PLC技術(shù)在焦?fàn)t脫硫脫硝工段中的應(yīng)用

黃浩濱

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大量的煤炭被開(kāi)采利用。在煤炭利用的過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣污染所帶來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越突出，由其是在焦?fàn)t燒焦過(guò)程中所產(chǎn)生的煙氣嚴(yán)重的影響到了空氣的質(zhì)量水平引起了人們的廣泛關(guān)注，很多專家學(xué)者對(duì)焦?fàn)t煙氣治理進(jìn)行了深入的研究。本文以某焦化廠脫硫脫硝工段中PLC的應(yīng)用為例，從焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝出發(fā)，通過(guò)對(duì)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝PLC控制系統(tǒng)的軟硬件選擇與實(shí)現(xiàn)，對(duì)PLC技術(shù)在焦?fàn)t脫硫脫硝工段中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，希望通過(guò)本文的研究為焦?fàn)t煙氣治理工作的開(kāi)展提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);焦?fàn)t脫硫;脫硝工段;應(yīng)用

一、焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝概述

（1）焦?fàn)t煙氣脫硝工藝概述。焦?fàn)t煙氣脫硝工藝的流程如下：首先焦?fàn)t煙氣經(jīng)焦?fàn)t煙囪分煙道進(jìn)行SCR（選擇性催化還原技術(shù)）系統(tǒng)入口;然后進(jìn)入還原劑噴射系統(tǒng);接下來(lái)，經(jīng)過(guò)還原劑噴射系統(tǒng)的煙氣經(jīng)導(dǎo)流板、整流格柵進(jìn)入煙氣預(yù)處理裝置;接著進(jìn)入催化劑層;最后經(jīng)SCR系統(tǒng)出口進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，至此整個(gè)脫硝工藝結(jié)束。在整個(gè)煙氣脫硝工藝過(guò)程中，氮氧化物的還原是核心，還原劑采用的是高濃度氨水，還原過(guò)程為：首先由高壓泵對(duì)氨水加壓;經(jīng)加壓后的氨水進(jìn)入汽化器，在混合器中汽化后的氨水與空氣混合;混合氣經(jīng)噴氨格柵、整流格柵進(jìn)入催化劑層，在催化劑層對(duì)煙氣中的氮氧化物進(jìn)行催化，生成水和氮?dú)狻?/p>

（2）焦?fàn)t煙氣脫硫工藝概述。焦?fàn)t煙氣脫硫工藝的流程如下：焦?fàn)t煙氣經(jīng)脫硝系統(tǒng)進(jìn)入煙氣再熱器，經(jīng)二次加熱后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行脫硫，經(jīng)脫硫后的煙氣再次進(jìn)入煙氣再熱器后經(jīng)煙囪排出。

（3）脫硫脫硝系統(tǒng)入出口煙氣含量在線檢測(cè)參數(shù)：SO2、NOx：0～5000mg/Nm3，煙塵：0～2000mg/Nm3，O2：0～25%Vol，溫度：0～400℃，壓力：-10～10KPa，流速：0～30m/S，流量：0～50萬(wàn)m3/h，濕度：0～50%，無(wú)數(shù)傳輸裝置<兩個(gè)DTU傳輸>，以太網(wǎng)光纖。

二、焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝PLC控制系統(tǒng)的軟硬件選擇

（1）硬件選擇。案例焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的硬件包括西門子S7_412_5H PN/DP主PLC、ET200遠(yuǎn)程站輸入/輸出模塊、ARD2F型電機(jī)保護(hù)器、Y_LINK型鏈接接器、兩臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)。硬件構(gòu)成如下圖所示：

焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)硬件構(gòu)成示意圖

控制室的兩臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行連接，一臺(tái)作為操作員工控機(jī)使用，一臺(tái)作為工程師工控機(jī)使用，與企業(yè)管理層辦公計(jì)算機(jī)共同形成以太網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表對(duì)煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的各種設(shè)備和介質(zhì)狀態(tài)信息進(jìn)行采集，并將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸?shù)絇LC，PLC通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)信息的運(yùn)算與處理，生成相應(yīng)的指令信號(hào)，并傳輸?shù)较嚓P(guān)設(shè)備，由執(zhí)行系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作。

（2）軟件選擇。案例焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的工控機(jī)采用的是聯(lián)想工控機(jī)，軟件采用的是WinCC7.0 SP2，Step7 5.5 SP4版本。在編輯方式上采用的是Step7軟件的語(yǔ)句表、梯形圖等方式。工程師通過(guò)編寫程序?qū)/O點(diǎn)分配到DB數(shù)據(jù)塊的各個(gè)通道上，在WINCC變量表上建立起與DB數(shù)據(jù)塊相應(yīng)的鏈接。采用該種編輯方式有利于對(duì)I/O點(diǎn)通道的更改和程序的擴(kuò)展，不需要對(duì)畫(huà)面變量鏈接和WINCC的變量表鏈接進(jìn)行更改，即可對(duì)I/O點(diǎn)通道進(jìn)行更改、對(duì)程序進(jìn)行擴(kuò)展，只需要對(duì)DB數(shù)據(jù)塊相應(yīng)的通道進(jìn)行重新分配即可。

（3）人機(jī)界面。案例焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的人機(jī)界面采用的是WINCC軟件，其主要功能包括：報(bào)表打印、趨勢(shì)顯示、報(bào)警記錄、歷史曲線、重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、電氣設(shè)備工作狀態(tài)的顯示，以及對(duì)風(fēng)機(jī)、電機(jī)的啟停操作等。通過(guò)WINCC畫(huà)面上信操作監(jiān)視人員可以執(zhí)行對(duì)相關(guān)工藝設(shè)備的遠(yuǎn)程操作。通過(guò)WINCC分級(jí)操作權(quán)限上位軟件對(duì)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行監(jiān)控，有利于操作人員設(shè)定與優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)備的控制參數(shù)，操作人員通過(guò)操作工控機(jī)監(jiān)控軟件可以讀取各個(gè)檢測(cè)儀表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在一臺(tái)操作員站上同時(shí)對(duì)多幅不同的畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控。

（4）通信。案例焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝控制系統(tǒng)控制器與I/O之間采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線連接，與工程師站、操作員站之間的通信采用的是以太網(wǎng)連接。當(dāng)煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障或主風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障的時(shí)候，系統(tǒng)通過(guò)硬接線的方式將故障信號(hào)傳輸給液壓交換機(jī)系統(tǒng)，液壓交換機(jī)系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并將停止運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)傳輸給煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)，煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)執(zhí)行停機(jī)或降低工作負(fù)荷操作。

三、焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝PLC控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（1）煙道系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)與脫硫脫硝系統(tǒng)翻板閥、煙道閘板閥聯(lián)鎖，如果風(fēng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，將關(guān)閉主煙道翻板閥，焦?fàn)t煙道 閘板閥三個(gè)閥門和旁路翻板閥將自動(dòng)打開(kāi);如果風(fēng)機(jī)處于工作狀態(tài)，系統(tǒng)則自動(dòng)打開(kāi)主煙道翻板閥，煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，新增焦?fàn)t煙道閘板閥和旁路翻板閥快速關(guān)閉。

（2）噴氨系統(tǒng)。當(dāng)熱風(fēng)爐啟動(dòng)之后，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)氨水蒸發(fā)器閥門，并根據(jù)脫硝塔進(jìn)出口處氮氧化物的濃度檢測(cè)值，牟氨水的輸送量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以滿足脫硝量的需求;當(dāng)噴氨停止時(shí)，氨水輸送系統(tǒng)及熱風(fēng)爐則自動(dòng)關(guān)閉，脫硝系統(tǒng)工作停止。

（3）系統(tǒng)聯(lián)鎖與運(yùn)行。對(duì)脫硫塔底液位的控制采用的是單回路調(diào)節(jié)控制模式，當(dāng)液位大于1.5m時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并減小調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度;當(dāng)脫硫塔底液位低于0.9m時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并增大調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。對(duì)環(huán)流氧化器溶液PH值的調(diào)節(jié)同樣是采用單回路調(diào)節(jié)控制模式，當(dāng)環(huán)流氧化器溶液PH值低于5時(shí)，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度自動(dòng)增大;當(dāng)環(huán)流氧化器溶液PH值高于6時(shí)，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度自動(dòng)減小。上、中段洗滌槽液位及其對(duì)應(yīng)的管道電動(dòng)切斷閥之間為聯(lián)鎖關(guān)系，當(dāng)洗滌槽液位低于低液位時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并自動(dòng)打開(kāi)電動(dòng)閥;當(dāng)洗滌槽液位高于高液位時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)閥。

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