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基于PROFIBBUS-DP的火电厂脱硫控制系统的设计

主题:脱硫工艺 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-02-20

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脱硫烟气论文范文

脱硫工艺论文

目录

  1. 脱硫工艺:烟气脱硫

(1.河南机电高等专科学校机电工程系,河南 新乡 453002;2.金龙精密铜管集团股份有限公司,河南 新乡 453002)

摘 要:针对当前我国火电厂脱硫技术自动化水平不高、脱硫率较低等问题,设计了一套基于PROFIBBUS-DP技术的火电厂脱硫控制系统,具有实时性强,能够实现信息管理(MIS)和实时监控(SIS)等特点.应用于河南豫新发电厂,脱硫效率达到80%以上,实现了减排效果.

关键词:PROFIBBUS-DP技术;脱硫控制系统;SO2浓度;PLC;减排

中图分类号:TK323;X701.3 文献标识码:B 文章编号:0439-8114(2013)07-1666-03

Desulfurization Control System Design of Thermal Power Plant Based on the PROFIBBUS-DP

SONG Juan1,LI Ming1,FAN You-feng2

(1.Department of Mechanical and Electronic Engineering, Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453002,Henan, China; 2. Golden Dragon Precise Copper Tube Group Inc., Xinxiang 453002, Henan, China)

Abstract: The thermal power plant desulfurization technology level was old, the desulfurization rate was low. Thus, a set desulfurization control system based on the PROFIBBUS-DP technology was designed. The system has good real-time, can realize the information management (MIS) and real-time monitoring (SIS), and is applied to Yuxing power plant of Henan. It showed that the system can improve the desulfurization efficiency, reduce concentration of SO2 and dust emission effectively, achieve the emission reduction effect.

Key words: PROFIBBUS-DP technology; desulfurization control system; the concentration of SO2; PLC; emission reduction

随着我国工业的迅猛发展,生产力水平得到了大幅提高,但大气污染日益严重,空气质量进一步恶化,已对人类的生存安全构成威胁.其中,环境酸化已成为当今世界严重的环境问题之一,SO2也成为我国大气污染的重要来源.我国SO2的排放量中大约有90%来源于燃煤[1],而电力生产主要是火电,占全国发电总量的75%左右,而火电中约85%又是煤电[2].烟气脱硫(FGD)是控制SO2排放最有效的途径.针对我国火电厂脱硫技术自动化水平不高、脱硫率较低等问题,设计了基于PROFIBBUS-DP的火电厂脱硫控制系统,采用先进的半干法烟气脱硫工艺,以PLC为控制核心,运用数字PID控制方法,通过工业网络PROFIBBUS-DP实现上位机与下位机之间的通信,实现了火电厂脱硫的自动化控制.

1 烟气脱硫系统工艺流程分析

目前世界各国已开发并应用的烟气脱硫技术多达200多种,主要分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫3种[3].结合中电投河南豫新发电厂新建2×300 MW烟气脱硫工程的实际情况,设计采用循环悬浮式半干法烟气脱硫工艺.该工艺主要以CaO作为吸收剂,与水混合制成石灰浆后以雾状喷入反应器中与SO2充分反应.为了达到脱硫效果和整个脱硫系统的稳定运行,反应器内的温度要保证在最佳反应温度范围内,反应器的压差也要始终保持在负压差.系统主要包括制浆系统、反应区、除尘系统3部分,工艺流程如图1.该系统设计处理量为3 000 mg/m3,河南豫新发电厂1号机组排放烟气参数如表1.经过烟气脱硫系统烟气排放符合《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011),SO2浓度小于200 mg/m3,灰尘浓度小于30 mg/m3[4,5].

2 烟气脱硫控制系统的选择

随着工业控制的迅速发展,传统的集中分散型控制系统(DCS)仍然是模拟量处理,整个系统的测量精度、控制速度和自我诊断能力具有一定的局限性.目前,以现场总线构成的控制系统——现场总线控制系统(FCS)成为论文范文控制系统,具有现场通信、开放式等特点.PROFIBBUS总线作为众多现场总线技术之一,具有实时性强,能够实现信息管理(MIS)和实时监控(SIS)等优点[6].根据火电厂设备分散、工艺要求复杂等特点,提出一种以PROFIBBUS-DP总线为主的火电厂脱硫控制系统,结构图如图2.

脱硫工艺:烟气脱硫

3 烟气脱硫系统硬件设计

3.1 系统硬件选型

结合烟气脱硫系统工艺流程,考虑到发电厂的粉尘浓度高、噪声污染相当严重等实际环境情况,上位机选用研华工控机PIC-610,其配置有5个PCI插槽,1个PCIE X1插槽,1个PCIE X16插槽,3个RS-232串口,1个RS-422/485串口.并且配有板卡固定条和防震托架,能够承受恶劣环境中常见的冲击、振动和尘土,非常适合于现场的实际应用.下位机选取西门子S7-300,该控制器具有模块化扩展功能,设计紧凑,并有DP口可与现场总线连接.分析整个系统工艺流程,下位机输入多为模拟量,输出也有数字量和模拟量,考虑到I/O口余量,结合运行速度、通信接口等因素,选择CPU314-2DP并扩展SM323 DI16/DO16bit、SM334 AI/AO4*12、SM331 AI8*12bit等输入输出模块.

3.2 传感器选型

整个烟气脱硫系统需检测量有烟气温度、SO2浓度、反应塔出入口压力以及冷却水和石灰浆液的流量、液位等.依据传感器能够与PLC连接方便,系统设计选择HY-2100 投入式液位变送器、MF5000电磁流量计、SBWZ-2260热电阻温度传感器、WT500-SO2检测仪、FWP-T20X压力变送器、WMY2012-B液位计.

4 系统软件设计

4.1 上位机软件设计

系统软件包括上位机监控界面和下位机PLC控制程序两部分.上位机采用WinCC组态软件,是为了便于操作,能有效地进行人机对话[7].监控界面主要由登录界面、反应塔监控、脱硫准备、分离床料循环系统等监控界面组成.可以完成数据采集、数据处理、流程控制、数据显示、过程报警等功能.烟气脱硫系统各个环节的工艺数据以及运行状态显示在上位机上,操作人员可以看到整个烟气脱硫系统的运行情况,也可以以报表的形式存档打印,便于操作人员进行工艺分析或故障查找.图3为反应塔监控界面.

4.2 下位机软件设计

下位机PLC采用编程软件STEP7中的梯形图实现.用户程序由开始、主程序、子程序、中断程序等组成.主要有反应塔工作、石灰浆准备、烟道系统等子程序.每个程序都是相互独立的,不会受到上位机故障和停机的影响,方便了技术人员安装、调试和维护.编写每段PLC程序包括硬件组态与地址分配、逻辑控制功能、模拟量控制及算法实现、与工控机的通讯实现.其主程序PLC流程如图4.

5 烟气脱硫系统算法研究

在设计SO2浓度、温度控制、压力控制方案时应采用串级控制系统,SO2浓度是整个烟气脱硫系统中最主要的控制参数,降低其浓度至标准值是设计脱硫系统的主要目的.对SO2浓度的控制可采用MATLAB的SIMULINK建模和软件环境来实现计算机仿真,根据控制要求,并按照上述PID参数整定步骤,得到SO2浓度随时间变化的控制曲线如图5.分析得到采用PID控制器控制SO2浓度总体为192.598 mg/m3,可以达到控制效果.

6 小结

针对中电投河南豫新发电厂的现场实际情况,设计了基于PROFIBBUS-DP的火电厂脱硫控制系统,在实际应用中实现了SO2排放浓度小于 200 mg/m3、粉尘排放浓度小于30 mg/m3的要求,脱硫效率达到80%以上,获得了良好的减排效果.

参考文献:

[l] 袁莉莉.半干法烟气脱硫技术研究进展[J].山东化工,2009, 38(8):19-22,25.

[2] 石在玉.火电厂脱硫存在问题及工艺选择方法探讨[J].上海电力,2008(3):238-241.

[3] 黄东生,王荣恩,汤楚贵.烧结烟气脱硫技术探讨[J].烧结球团,2008,33(3):6-10.

[4] 蒋文举.烟气脱硫脱硝技术手册[M].北京:化学工业出版社,2006.

[5] 谷 林.200 MW火电机组烟气脱硫控制系统[J].电力环境保护,2006(3):32-35.

[6] 程启明,郑 勇.火电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术中的关键控制系统[J].上海电力学院学报,2007,23(2):141-146.

[7] 廖常初.西门子人机界面触摸屏组态与应用技术[M].北京:机械工业出版社,2006.

[8] 唐贤伦,仇国庆,李银国,等.基于MATLAB的PID算法在串级控制系统中的应用[J].重庆大学学报(自然科学版),2005, 28(9):61-63.

总结:这篇脱硫烟气论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。

脱硫工艺引用文献:

[1] 烟气脱硫论文范文 关于烟气脱硫本科论文怎么写2万字
[2] 烟气脱硫论文范文 烟气脱硫方面有关本科毕业论文范文2万字
[3] 烟气脱硫和燃煤锅炉学年毕业论文范文 关于烟气脱硫和燃煤锅炉类论文例文2万字
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