火力发电厂应用PLC的科学价值

一、火电厂实施烟气脱硫的迫切性和重要意义

　　大气污染与人们的生活息息相关，因为它会直接造成人类死亡率增加，破坏生态系统，造成巨大的经济损失。煤火力发电站是煤炭消耗的主体，其排放的二氧化硫已接近全社会排放总量的50％，这一特点决定了控制燃煤排放的二氧化硫是我国二氧化硫污染控制的重点。二氧化硫排放是造成我国大气环境污染及酸雨不断加剧的主要原因。近年来，我国二氧化硫污染防治取得了一定成效。然而为从根本上解决火电厂二氧化硫污染问题，必须采取先进工艺，加快推进火电厂烟气脱硫产业化发展工作，各地区及有关企业要从战略和全局高度充分认识推进火电厂烟气脱硫产业化工作的重要性，加快火电厂烟气脱硫的产业化发展进程。

二、采用科学脱硫方法的探索和突破

　　当前行业内对减排二氧化硫的主要方法是烟气脱硫。目前应用较为广泛的烟气脱硫工艺有：石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫、喷雾干燥法脱硫、烟气循环流化床脱硫、海水脱硫、电子束法脱硫。国内针对超过200MW的大型机组优先考虑采用石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫。在科学发展观指导下，科技战线的有关人士对科学脱硫先进方法不断探索。

　　第一，数据采集系统。首先是通过采集卡周期性扫描外部测点的状态，然后经过诸如正确性判断、工程量换算、限值判断等处理后，将处理过的信息作为新的数据写入数据库中。数据库乃数据采集系统的核心，数据采集系统按所选定的数据采集前端设备的采样速率，周期性地采集和处理现场设备和工艺的开关量和模拟量信息。并通过网络传输到上位机显示屏中显示，作为运行人员监视和操作现场设备的依据。数据采集系统的基本功能有：数据采集、数据处理、屏幕显示、报警声光显示、事件记录和追忆、历史数据存储检索及打印、性能在线计算等功能。

　　第二，模拟量控制系统（MCS）。模拟量控制系统实现脱硫控制系统的模拟量闭环调节功能，脱硫控制系统的主要闭环调节回路有：增压风机入口压力调节、吸收塔液位自动调节、石灰石供浆流量调节，还有公用系统中的滤饼厚度调节等。增压风机入口压力调节的目的在于使锅炉炉膛压力保持稳定。将锅炉正常运行时的引风机出口压力作为增压风机入口压力调节的设定值，测量实际运行的压力，然后进行比较得出偏差，偏差经过控制算法计算，得出调节量作用在增压风机的调节导叶上，使得增压风机入口压力稳定在设定值附近。

　　第三，吸收塔液位自动调节。高温烟气进入吸收塔反应后由于冷却和饱和作用会带走一部分水，使得浆液变稠，脱硫吸收效果变差。这部分损失掉的水，通过吸收塔上部的除雾器冲洗系统进行补充。除雾器冲洗系统由32个电磁阀组成，每组8个，共四组。它们是按一定的顺序轮流开关，两个工艺相邻阀门之间的开启间隔时间则是依据吸收塔液位来进行调节。

　　第四，滤饼厚度调节。滤饼厚度调节是通过测量滤饼的厚度与工艺设定值做比较，进行偏差抑制的PID运算，得到的输出作用在真空皮带的变频器上，以达到运行的期望。其原理比较简单，采用常规的PID算法即可。实际南通弘电石膏滤饼厚度测量仪表安装位置不当，造成了极为严重的滞后，采用常规PID算法会出现不稳定的效果。为此，在工程中应用了其他的控制方法，使系统稳定在一定范围之内，从而取得了更好的效果。

三、PLC控制和烟气脱硫工艺系统的有机结合与实践

　　弘电脱硫工艺系统由三个子系统完成锅炉烟气的脱硫任务，按功能划分为公用辅助系统、石灰石卸料与磨制系统和废水处理系统等。根据脱硫系统的特点，整个控制系统也划分三个子系统，共采用三对西门子电气公司的西门子系列PLC300系列控制器组成冗余的控制系统和网络，控制器通过西门子系列N以太网模块与100M以太网交换机直接相联。控制系统配置了三台操作员站和一台工程师站，采用双机热备运行方式。采用哪种组态软件并不重要，关键是利用软件实现工程设计中的控制思想和控制模式。IFIX软件有这么多优点，把它作为自控系统的开发软件是最好的选择之一。脱硫系统的主要顺序控制组有：烟道系统、挡板密封风机、气气换热器、循环浆泵、除雾器、石膏排出泵、石膏溢流浆液泵、真空皮带脱水系统、工艺水泵、废水处理系统和石灰石输送及制浆系统等。每个单元的热工保护直接在各个单元控制器中实现，它们作为设备函数模块的保护参数输入驱动设备。一些参与保护的重要模拟量的采用三取二的表决原则或采用双重测量方式，以保证系统运行的可靠性。由于旁路挡板在脱硫系统中的特殊地位，在远程操作站上专门设有紧急开启按钮，直接通过硬接线操作旁路挡板和向DCS控制系统发送紧急开启信号。

四、结束语

　　国内烟气脱硫项目在工程施工和调试阶段暴露了很多问题，而这些问题最直接的原因是自控系统的设计不合理。从实际运行效果来看，采用先进PLC控制后大大降低了操作人员的劳动强度和系统运行的可靠性与连续性，完全能够实现大型火电厂科学脱硫降低污染的功能，并且它们的运算处理时间相差并不大，而在成本与开放性上具有较大的优势。

　　参考文献：

　　1、马光华。火力发电厂PLC控制系统的可靠性措施[J]。云南电力技术，2007（3）

　　2、王开龙。电厂常用烟气脱硫技术及其经济性比较[J]。中国电力教育，2005（2）