S7-300 PLC在電除塵器煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)中的應(yīng)用

彭宇泉

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

S7-300 PLC在電除塵器煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)中的應(yīng)用

彭宇泉

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

介紹了SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的工藝，以及利用S7-300 PLC編程實(shí)現(xiàn)SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的控制流程及要求。

SO3煙氣調(diào)質(zhì)；溫度控制調(diào)節(jié)；電除塵器配套設(shè)備

隨著國(guó)家對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，許多電除塵器都無(wú)法適應(yīng)當(dāng)今的排放要求，受場(chǎng)地限制，要想提高電除塵器的除塵效率，同時(shí)又滿足現(xiàn)場(chǎng)改造條件的約束，一種新型技術(shù)—SO3煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)就在各電廠除塵系統(tǒng)中得到了逐步的應(yīng)用。

1 SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)概述

SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)是通過(guò)調(diào)整煙氣或煙氣粉塵的組分及一些物理特性，從而降低粉塵比電阻值或改變粉塵的物理化學(xué)特性，提高電除塵效率的裝置。煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用，徹底改變了傳統(tǒng)電除塵設(shè)備被動(dòng)適應(yīng)粉塵、工況參數(shù)的除塵技術(shù)模式，是電除塵技術(shù)的革命性革新。

SO3煙氣調(diào)質(zhì)整套系統(tǒng)由三部分組成（如圖1）：

（1）儲(chǔ)硫罐區(qū)。該區(qū)的主要作用是將固態(tài)硫磺熔化為液態(tài)硫磺，并由變頻器控制硫磺泵輸送液態(tài)硫磺。

（2）生成器區(qū)。該區(qū)主要由變頻器控制離心風(fēng)機(jī)輸送干凈空氣，再由空氣加熱器加熱到一定溫度，液態(tài)硫磺遇到高溫空氣燃燒產(chǎn)生SO2，再通過(guò)轉(zhuǎn)化塔（內(nèi)含催化劑五氧化二釩）轉(zhuǎn)化成SO3。

（3）注入器區(qū)。該區(qū)的主要作用是將生成器區(qū)產(chǎn)生的SO3注入除塵器入口的煙道，與煙氣中的粉塵相結(jié)合。

圖1 SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)圖

2 控制部分

整套系統(tǒng)采用MPI總線進(jìn)行通信，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2：硫罐區(qū)采用一臺(tái)S7-300 CPU314控制，MPI地址為2；生成器區(qū)采用一臺(tái)S7-300 CPU314控制，MPI地址為3；操作員站使用Wincc組態(tài)軟件，采用西門子CP5611通信卡與PLC之間進(jìn)行通信，MPI地址為4；生成器區(qū)配有就地施耐德XBTGT6330觸摸屏，MPI地址為5。

2.1 PLC之間的通信

硫罐區(qū)PLC與生成器區(qū)PLC之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為了保證通信的及時(shí)性和可靠性，在硫罐區(qū)PLC調(diào)用Step7自帶功能塊SFC67 — X-PUT和SFC68 — X-GET，采用了單邊編程方式實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)CPU之間的MPI通信。同時(shí)采用心跳檢測(cè)技術(shù)判斷通信是否正常，即兩臺(tái)CPU中都有一個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生源，該數(shù)據(jù)產(chǎn)生源每秒變化一次，如果任何一臺(tái)CPU在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到對(duì)方的數(shù)據(jù)變化，則可判斷通信失敗。

圖2 FGC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 溫度PID調(diào)節(jié)

溫度控制是整套系統(tǒng)的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。要想使燃燒產(chǎn)生的SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率高，轉(zhuǎn)化塔的入口溫度就必須控制在410℃左右。硫磺的燃燒又是一個(gè)放熱過(guò)程，因此轉(zhuǎn)化塔入口溫度就主要與加熱器出口溫度和進(jìn)硫量有關(guān)，而溫度控制又是一個(gè)滯后的過(guò)程，為了將轉(zhuǎn)化塔入口溫度穩(wěn)定在410℃左右，以達(dá)到更高的轉(zhuǎn)化率，在這里使用了串級(jí)PID調(diào)節(jié)，如圖3。將轉(zhuǎn)化塔入口溫度作為主PID調(diào)節(jié)的反饋值，空氣加熱器出口溫度作為副PID調(diào)節(jié)的反饋值，利用PLC模擬量輸出控制THYRO-A可控硅調(diào)功器，由可控硅調(diào)功器控制加熱器加熱，以改變加熱器出口溫度，最終達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)化塔入口溫度的目的。通過(guò)反復(fù)測(cè)試以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，這種串級(jí)PID調(diào)節(jié)方式能保證轉(zhuǎn)化塔入口溫度穩(wěn)定在410℃左右，SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率在95%以上。

圖3 溫度PID調(diào)節(jié)

2.3 進(jìn)硫量-風(fēng)量PID調(diào)節(jié)

設(shè)定需要注入的SO3濃度，本文引進(jìn)了鍋爐負(fù)荷信號(hào)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，要處理的煙氣量也會(huì)隨之變化，要使煙氣中SO3的濃度保持穩(wěn)定，硫流量也會(huì)做出相應(yīng)的變化，此時(shí)為了保證硫磺能獲得足夠的氧氣充分燃燒，相應(yīng)的風(fēng)量也會(huì)變化，如圖4。整個(gè)控制過(guò)程是根據(jù)鍋爐負(fù)荷的變化作相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到既節(jié)能又穩(wěn)定的效果。

圖4 進(jìn)硫量-風(fēng)量PID調(diào)節(jié)

進(jìn)硫量PID調(diào)節(jié)—在PLC程序OB35中調(diào)用PID控制塊FB41，由PLC模擬量輸出控制ABB-ACS350系列變頻器，再由變頻器控制硫磺泵，以達(dá)到設(shè)定的硫流量。

風(fēng)量PID調(diào)節(jié)—在PLC程序OB35中調(diào)用PID控制塊FB41，由PLC模擬量輸出控制ABB-ACS510系列變頻器，再由變頻器控制離心風(fēng)機(jī)，以達(dá)到設(shè)定的風(fēng)量。

3 結(jié)語(yǔ)

作為電除塵器的配套設(shè)備，SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)可以改變粉塵的性質(zhì)，使電除塵器能夠更多地獲得比較容易收集的粉塵，從而提高電除塵器的除塵效率。

SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)采用S7-300PLC控制，整套系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、節(jié)能，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低，可根據(jù)鍋爐變化自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行。

目前，首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)已經(jīng)在華潤(rùn)電力登封有限公司2#爐成功投運(yùn)，這標(biāo)志著我國(guó)已全面掌握SO3煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)，為提高電除塵器除塵效率又增加一重要途徑。通過(guò)用戶實(shí)際運(yùn)行表明，增加SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)后，高壓運(yùn)行參數(shù)有了明顯的提高，二次電壓普遍比改造前增加10～20kV；從電氣參數(shù)可以看出，注入SO3后，改變了煙氣的性質(zhì)，降低了粉塵的比電阻，增大了粉塵的導(dǎo)電性和荷電能力，使得電除塵器能更好地收集粉塵。經(jīng)過(guò)測(cè)試，增加SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)后，除塵效率提高到99.83%，深受用戶好評(píng)。

[1]崔堅(jiān)，李佳，楊光.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005，12.

[2]原永濤，林國(guó)鑫，等.火力發(fā)電廠電除塵技術(shù)應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，10.

Application of S7-300 PLC in Flue Gas Conditioning System of Electrical Precipitator

PENG Yu-quan

X701

A

1006-5377（2016）01-0047-02