烟气脱硫系统改造中基于DCS的除雾器冲洗系统的应用

2017-09-03李琰中国铝业郑州有色金属研究院有限公司河南郑州450041国家铝冶炼工程技术研究中心河南郑州450041

资源节约与环保 2017年8期

关键词：顺序控制吸收塔阀门

李琰（中国铝业郑州有色金属研究院有限公司河南郑州450041；国家铝冶炼工程技术研究中心河南郑州450041）

李琰
（中国铝业郑州有色金属研究院有限公司河南郑州450041；国家铝冶炼工程技术研究中心河南郑州450041）

本文根据山西某氧化铝企业锅炉烟气脱硫系统中除雾器冲洗系统存在的问题进行探讨，通过DCS系统顺序控制程序设计和应用解决问题，实现脱硫系统工艺要求，降低操作人员劳动强度，减少系统维护成本，保证脱硫系统稳定运行，有效预防环境污染。

DCS；除雾器；烟气脱硫；顺序控制

引言

除雾器是吸收塔系统中的关键设备，其性能的好坏直接影响到湿法FGD系统的可靠运行。一旦除雾器出现故障，就会造成净烟气带浆液严重，大量带出的浆液对烟囱造成腐蚀，堵塞净烟道，烟囱排气中也会伴随着大量滴液给周围环境带来严重危害，除雾器故障不仅影响FGD系统，甚至可能导致整个电厂机组的停运。

DCS即分散控制系统，与传统的控制系统相比其可靠性更高，运行更为稳定，操作也更为简便。近些年来DCS技术不断进步，系统运行的稳定性得到了有效的提升，并在脱硫控制系统中达到良好的性能和实践表现。

针对山西某氧化铝企业锅炉烟气脱硫系统改造项目中除雾器冲洗系统存在的问题进行研究，通过DCS系统改造实现除雾器自动冲洗系统，实现工艺要求，确保脱硫系统稳定运行。本文仅讨论DCS系统中除雾器冲洗系统控制。

1 除雾器冲洗控制改造背景

除雾器冲洗主要控制的参数是除雾器冲洗间隔时间。除雾器的冲洗水既要满足除雾器的清洁、不堵塞，又要保证脱硫系统水平衡。烟气通过吸收塔时会从浆液中带走大量的水分，需通过冲洗水来补充。除雾器的冲洗间隔时间要设置的合理，冲洗太频繁会造成控制阀门寿命降低、能耗增加；冲洗间隔时间太长，则易在除雾器上形成石膏结晶，形成永久结垢。

该企业锅炉烟气脱硫系统中除雾器冲洗系统，在改造之前主要靠人工确定冲洗间隔时间，冲洗水阀门完全依靠就地控制开关，耗时费力，而且对于除雾器运行状态没有监控，一方面对操作员操作经验要求较高，劳动强度大，一方面增加除雾器维护成本。

2 除雾器冲洗控制改造方案

2.1 系统概述

HOLLiAS MACS-K DCS是以以太网和基于PROFIBUS-DP现场总线技术为通信网络，由工程师站、操作员站、数据服务器组成的综合自动化系统。该系统具有开放的体系结构，可以提供多层次的开放的数据接口，强大的处理功能，能够方便的组态复杂控制方案，系统可靠性高，维护方便，同时支持多种现场总线标准，能够满足未来不断扩充的需要。其中SCS顺序控制系统作为DCS系统的关键组成之一，通过对设备的自动顺序控制除了节省了人力成本之外，还可以有效避免在对设备的直接操控中，由于人为原因造成的操作失误，或者是设备故障现象的出现。

2.2 系统配置

由图1可见该企业烟气脱硫系统改造项目DCS系统配置，该控制系统包括4台操作员站、其中1台工程师站、1台历史站、2台现场控制站。网络采用冗余的以太网结构，实现工程师站、操作员站与历史站的互连。

图1

2.3 除雾器冲洗阀门SCS控制

该企业锅炉烟气脱硫系统中每个吸收塔除雾器冲洗阀门共有12个，按照先上后下先A塔后B塔的顺序对各层除雾器进行清洗，至于除雾器冲洗时间、循环间隔时间和阀门间隔时间可以根据除雾器前后压差、PH值监控和人员设置进行适当的调整。

由图2可见，针对单个冲洗水阀设计的逻辑图。由图3可见，针对整个除雾器冲洗系统设计的SCS逻辑图。该设计既可以对每个除雾器冲洗阀门单独点动控制，也可以按照既定的顺序和相关标准进行启动、关闭、暂停等基本操作，可以对设备的状态进行采集，并与流程中设备应当处在的状态进行监控，实现逻辑判断后自动对相应的设备发出对应的指令，设备在接到指令后完成既定动作。

图2

图3

3 除雾器冲洗控制改造的实现

按照以上改造方案对除雾器冲洗系统进行编程，首先将单个阀门控制采用HSSCS6顺控设备模块，该模块的TP、TC引脚连接除雾器冲洗阀门点动开关控制，用于DCS手动控制每个阀门；L6、L7引脚连接阀门的自动开关控制，用于DCS自动控制除雾器系统；V1、V2引脚连接阀门开关位置状态反馈；DV、RV引脚连接阀门开关输出指令；当阀门出现故障需要检修时连接JC引脚禁止操作该阀门。由图4可见。

图4

针对整个除雾器冲洗系统采用SQC序列控制模块编程，该模块的OP引脚连接雾器冲洗系统顺序控制启动允许；AO引脚连接系统自动启动，AR引脚连接系统自动终止，可以通过循环间隔时间设定重复冲洗过程；AW引脚连接系统自动暂停，可以根据工艺需要暂停系统运行，并保持运行位置；MaxStep引脚连接系统总步数，总步数根据系统中阀门数量确定；FeedA引脚连接阀门开关位置状态反馈用于跳步；SkipA引脚连接阀门禁止操作引脚，可在每个阀门故障时跳步，防止SQC模块陷入死循环；TMinA引脚可分别设定每个阀门冲洗时间和阀门间隔时间；TMaxA引脚可设定每一步动作的超时时间，超时后产生报错信息，方便设备维护。由图5可见。

除雾器冲洗系统上位机组态界面，由图6可见。系统运行状态监控界面，由图7可见。