基于DCS和PLC混合控制的半干法脱硫控制系统的改进

摘 要：针对半干法脱硫系统建立料床难的特点，本文提出改进基于DCS和PLC混合控制的控制系统的方案，从而建立稳定的料床和可靠的控制系统。

关键词：半干法脱硫；DCS；PLC；混合控制；控制系统；改进

1 概述

半干法脱硫系统具有工艺技术要求高和建立、稳定流化床难度大等特点。在做好恰当的流化床设计和配置合理的输送设备的基础上，同时建立良好的控制系统，才可保证脱硫系统的稳定高效运行。因此，针对原有控制系统存在的一些问题，本文提出控制技术层面上的改进方案。

2 基于DCS和PLC混合控制的半干法脱硫控制系统设计

2.1 基于DCS和PLC的混合控制模式

主控单元是和利时MACS5，与其上位机之间采用以太网双网通讯方式；从站是S7-200系统，有消化器站和除尘器站；主控单元与从站之间的通讯采用Profibus-DP现场总线技术组成混合控制模式，实现了既经济又高效的自动控制。

2.2 常规的半干法脱硫控制策略

一是消石灰给料量的PID控制策略：脱硫塔的出口烟气SO2浓度作为PID的反馈控制，控制消石灰卸料器的给料频率，实现出口烟气SO2浓度的控制；

二是脱硫塔内的物料反应温度的PID控制：脱硫塔出口温度作为PID的反馈控制，调节进水调节阀的开度和回水调节阀的开度，导致控制过于复杂，很难实现物料反应温度的稳定控制；

三是脱硫塔内的物料浓度控制：根据建立不同烟气流量下的空塔压差曲线计算出实际的床层压差作为PID的反馈控制，调节返料调节阀的开度，实现床压的控制；

四是除尘器灰斗料位的联锁控制：通过除尘器灰斗的高低料位控制灰斗下方外排卸料器的启动或者停止，从而保证大致满足灰斗料位的粗略控制，很难满足返料系统的正常需求，不是料位太高导致灰斗内的灰料压得太紧导致返料不畅，就是料位过低导致灰斗内的灰料太少不能满足返料的需求量。

2.3 改进的半干法脱硫控制策略

一是消石灰给料量的PID控制策略：脱硫塔的出口烟气SO2浓度作为PID的反馈控制，综合控制消石灰卸料器的给料频率，实现出口烟气SO2浓度的稳定控制；

二是脱硫塔内的物料反应温度的PID控制：脱硫塔出口温度作为PID的反馈控制，调节工艺水回水调节阀的开度，实现物料反应温度的稳定控制；

三是脱硫反应所需烟气量的PID控制：脱硫塔出口的烟气量作为PID的反馈控制，调节再循环烟气调节阀的开度，实现循环流化床反应烟气量的稳定控制；

四是脱硫塔内的物料浓度控制：根据建立不同烟气流量下的空塔压差曲线计算出实际的床层压差作为PID的反馈控制，调节返料调节阀的开度，实现床压的稳定控制；

五是除尘器灰斗料位的联锁控制：根据除尘器灰斗的料位压力测量，估算除尘器灰斗的料位大致高度，控制灰斗下方外排卸料器的启动或者停止，从而保证灰斗料位适中，满足返料系统的正常需求。

2.4 烟气自动补偿技术是实现料床稳定控制的前提

烟气自动补偿技术，指通过调节再循环烟气调节阀的开度补偿过低的烟气量，实现控制脱硫塔出口烟气量，从而满足循环流化床所需的烟气量。

脱硫塔内的物料浓度控制是建立稳定脱硫料床的关键所在，主要原因有：锅炉负荷低于一定值时，锅炉烟气量降低，引风机的负压升高；锅炉省煤器出口的负压也相应增加；影响锅炉的燃烧工况。所以，自动补偿循环烟气，不影响烟炉燃烧工况和风机能耗，同时保证达到预期的脱硫效率。

3 改进后的半干法脱硫控制系统的实现功能

①通过烟气自动补偿技术是实现循环流化床所需烟气量的稳定控制，同时建立稳定的脱硫料床。

②综合脱硫塔进口烟气量的前馈控制和脱硫塔出口SO2浓度的反馈控制实现了脱硫剂消石灰的给料量的精确控制。

③通过精简工艺水的PID控制，实现脱硫反应温度的稳定控制。

④通过调节除尘器灰斗的料位，实现返料的畅通，实现了返料的稳定性，进一步支撑料床的稳定建立。

⑤改进后的半干法脱硫控制系统的自动控制性能进一步提升。

4 结束语

目前该控制系统在上海大屯热电厂脱硫系统中成功应用，并取得良好的节能减排效果，具有明显的经济效益和环境效益。为了实现半干法脱硫稳定建床技术的推广应用，该公司将继续深入提高半干法脱硫的脱硫效率、降低Ca/S、减少电耗等多方面的研究。

参考文献：

[1]高翔，刘海蛟，滕斌，骆仲泱，倪明江，岑可法.循环悬浮式烟气半干法脱硫技术的实验研究[J].动力工程，2006（05）.

作者简介：

朱永祥（1977），男，硕士，工程师，研究方向：农业电气化与自动化。