CN103157354A - 一种大型脱硫装备模块化控制系统 - Google Patents

Abstract

一种大型脱硫装备模块化控制系统，属于环保控制技术领域，所述的控制系统适用于湿法烟气脱硫系统。根据脱硫装置的特点及组态化的原理把脱硫装备模块化控制系统分为三个组要部分：脱硫过程控制模块、过程监控模块、烟气检测模块、上位机控制模块。脱硫过程控制模块包括引风机、氧化压缩机、石灰乳泵、浆液循环泵等的控制。过程监控模块包括模拟量检测模块、开关量检测模块、现场视频等量的监控。烟气检测模块包括二氧化硫、氮氧化物、温度、压力等量的测量。上位机模块包括服务器和工控机等对下位机的控制。本发明有利于大型脱硫设备的电控装置的研发，从而达到对二氧化硫的治理，保护环境。

Description

一种大型脱硫装备模块化控制系统

技术领域

本发明涉及型脱硫装置控制技术领域，尤其涉及大型湿法脱硫装置的控制，属于环保技术领域。

背景技术

我国政府十分重视SO₂的控制工作，控制SO₂的排放量是环保的重点。目前烟气脱硫包括干法、半干法和湿法三大类，其中湿法占脱硫装置的95％以上。我国的脱硫控制装置一般都是随进脱硫装置一起进入的。其安装的监测系统按功能划分有两类：一类是与脱硫除尘设备配套；另一类则为污染源监控。根据统计表明，环境监测系统的应用形势不容乐观，系统能够全部运行并发挥作用的几乎没有，其中，系统不能运行、停运或从未投入运行的占总数的45％。造成这种情况的主要原因是在脱硫控制系统没有进行模块化，造成且产品的售后服务方面存在较大问题，必定引起脱硫效率的低下和资源的浪费，造成脱硫成本的增加。

目前基于上述的脱硫控制技术的难点，需要一种智能化、模块化的烧结烟气的脱硫装置的控制系统。

发明内容

一种大型脱硫装备模块化控制系统系统是基于PLC的模块化控制系统，其中包括脱硫过程控制模块、过程监控模块、烟气检测模块、上位机控制模块。系统将现场的相关数据从现场传送至各个控制模块，并加以分析与控制脱硫装置的运行。

过程控制模块包括以下几个回路：脱硫剂浓度调节回路；脱硫液PH的回路；脱硫液池液面高度的回路；引风机控制；氧化压缩机的控制。

过程监控模块以PLC为控制核心。将现场数据通过输入输出模块传送至中央处理器，中央处理器通过总线与触摸屏相连，操作者可以适时接收现场数据，监控脱硫系统工作情况。

烟气检测模块包括烟气流量、SO₂溶度、烟气温度、颗粒溶度等。

上位机控制模块包括服务器、工控机。服务器瞬时记录和历史报表，对于工艺参数进行数据保存，以便生产调试与事故分析、查询。采用SQL-sever数据库进行数据采集与存储。

附图说明

无

具体实施方式

一种大型脱硫装备模块化控制系统系统是基于PLC的模块化控制系统，其中包括脱硫过程控制模块、过程监控模块、烟气检测模块、上位机控制模块。系统将现场的相关数据从现场传送至各个控制模块，并加以分析与控制脱硫装置的运行。

(1)过程控制模块

脱硫过程控制模块，包括以下几个回路：脱硫剂浓度调节回路；脱硫液PH的回路；脱硫液池液面高度的回路；引风机控制；氧化压缩机的控制。

a、脱硫剂浓度调节

脱硫剂浓度调节采用秤重法来控制脱硫药剂的投放量、通过电磁阀来控制水的流量。浓度是脱硫药剂与水的固定比值，可以进行偏差抑制的PID运算，得到的输出作用在螺旋给料机的变频器上，以达到运行的期望。在脱硫剂浓度调节模块中也可以采用延长PID调节的采样周期的控制方法，使脱硫剂浓度稳定在一定范围之内。

b、脱硫液PH值调节

脱硫液PH值调节的目的在于调节脱硫循环液池的PH值，使烟气与脱硫液在最适合的PH值下发生化学反应，这是保证脱硫效率的关键。当PH值大于设置值时，PLC降低脱硫液泵的转速来调节的脱硫液的PH值。当PH值小于设置值时，PLC增加脱硫液泵的转速来调节的脱硫液的PH值。当PH值在两个设置值之间时，PLC保持脱硫液泵的转速来维持的脱硫液的PH值的稳定。脱硫液PH值调节采用串级PID控制的算法。

c、脱硫液池的液位调节

液位调节的目的在于使脱硫液池的液面保持稳定。由于烧结机脱硫过程中不断消耗水，通过闭环控制回路使脱硫液池的液位保持在一定的范围中。系统正常工作时，设置液面的固定高度值，当液面达到一定高度时发出声光报警，停止向脱硫液池加水。当液面低于一定高度时也发出声光报警，打开电磁阀向脱硫液池加水，同时按照一定的比例向脱硫液池加入起泡剂。液位调节闭环调节控制算法采用是PID调节，PID算法满足脱硫液池的工作需要。

d、引风机控制

系统主要通过烧结烟气流量来控制引风机，以保证脱硫的正常进行。当检测到烟气流量变大时，PLC增加引风机变频器的输入电压，增加风机的转速；当检测到烟气流量变小时，PLC降低引风机变频器的输入电压，降低风机的转速。其算法主要是PID，这是因为PID算法简单而且能够满足工程的需求。

e、氧化压缩机的控制

氧化压缩机控制主要通过颗粒物溶度来控制氧化压缩机的转速。系统首先检测颗粒物溶度，当颗粒溶度大于设置上限值时，增加氧化压缩机的转速；当颗粒溶度小于设置下限值时，系统降低氧化压缩机的转速。当颗粒溶度在两个设置值之间时，系统保持氧化压缩机的转速不变。

(2)过程监控模块

过程监控模块以PLC为控制核心。将现场数据通过输入输出模块传送至中央处理器，中央处理器通过总线与触摸屏相连，操作者可以适时接收现场数据，监控脱硫系统工作情况。中央处理器经过分析后控制引风机、氧化压缩机、石灰乳泵、浆液循环泵、水泵等设备的运行。

过程监控模块将测量系统的液位高度的测量；氧化压缩风机转速的测量；石灰乳泵的流量的测量；引风机转速的测量；PH值的测量；现场视频的测量。

过程监控模块按照1分钟采集一次的速度，周期性地从现场采集上述的数据量。通过数据线传输给PLC，并在触摸屏中加以显示，作为操作人员监视和操作现场设备的提供了依据。其基本功能有：数据采集、数据显示、报警、数据存储。

(3)烟气检测模块

烟气检测模块包括烟气流量、SO₂溶度、烟气温度、颗粒溶度等。

烟气流量采用皮托管法。即在管道中流动的烧结烟气同时受到两种压力的作用，即静压和动压。由于气体的流速与气体的动压的平方根成正比，因此可根据测得的动压计算气体的流速。SO₂溶度采用紫外差分吸收光谱法测量，当紫外光照射到SO₂的气体分子时，其吸收特定波长的紫外光。差分吸收光谱法将气体的吸收光谱分解为快变和慢变两个部分，然后利用快变部分进行计算分析确定被测气体的浓度。烟气温度利用铂热电阻随温度产生变化的特性来测量烧结烟气温度，颗粒溶度采用光闪烁法测量，通过测量光的闪烁幅度即可得到烟道气体中的颗粒物浓度测量值。含氧量即采用氧化锆氧含量传感器来测量。

(4)上位机控制模块

为了方便系统的管理和操作，将整个系统的功能操作集中到监控中心，同时通过有效的组态实现整个系统的适时状态的功能，使整个系统的局部与总貌呈现在整个上位机上，同时根据现场需要将相应的实时数据采集到数据库中，在历史曲线和历史报表中体现出来。

上位机控制模块包括服务器、工控机。服务器瞬时记录和历史报表，对于工艺参数进行数据保存，以便生产调试与事故分析、查询。采用SQL-sever数据库进行数据采集与存储。

工控机可控制现场所有设备的启停、物料的供给和输送、控制量设定等操作。系统有现场、本地、集中操作三种控制方式。显示部分显示整体系统工艺、脱硫塔的各个部分的运行情况及各个参数的实时状态等。系统故障时，声光报警，报警栏显示报警故障，并将故障的位置，名称、时间记录到后台数据库中以供事后追忆与分析。

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的说明。

脱硫过程控制模块采用西门子的300系列的PLC，该模块能满足大型烟气脱硫装置的性能的要求。通过控制系统有效的控制引风机、氧化压缩机、石灰乳泵、浆液循环泵、水泵等设备的运行。

过程监控模块采用西门子的300系列开关、模拟量输入输出模块，有效的测量系统液位高度、PH值、压力、转速等。

烟气检测模块采用西门子的300系列模拟量输入输出模块，有效测量烟气流量、SO₂溶度、烟气温度、颗粒溶度等值

上位机控制模块采用电脑作为服务器和工控机，采用组态软件进行系统的编程。

Claims (6)

1.一种大型脱硫装备模块化控制系统，其特征在于：它包括脱硫过程控制模块、过程监控模块、烟气检测模块、上位机控制模块四个模块。

2.根据权利要求1所述的脱硫过程控制模块，包括以下几个回路：

(1)脱硫剂浓度调节回路；

(2)脱硫液PH回路；

(3)脱硫液池液面高度回路；

(4)引风机控制回路；

(5)氧化压缩机

控制回路。

3.根据权利要求2所述的脱硫控制回路模块，其特征在于：

(1)控制脱硫剂浓度调节，控制部件包括电磁阀、螺旋给料器；

(2)控制脱硫液PH，控制部件包括脱硫循环泵、搅拌机；

(3)控制脱硫液池液面高度，控制部件包括水泵、电磁阀；

(4)控制引风机转速，控制部件包括引风机；

(5)控制氧化压缩机转速，控制部件包括氧化压缩机。

4.根据权利要求1所述的过程监控模块，其特征在于：

(1)液位高度的测量；

(2)氧化压缩风机转速的测量；

(3)石灰乳泵流量的测量；

(4)引风机转速的测量；

(5)PH值的测量；

(6)现场视频的监控。

5.根据权利要求1所述的烟气检测模块，其特征在于：

(1)烟气流量值；

(2)烟气SO₂溶度值；

(3)烟气温度值；

(4)颗粒物浓度值；

(5)烟气含氧量值。

6.根据权利要求1所述的上位机控制模块，其特征在于：

(1)服务器保存下位机所测量的模拟量、开关量、电气开关量；

(2)工控机显示及控制系统的状态。