CN1593726A - 湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,用于用石灰粉或石灰粉的浆液向烟气中喷雾脱硫并生成高纯度石膏的脱硫工艺。硬件包括工业控制机、PLC、服务器组、路由器、因特网、远程终端,其特征在于包括下列子系统:监测与数据采集子系统,包括智能仪表、模拟仪表、空气污染物监测系统CEMS;数据处理与电气控制系统,由PLC去控制现场执行机构;网络与数据通讯子系统、安全管理子系统,包括安全备用电源和主体设备就地控制箱。工业控制机进行数据处理和中央控制,由PLC对现场执行系统进行控制,并实时显示设备状态数据,打印各种报表,实现实时自动控制和远程监控。

Description

湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统

技术领域

本发明属于自动控制技术领域,特别是一种湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统。

背景技术

火力发电厂燃煤锅炉的烟气中含有二氧化硫、氮氧化合物等有害气体,为保护环境,应对其烟气进行脱硫处理、净化处理,使其达到排放标准并控制排放总量。目前使用较多的为石灰(石)—石膏湿法烟气脱硫工艺,相对比较成熟,该技术已应用到燃煤锅炉烟气净化工程中。相应的监测与控制设备也局部应用于湿法烟气脱硫系统,但还没有形成一个完整的监测与自动控制技术,不能对湿法烟气脱硫系统实施全面的监测与自动控制,造成湿法烟气脱硫系统运行不稳定,脱硫效率难以保证。在设计湿法烟气脱硫系统时应考虑燃煤类型和锅炉类型,并根据风量、烟气含硫量及排放标准来确定处理要求和脱硫效率。湿法烟气脱硫工艺是用石灰粉或石灰石粉与水混合后的浆液向烟气中喷雾,吸收燃煤锅炉烟气中的SO2,并获得高纯度的石膏副产品。为使该脱硫工艺正常运行,提高脱硫效率,减少SO2排放量,确保达标排放,需要有一个效率高、自动化程度高、运行稳定,经济节能,并能实现远程监控的烟气脱硫系统。

发明内容

本实发明的目的是为燃煤锅炉的烟气石灰(石)—石膏湿法烟气脱硫工艺提供一种监测与自动控制系统。

按照本发明的一种湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,其硬件系统包括工业控制机、PLC、服务器、路由器、因特网、远程终端,其特征在于包括下列子系统:

1)监测与数据采集子系统,包括与工业控制机相联接的脱硫工艺过程中的智能仪表及气态污染物监测系统CEMS,与PLC相联接的现场执行机构及模拟仪表组成的脱硫系统运行工况数据采集装置。

2)数据处理与电气控制子系统,由和所述的监测与数据采集相联接的实时数据库、数据处理单元以及与所述的现场执行机构相联接的电气控制单元所组成。

3)网络及数据通讯子系统,包括和工业控制机相联接的Web服务器和数据服务器所组成的服务器组、路由器、因特网和远程终端,并与所述的数据处理与电气控制子系统相联接,组成远程传输及发布单元和远程监测终端,并设有第三方数据接口。

4)安全管理系统,由和现场执行机构相联接的安全备用电源,与主体设备相联接的就地控制箱及自动—手动切换装置所组成。

所述的监测与数据采集子系统包括安装在水管道的压力变送器、流量计,安装在循环水箱、熟化搅拌罐、脱硫浆液储箱、酸化剂储箱的pH值监测仪、浓度监测仪、液位仪、热电偶,安装在粉料储仓的料位仪、压力变送器,安装在螺旋输送机前端的螺旋电子称,安装在烟道的气态污染物监测系统CEMS。

所述气态污染物监测系统CEMS包括设置在烟道一个以上部位的烟气SO2、NOx及含尘量监测和烟气的温度、流量、压力检测仪表及传感器。采用直接测量法,将光束直接照射到流动的烟气流上,按照各种气态污染物特征吸收光谱进行光谱分析来确定烟气中各种污染物的含量。

所述现场执行机构控制下列设备:风机、水泵、电动挡板、电动阀、电磁阀、螺旋输送机、泄压装置、声波振动仪和定量输送机。

所述的数据处理单元中设有数据处理器,其中设有:1)用于对由数据采集系统采集的模拟数据进行计算、处理、统计的程序;设定了湿法烟气脱硫工艺系统各相关部位的流量、温度、压力、液位、浓度、料位、pH值的上限、下限,设定了烟气中SO2、NOx含量的上限,设有超限报警程序,向电气控制单元发出相应控制指令的程序,2)设有数字量即各现场执行机构的开关量的连锁、联动程序,3)设有计算湿法烟气脱硫系统的运行参数及环境效益和经济效益参数的程序,包括石灰或石灰石耗量、系统耗电量、耗水量、脱硫效率,4)设有用数字、棒图或曲线形式在终端上显示数据处理结果的程序。

所述的远程监测终端包括:1)用于接收所有数据,监视湿法烟气脱硫系统运行状况,及每台设备的开启、关停状态,进行数据统计、打印报表的企业用户终端,2)专门用于监测气态污染物排放情况的环境监测终端。

3)用于接收所有数据,监视湿法烟气脱硫系统运行状况,进行数据统计,并可施实远程控制的远程控制终端。

采用本发明的监测和自动控制系统,可对湿法脱硫系统各设备的运行情况,气态污染物含量等数据进行采集、处理和远程传送,并对全过程进行综合监测和自动控制,确保湿法烟气脱硫系统的运行高效稳定、经济节能,并可通过因特网实现对湿法烟气脱硫系统的运行状态、气态污染物排放及脱硫效率进行远程监控。

本系统可以实现下述功能:1、实现对现场设备的开启和关闭操作并显示其运行状态,及显示湿法烟气脱硫系统的运行工况数据,对某些重要的设备可进行视频监控;2、以数字、棒图或曲线等方式动态实时显示实时采集处理的各项参数;3、可进行污染物浓度和总量的计算,生成日报、月报、年报等,并可存贮历史记录。

4、数据修复和维护:具有参数设置和数据丢失修复功能;5、与火电厂的MIS系统实现数据交换;6、在线监测烟气的烟尘排放浓度,可随时查看火电厂烟气的烟尘浓度和有害气体含量等,并能产生日报、月报、年报及趋势图。

7、在与管理级计算机相联接的情况下,可在管理级计算机实现图表显示、数据记录、事故和排放浓度超标报警记录;8、可很方便地设置采样周期、超标报警值、动感交换信号平均值;9、实现下列报警:脱硫塔入口烟气温度过高,脱硫塔入口压差过大;贮液仓内的脱硫浆液pH值过低;贮液仓液位过高或过低;熟化仓液位过高或过低;脱硫剂料仓料位过高或过低;电机运行中跳闸;排烟系统终端出口烟气SO2或烟尘排入浓度过高;在发出报警的同时,控制系统快速对其相应的执行机构实施有效控制;10、发生异常情况时,可实现自动—手动切换,或启动备用电源,或自动切换切换旁通烟道,以保护整个脱硫系统。

附图说明

图1为本发明的主体设备构成图。

图2为本发明的系统逻辑框图。

图3为系统控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示,本发明的湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统的主体设备包括工业控制机、PLC、服务器组、路由器、因特网、远程终端。

如图1、图2所示,本发明的湿法烟气脱硫脱硫工艺监测和自动控制系统包括下列子系统:1)监测与数据采集子系统,包括与工业控制机相联接的脱硫工艺过程中的智能仪表及气态污染物监测系统CEMS,与PLC相联接的现场执行机构及模拟仪表组成的脱硫系统运行工况数据采集装置,2)数据处理与电气控制子系统,由和所述的监测与数据采集相联接的实时数据库、数据处理单元以及与所述的现场执行机构相联接的电气控制单元所组成,3)网络及数据通讯子系统,包括和工业控制机相联接的Web服务器和数据服务器所组成的服务器组、路由器、因特网和远程终端,并与所述的数据处理与电气控制子系统相联接,组成远程传输及发布单元和远程监测终端,并设有第三方数据接口。

4)安全管理系统,由和现场执行机构相联接的安全备用电源,与主体设备相联接的就地控制箱及自动—手动切换装置所组成。

如图3所示,所述的监测与数据采集子系统由安装在水管道的压力变送器、流量计,安装在循环水箱、熟化搅拌罐、脱硫浆液储箱、酸化剂储箱的PH值监测仪、浓度监测仪、液位仪、热电偶,安装在粉料储仓的料位仪、压力变送器,安装在螺旋输送机前端的螺旋电子称,安装在烟道的气态污染物监测系统CEMS组成。所述的脱硫系统运行工艺数据采集装置和气态污染物监测系统CEMS中采用光电隔离装置。

如图3所示,所述的现场执行机构控制下列设备:风机、水泵、电动挡板、电动阀、电磁阀、螺旋输送机、泄压装置、声波振动仪和定量输送机。

图2中所示的作为控制系统的核心的数据处理单元中设有数据处理器,其中设有:1)用于对由数据采集系统采集的模拟数据进行计算、处理、统计的程序;设定了湿法烟气脱硫工艺系统各相关部位的流量、温度、压力、液位、浓度、料位、pH值的上限、下限,设定了烟气中SO2、NOx含量的上限,设有超限报警程序,向电气控制单元发出相应控制指令的程序,

2)设有数字量即各现场执行机构的开关量的连锁、联动程序,3)设有计算湿法烟气脱硫系统的运行参考数及环境效益和经济效益参数的程序,包括石灰或石灰石耗量、系统耗电量、耗水量、脱硫效率,4)设有用数字、棒图或曲线形式在终端上显示数据处理结果的程序。

如图3所示,所述的气态污染物监测系统CEMS包括设置在烟道一个以上部位的烟气SO2、NOx及含尘量监测和烟气的温度、流量、压力检测仪表。采用直接测量法,将光束直接照射到流动的烟气流上,按照各种气态污染物特征吸收光谱进行光谱分析来确定烟气中各种污染物的含量。

所述的远程监测终端包括:1)用于接收所有数据,监视湿法烟气脱硫系统运行状况,及每台设备的开启、关停状态,进行数据统计、打印报表的企业用户终端,2)专门用于监测气态污染物排放情况的环境监测终端。

3)用于接收所有数据,监视湿法烟气脱硫系统运行状况,进行数据统计,并可施实远程控制的远程控制终端。

试验证明,本发明的湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统功能完整,运行安全可靠,实现了对工艺过程的实时自动控制和远程监控。

Claims (7)

1.一种湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,其硬件系统包括工业控制机、PLC、服务器组、路由器、因特网、远程终端,其特征在于包括下列子系统:1)监测与数据采集子系统,包括与工业控制机相联接的脱硫工艺过程中的智能仪表及气态污染物监测系统CEMS,与PLC相联接的现场执行机构及模拟仪表组成的脱硫系统运行工况数据采集装置,2)数据处理与电气控制子系统,由和所述的监测与数据采集相联接的实时数据库、数据处理单元以及与所述的现场执行机构相联接的电气控制单元所组成,3)网络及数据通讯子系统,包括和工业控制机相联接的Web服务器和数据服务器所组成的服务器组、路由器、因特网和远程终端,并与所述的数据处理与电气控制子系统相联接,组成远程传输及发布单元和远程监测终端,并设有第三方数据接口。4)安全管理系统,由和现场执行机构相联接的安全备用电源,与主体设备相联接的就地控制箱及自动—手动切换装置所组成。
2.根据权利要求1所述的湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,其特征在于所述的监测与数据采集子系统包括安装在水管道的压力变送器、流量计,安装在循环水箱、熟化搅拌罐、脱硫浆液储箱、酸化剂储箱的pH值监测仪、浓度监测仪、液位仪、热电偶,安装在粉料储仓的料位仪、压力变送器,安装在螺旋输送机前端的螺旋电子称,安装在烟道上的气态污染物监测系统CEMS。
3.根据权利要求1或2所述的湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,其特征在于所述气态污染物监测系统CEMS包括设置在烟道一个以上部位的烟气SO2、NOx及含尘量监测和烟气的温度、流量、压力检测仪表及传感器。
4.根据权利要求1或2所述的湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,其特征在于所述的气态污染物监测系统采用直接测量法,将光束直接照射到流动的烟气流上,按照各种气态污染物特征吸收光谱进行光谱分析来确定烟气中各种污染物的含量。
5.根据权利要求1所述的湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,其特征在于所述现场执行机构控制下列设备:风机、水泵、电动挡板、电动阀、电磁阀、螺旋输送机、泄压装置、声波振动仪和定量输送机。
6.根据权利要求1所述的湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,其特征在于所述的数据处理单元中设有数据处理器,其中设有:1)用于对由数据采集系统采集的模拟数据进行计算、处理、统计的程序,设定了湿法烟气脱硫工艺系统各相关部位的流量、温度、压力、液位、浓度、料位、pH值的上限、下限,设定了烟气中SO2、NOx含量的上限,设有超限报警程序,向电气控制单元发出相应控制指令的程序,2)设有数字量即各现场执行机构的开关量的连锁、联动程序,3)设有计算湿法烟气脱硫系统的运行参考数及环境效益和经济效益参数的程序,包括石灰或石灰石耗量、系统耗电量、耗水量、脱硫效率,4)设有用数字、棒图或曲线形式在终端上显示数据处理结果的程序。
7.根据权利要求1所述的湿法烟气脱硫工艺监测和自动控制系统,其特征在于远程监测终端包括:1)用于接收所有数据,监视湿法烟气脱硫系统运行状况,及每台设备的开启、关停状态,进行数据统计、打印报表的企业用户终端,2)专门用于监测气态污染物排放情况的环境监测终端,3)用于接收所有数据,监视湿法烟气脱硫系统运行状况,进行数据统计,并可施实远程控制的远程控制终端。
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