600MW机组烟气脱硫DCS控制系统的应用

600MW机组烟气脱硫DCS控制系统的应用
摘要：介绍了600MW机组石灰石——石膏湿法烟气脱硫工程的工艺流程，重点阐述了DCS系统的控制策略及投运以来出现的问题和解决方法。

关键词：脱硫湿法热控系统FGD
一、工程概况
华能营口电厂二期（2×600MW）烟气脱硫工程采用石灰石--石膏湿法烟气脱硫工艺，即湿式强制氧化、石灰石石膏回收工艺。

本项目烟气脱硫装置（FGD）工艺系统主要由烟气系统、烟气吸收系统、GGH吹灰系统、石灰石卸料除尘系统、石灰石制浆系统、事故浆液及排放系统、真空皮带脱水系统、工艺水和冷却水系统、压缩空气系统等组成。

每套脱硫装置的烟气处理能力为相应锅炉100% BMCR工况时的烟气量，脱硫效率按大于91%设计。

对设计煤种工况作全面性能保证，对校核煤种工况保证脱硫率，FGD装置可用率不小于98%。

为确保脱硫系统在运行及事故状态时不影响发电系统本身的运行，每套脱硫系统均设置100%烟气旁路。

二、DCS系统的介绍
1.系统概况
华能营口电厂二期（2×600MW）烟气脱硫工程（FGD）共用一套分散控制系统（FGD-DCS）（控制器的设置按机组独立配置），在机组集中控制室及脱硫综合楼控制室对脱硫系统进行集中监视和控制，FGD-DCS的功能包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）以及事故追忆（SOE）等。

FGD控制室放置2台操作员站，完成FGD的启停、正常运行、全部监视与调整以及异常与事故工况下的报警与处理；另2台操作员站位于机组控制室，在脱硫系统运行稳定后可在机组控制室对脱硫装置进行监控。

在FGD控制室内能实现FGD正常工况下的监视和调整、紧急事故处理和在就地值班人员的协助下实现FGD启停。

2.烟气脱硫工程控制系统FGD-DCS系统组成
FGD-DCS的主要由模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、数据采集系统（DAS）构成。

2.1模拟量控制系统（MCS）
2.1.1增压风机入口压力控制
增压风机入口压力控制是一个单回路的压力控制系统，在投入自动时（手动
时静叶开度为0%）把烟气压力的测量值设为其设定值，控制输出值为增压风机静叶开度。

由于本工程的增压风机为两台静叶可调的轴流风机，所以为了确保其运行安全，控制系统将同时考虑两台增压风机的平衡控制问题。

2.1.2入塔石灰石浆液量的控制
主控制回路
石灰石浆液闭环控制回路按照脱硫塔入口的SO2量控制脱硫塔的供浆量。

该闭环回路的设定点的基础是一个计算值，这个计算值乘上第二个调节回路——脱硫塔内浆液PH值调节回路的输出值，作为供浆量调节回路的设定点。

进入脱硫塔的SO2量乘上脱硫系数KO以及脱硫效率后，是脱硫塔所需的石灰石进料量，也是主调节回路的设定值；系数KO可由操作员进行改变，它实际上是CaCO3/SO2以及石灰石活性系数和CL含量对CaCO3/SO2的影响量具体体现，一般在首次调试后设置为固定值，只有在改变了锅炉燃煤煤种或脱硫剂品质后才进行改变。

脱硫效率按下列公式计算：
SO2脱硫效率=（SO2 FGD入口-SO2 FGD出口）/ SO2 FGD入口。

副控制回路
上面提出脱硫塔浆液的PH值闭环控制回路可以影响一定范围内的供浆量。

PH值闭环回路的设定值可由操作人员调整，输出限制在一定范围内。

小流量控制
由于浆液管道的防沉淀及堵塞的特点，石灰石浆液管线的流体需要一个最低流速；当进入脱硫塔的SO2量小于一定值时，所需的石灰石管道的流速也将小于最低要求流速。

为了不出现上述情况，在小流量情况下采用简单的两位控制：当脱硫塔的PH值大于设定点+0.1时，将完全停止供浆，供浆量调节器设为手动，阀门全关并对供浆管线进行冲洗；当PH值小于设定点-0.1时，将按照一个手动设置的最小流量设定值K2进行供浆，供浆量调节器设为自动。

2.1.3吸收塔内浆液浓度
吸收塔内浆液浓度是通过控制石膏浆液旋流器底流阀门的开关来控制的。

吸收塔排出的石膏浆液经过石膏浆液旋流器后分成两部分——顶流和底流；当吸收塔排出的浆液浓度大于固定的设定值时，底流浆液输送到真空皮带机制成石膏，反之，底流打回脱硫塔循环，直到浆液浓度达到设定值。

2.1.4旋流器入口压力调节
石膏浆液泵为石膏旋流器的入口提供稳定的压力以保证石膏浆液旋流器正常运行。

这是一个单回路调节系统，通过调节石膏浆液泵的转速达到稳定入口压力的目的。

当石膏浆液旋流器入口压力一定且密度大于设定值时，石膏浆液旋流器底流满足真空皮带机要求。

2.1.5石膏浆液回收罐液位自动调节
首先，由于石膏浆液回收罐进水管道很多，而且进水管的管径并不相同，所以每根进水管对水位的影响各不相同；其次，石膏旋流器至回收罐的管道未设计阀门，无法判断回收罐是否进水。

一旦没有进水，会造成变频泵长期在低转速范围内运行，所以在控制回路中增加了一个条件，如果测量水位与设定值相差1米，控制系统自动切换至手动运行。

2.1.6石膏厚度自动调节
由于厚度测量仪输出至DCS的信号很不稳定，有时会有几十毫米的波动，所以我们在这个单回路控制中增加了一条滤波逻辑，从而确保稳定的控制效果。

2.1.7石灰浆PH值调节系统
由于吸收塔浆液进行化学反应时会有很长的迟延时间以及很强的非线性，所以使得PH值成为很难控制的系统，这种情况下，现场测量仪表必须要保证其测量精度，以确保实现稳定的控制。

2.1.8MCS运行情况
自投运以来，经过参数整定后，各调节系统均能投入自动运行，但是PH值及石膏厚度自动调节控制精度不是很理想，我们相应增加了滤波逻辑从而控制稳定。

2.2顺序控制系统（SCS）
SCS系统主要包括：烟气系统、GGH系统顺控，循环泵系统顺控，除雾器系统顺控，石膏浆排浆泵系统顺控，排水坑系统顺控，石灰石浆液输送泵系统顺控，事故浆液泵顺控，脱水系统顺控，浆液回收泵顺控，滤液泵顺控等，运行过程中顺控出现的问题及解决方法如下：
2.2.1GGH系统顺控
当控制系统检测到GGH主控变频器和副控变频器的运行状态信号消失时，烟气旁路挡板快开到80%开度，这样造成炉膛负压波动幅度大，严重影响机组的安全运行，因此，控制逻辑中，我们在GGH主控变频器和副控变频器的运行状态信号后增加了一个30秒滞后复位定时器，实际运行情况表明，这样的修改成功解决了以上安全隐患。

2.2.2滤液泵顺控
在实际运行中发现，当滤液泵运行时，DCS系统会误发出启动信号，致使顺控启动无法执行下去，误报故障信号；同理，当滤液泵停止时，DCS系统会误发出停止信号，则导致顺控停止的命令重复执行。

针对以上缺陷，在滤液泵A、B液位联锁顺控启动和停止的条件中加入该滤液泵的运行状态信号，从而消除了故障，提高了滤液泵的顺控水平，提高了脱硫控制系统得稳定性。

2.2.3石膏浆排浆泵系统顺控
石膏浆液排出泵A、B变频器在跳闸停止运行后，其变频输出保持在停止时的设定值，当泵再次启动时频率器无法直接控制。

通过修改组态，用泵的运行状态信号取反后作为复位信号，使泵停止后变频器输出复位为设定的低限值，当泵再次启动后频率从低限值开始增加，便于运行人员控制泵的频率，从而保证了石膏浆液排出泵正常运行。

2.3数据采集系统（DAS）
DAS连续采集和处理与脱硫系统有关的所有信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的运行信息，实现系统安全经济运行。

一旦FGD发生任何异常工况，将及时报警，提高系统的可利用率。

主要的参数如下：
2.3.1烟气系统
锅炉烟气从引风机后的主烟道引出，经增压风机升压后进入GGH，经降温后进入吸收塔。

烟气在吸收塔内通过浆液洗涤去除SO2，经除雾器除去烟气中的液体后，再次进入GGH升温至大于80度，从GGH出来的烟气接入公用烟道经烟囱排入大气。

主要监视的参数有进出口烟气的SO2和O2 烟气温度、烟气流量、压力和脱硫效率等。

2.3.2吸收塔系统：
包括密度及流量测量、PH值测量仪、吸收塔液位。

3.保证控制系统可靠性的措施
对于特别重要的部分采用双重或多重化冗余技术，提高系统可靠性。

如：DCS通讯、网络接口、控制器采用冗余配置，保护用的重要信号采用三取二、二取一的原则。

所有计算机系统设计有完善的自诊断功能。

控制系统双路供电，其中一路使用UPS电源。

分散控制系统的信号电缆采用计算机屏蔽电缆。

测量信号电缆与控制电缆和动力电缆分开敷设。

分散控制系统的I/O采用光电隔离措施或其它隔离措施。

人机接口（操作员站）冗余配置。

控制回路的控制器的配置和I/O信号分配中，按照某一控制器或通道板故障对FGD的安全运行的影响尽可能小的原则设计。

三、结束语
国家的环保政策日趋严格，火力发电厂实行节能减排尤为重要。

华能营口电厂二期（2×600MW）烟气脱硫工程采用石灰石一石膏湿法烟气脱硫投运以来大大减少了S02的排放量，为沿海城市营口的蓝天工程作出突出贡献。