGD-DCS，也就是本文所要研究的Ovation操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能為數(shù)據(jù)的采集和處理、順序控制、連鎖保護(hù)、信息記錄與查詢等，控制范圍主要包括脫硫煙氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、脫硫電氣系統(tǒng)。

在系統(tǒng)配置方面主要分為三個操作員站和一個工程師站，其中三臺操作員站設(shè)置在集控室脫硫控制臺，分別對應(yīng)兩臺機(jī)組脫硫煙氣吸收系統(tǒng)和脫硫公用系統(tǒng)，主要用于設(shè)備啟停、運(yùn)行監(jiān)視、事故處理等。工程師站設(shè)置在熱工脫硫工程師站，主要用于程序開發(fā)、數(shù)據(jù)庫編輯、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)組態(tài)等功能[2]。

3.Ovation操作系統(tǒng)的主要模塊功能

3.1 數(shù)據(jù)處理模塊

該系統(tǒng)的主要作用在于對所有對脫硫系統(tǒng)相關(guān)的信號以及設(shè)備狀態(tài)等進(jìn)行連續(xù)采集，為工作人員的正確操作提供真實(shí)可靠的運(yùn)行信息，保障總體系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并且對煙氣脫硫各個子系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測，包括煙氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)等。如果系統(tǒng)中某個參數(shù)超限，可以及時響起警報，使操作員第一時間得到提示信息，并作出及時反應(yīng)。

3.1.1 顯示模塊

對系統(tǒng)中的LCD字符、圖像信息等進(jìn)行綜合顯示，保障每個畫面都能夠?qū)γ摿驈U水處理變量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時檢測。將Ovation系統(tǒng)中的全部過程點(diǎn)進(jìn)行顯示，包括數(shù)值、狀態(tài)、高低限等。同時根據(jù)運(yùn)行要求，還提供趨勢圖，并且提供各個子系統(tǒng)的流程圖，工作人員可以操縱鼠標(biāo)和鍵盤，對畫面中的被控設(shè)備進(jìn)行人為控制，將運(yùn)行設(shè)備的最新狀態(tài)在流程圖上體現(xiàn)出來，如若程序中斷，則會立即進(jìn)行報警，并且將故障點(diǎn)顯示出來。

3.1.2 記錄模塊

定期對脫硫系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行記錄，在系統(tǒng)每小時的工作以后，將以小時為時間單位，提供200個預(yù)選變量記錄。同時，對運(yùn)行人員的操作情況進(jìn)行性記錄，主要記錄控制室中人員的所有項(xiàng)目操作以及操作時間，這樣做有利于對人員的操作意圖進(jìn)行分析，總結(jié)出機(jī)組故障產(chǎn)生的原因。另外，對脫硫事件順序進(jìn)行記錄，時間分率超過1ms，128點(diǎn)高速順序事件記錄。事件順序記錄包括文字描述、測點(diǎn)狀態(tài)、校正時間。

3.1.3 性能計(jì)算模塊

該模塊的主要作用是為工作人員提供可靠的參數(shù)，使脫硫效率間的偏差被控制在合理的范圍內(nèi)，對Ovation系統(tǒng)性能進(jìn)行長期記錄，并對其經(jīng)濟(jì)與維護(hù)性進(jìn)行分析，模塊主要計(jì)算的內(nèi)容包括：脫硫率、耗水量、耗電率、石灰石用量、石膏產(chǎn)量、廢水排放量等。在對系統(tǒng)性能進(jìn)行判斷中，主要包括該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)。在變負(fù)荷運(yùn)行的過程中，應(yīng)按照其穩(wěn)定工況的計(jì)算值，將其不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)記出來，并且利用測量儀表對結(jié)果進(jìn)行定量分析，進(jìn)而提升計(jì)算的精確度[3]。

3.2 順序控制模塊

3.2.1 基本要求

在脫硫公用系統(tǒng)中主要由微處理器組成的各個子系統(tǒng)，在子系統(tǒng)之中按照Ovation系統(tǒng)規(guī)定的相關(guān)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。在整個機(jī)組運(yùn)行的過程中，脫硫裝置的運(yùn)行將隨著鍋爐的狀態(tài)而隨之改變。保障脫硫系統(tǒng)能夠滿足負(fù)荷變化，并且保障其正常運(yùn)行狀態(tài)。在脫硫公用系統(tǒng)當(dāng)中，所有子系統(tǒng)設(shè)計(jì)均應(yīng)遵守“獨(dú)立完整”原則，以此來保障數(shù)據(jù)通訊信息交換量得到有效降低。在冗余組態(tài)系統(tǒng)中，一旦局部出現(xiàn)故障問題，則不會對整個系統(tǒng)的運(yùn)行安全構(gòu)成威脅，并且將不良影響控制在最低狀態(tài)。在該系統(tǒng)中具備聯(lián)鎖保護(hù)功能，能夠避免系統(tǒng)出現(xiàn)危險、錯誤動作的發(fā)生，并且在工藝設(shè)備安全運(yùn)行的情況下時，能夠使實(shí)驗(yàn)、維護(hù)、校正的脫硫效率達(dá)到最佳狀態(tài)。

當(dāng)Ovation系統(tǒng)處于強(qiáng)制閉鎖、超弛作用下時，系統(tǒng)對影響部分進(jìn)行跟蹤，并且不會再受到積分作用。當(dāng)這種超弛作用消除以后，系統(tǒng)將處于平衡狀態(tài)，并且恢復(fù)正常運(yùn)行，在這一過程中，將不受到任何裝置的控制。一旦出現(xiàn)違背邏輯、錯誤等動作，將會立即發(fā)出警報信息，并且探索和挖掘粗產(chǎn)生各種類型超弛作用的影響因素。

3.2.2 具體功能

按照煙氣脫硫系統(tǒng)中的相關(guān)工藝要求，在Ovation系統(tǒng)中的控制子回路。（1）脫硫率控制。根據(jù)凈煙氣含硫量和原煙氣中SO2濃度，并且通過吸收塔漿液PH值疊加校正以后進(jìn)行設(shè)置石灰石供漿量，通過與實(shí)際供漿量對比后，將結(jié)果輸送到主控器當(dāng)中，進(jìn)行修正處理之后輸出石灰石供漿閥開度，并且與設(shè)定值之間進(jìn)行對比分析，從而達(dá)到自動控制脫硫率的目的。（2）石灰石漿液制備系統(tǒng)。根據(jù)石灰石漿液箱液位自動控制濕磨啟停，通過濕磨進(jìn)水量、石灰石給料機(jī)的給料量進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，并且對石灰石漿液箱漿液密度進(jìn)行有效控制。（3）脫水啟停。根據(jù)吸收塔密度自動啟停脫水系統(tǒng)，通過控制壓力調(diào)節(jié)閥開度自動調(diào)整石膏旋流站進(jìn)口壓力，以達(dá)到良好的脫水效果。

3.3 連鎖保護(hù)模塊

3.3.1 驅(qū)動級模塊

在脫硫系統(tǒng)當(dāng)中，主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、電磁閥、加熱器等部分，因此在對驅(qū)動級進(jìn)行控制和設(shè)置時，保護(hù)信號權(quán)限應(yīng)高于手動命令，并且具備自動命令的優(yōu)先權(quán)，避免多種命令的同時出現(xiàn)，并且對影響設(shè)備安全的指令進(jìn)行閉鎖，防止出現(xiàn)誤操作問題。如若其中出現(xiàn)保護(hù)跳閘問題，則在故障問題沒有得到有效解決之前，不會合閘。為任一驅(qū)動控制模件進(jìn)行驅(qū)動控制前，需要對其內(nèi)部與外部的各項(xiàng)功能進(jìn)行診斷，包括電壓、電流、溫度、開關(guān)狀態(tài)等。6KV開關(guān)柜與400V馬達(dá)控制中心中擁有低電壓過電流速斷保護(hù)，并與Ovation系統(tǒng)相連接，能夠快速跳開異常工況的馬達(dá)。

3.3.2 功能級模塊

該模塊的主要功能為滿足工藝操作流程的脫硫系統(tǒng)，將必要的斷點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，經(jīng)過工作人員的操作以后，對部分相關(guān)信息進(jìn)行認(rèn)證，使Ovation系統(tǒng)停止運(yùn)行。一旦其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯，則會導(dǎo)致系統(tǒng)自動停止運(yùn)行，并且將故障固定在當(dāng)前存在的程序中，直到故障問題被徹底解決才會使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

3.3.3 子組級模塊

在Ovation系統(tǒng)中，子組級控制主要是以輔機(jī)為主的啟?？刂?，按照相關(guān)工藝系統(tǒng)對設(shè)備的自動啟停進(jìn)行操作，根據(jù)具體的實(shí)際需求，按照運(yùn)行時間進(jìn)行監(jiān)測。控制系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障時，將使該程序自動停止運(yùn)行，并且直至故障完全消除以后，才開始繼續(xù)運(yùn)行。

4.結(jié)束語

綜上所述，在于火力發(fā)電的過程中，二氧化硫的排放量有嚴(yán)格的限制，煙氣脫硫顯示至關(guān)重要。Ovation系統(tǒng)在珠海脫硫工藝中的應(yīng)用，使得經(jīng)濟(jì)性與脫硫效率均得到顯著的提升，并且該系統(tǒng)融合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技和通訊術(shù)，對軟件與硬件進(jìn)行一體化完善，進(jìn)而達(dá)到友好和諧的人機(jī)界面，并且具備高速數(shù)據(jù)處理能力與強(qiáng)大的控制性能，為應(yīng)用與擴(kuò)展帶來極大的便利，將其作為脫硫控制系統(tǒng)，能夠顯著提高脫硫系統(tǒng)工作效率，促進(jìn)珠海電廠持續(xù)健康發(fā)展。

[1]張曉春.分散控制系統(tǒng)在煙氣脫硫工程中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016(11):268-269.

[2]白東海,孫昌雯,趙軼彥.Ovation分散控制系統(tǒng)在超臨界機(jī)組脫硫工程中的應(yīng)用[J].山西電力,2015(06):64-66.

[3]白克強(qiáng),劉知貴,陳思海,王小紅.分散控制系統(tǒng)在煙氣脫硫自動化工程中的應(yīng)用[J].西昌學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,22(04):37-40.