200MW機組煙氣脫硫DCS控制系統應用

1 工程概況
　　茂名熱電廠5號機組（1×200MW）煙氣脫硫工程采用石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝，FGD裝置由廣東省電力設計研究院設計并提供設備，采用濕式強制氧化、石灰石石膏回收工藝。本工程5號機組煙氣脫硫裝置（FGD）工藝系統主要由石灰石粉儲存及漿液制備系統、煙氣系統、SO，吸收系統、事故漿液及排放系統、石膏脫水及儲存系統、工藝水和冷卻水系統、GGH吹掃蒸汽系統、壓縮空氣系統等組成。其中石灰石粉儲存及漿液制備系統、石膏脫水及儲存系統、工藝水系統、壓縮空氣系統按兩臺機組共用設計。每套脫硫裝置的煙氣處理能力為相應鍋爐100％ BMCR工況時的煙氣量，脫硫效率按大于91％設計。對設計煤種工況作全面性能保證，對校核煤種工況保證脫硫率，FGD裝置可用率不小于98％。為確保脫硫系統在運行及事故狀態時不影響發電系統本身的運行，每套脫硫系統均設置100％煙氣旁路。5號機組設置獨立的脫硫增壓風機，對5號機組原引風機不作改動。
2 DCS系統的介紹
2．1系統概況
　　茂名熱電廠5號機組煙氣脫硫工程（FGD）的控制系統采用新華控制工程有限公司生產的XDPS-400分散控制系統，實現對機組的數據采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）以及事故追憶（SOE）等功能。5、6號機組脫硫系統及公用系統采用一套DCS系統，公用系統應能在DCS所有操作員站上監控并設置操作權限。DCS系統主要包括3個操作員站、冗余控制總線、冗余CPU及I／O模件、1個歷史站 1個工程師站、3個打印機、電源1冗余切換裝置等。DCS系統的電源由專用的電源柜提供UPS和APS兩路電源，在斷電的情況下UPS能保證供電。工程師站配置一臺彩色激光打印機。在FGD控制室內能實現FGD正常工況下的監視和調整、緊急事故處理和在就地值班人員的協助下實現FGD啟停。
　　FGD的控制室沒有設置BTG盤和聲光報警系統，所有的報警都在CRT上顯示，聲音報警由CRT發出。
2．2 #5號機組煙氣脫硫工程DCS系統組成
　　FGD的主要項目由SCS、DAS、MCS系統構成。
2．2．1 MCS系統
　　FGD的MCS控制系統主要有9套。其中增壓風機入口壓力調節系統1套、旋流器入口壓力調節控制系統3套、石膏漿液回收罐液位調節控制系統2套、石膏厚度自動調節控制系統2套、石灰漿液PH值調節控制系統1套。
a．石灰漿流量調節系統
　　石灰漿流量調節系統碰到的問題是由于吸收塔漿液進行化學反應時有很大的無效腔、很長的遲延時間、很強的非線性，所1以使得PH值成為很難控制的系統，所以一定保證就地儀表測量準確性，盡量實現穩定的控制。
b．旋流器入口壓力調節
　　5號機組及公用系統共有兩臺旋流器，1其人口壓力分別由兩臺石膏排出泵及兩臺廢水旋流器給給料泵控制入口壓力，由于這種工藝比較簡單，沒有其它的變量影響。彼調量，所以入口壓力能夠很好的被控在設定值上，共波動范圍基本上在±1Pa之內。其原理圖見下圖。

c．石膏漿液回收罐液位自動調節
　　石膏漿液回收罐液位的影響因素有很多，回收罐入口有由廢水旋流器、濾液泵、脫水區排水坑、石膏旋流器等多根進水管道，而且進水管的管徑并不相同，所以每根進水管對水位的影響并不相同。這個調節回路最難處理的是無法判斷回收罐有沒有進水，因為石膏旋流器至回收罐的管道沒有設計回收罐的入口門。如果回收罐沒有進水，那這個調節系統將是無法調節的，而且有可能造成變頻泵長期在低轉速范圍內運行，這是不允許的，所以我們在回路中增回了一條如果測量水位與設定值相差1米，控制系統切回手動運行。
d．石膏厚度自動調節
　　石膏厚度自動調節控制系統也是一個單回路的調節系統，但是由厚度測量儀送給DCS的信號不穩定，有時甚至有幾十毫米的波動，所以我們在控制回路中增回了一條濾波邏輯，從而控制很穩定。
e．增壓風機入口壓力控制系統
　　增壓風機控制系統以增壓風機的人口壓力作為控制變量。在熱態調試和168期間，增壓風機入口壓力沒有投入自動，所有的自動參數都沒有整定。
f．MCS運行情況
　　投運以來，總的來說5號機組及公用系統經過參數整定后的自動調節系統都能投入自動運行，但是PH值及石膏厚度自動調節控制精度不是很理想，我們相應增加了濾波邏輯從而控制穩定。
2．2．2 SCS系統
　　SCS主要項目有：GGH系統順控，循環泵系統順控，除霧器系統順控，石膏漿排漿泵系統順控，地坑泵系統順控，石灰石漿液輸送泵系統順控，事故漿液泵順控，脫水系統順控，漿液回泵順控，濾液泵順控等，運行過程中順控出現的問題及解決方法如下：
a.GGH系統順控
　　#5爐脫硫裝置系統投入條件中的#5爐GGH主控變頻器和副控變頻器的狀態信號都消失時， #5爐煙氣旁路擋板快開到80％， 爐膛負壓波動幅度大，嚴重影響#5機組的安全運行， 經修改邏輯在#5爐GGH主控變頻器和副控變頻器的信號后增加一個30秒滯后復位定時器， 從半年的運行情況來看，修改后的組態邏輯成功解決了以上故障，提高了#5爐脫硫裝置的穩定性。
b．濾液泵順控
　　#5、#6爐脫硫裝置公共系統濾液泵在運行中發現當濾液泵運行時，還可以發出啟動信號貝0導致順控啟動無法執行下去，誤報故障信號；同理，當濾液泵停止時，還可以發出停止信號則導致順控停止重復執行。針對以上缺陷，在濾液泵A、B液位聯鎖順控啟動和停止的條件中加入該濾液泵的運行狀態信號，從而消除了故障，提高了濾液泵的順控水平，提高了#5、抖6脫硫控制系統得穩定性。
c·石膏漿排漿泵系統順控
　　#5爐吸收塔石膏漿液排出泵A、B變頻器、#5爐吸收塔石膏漿液回收泵A、B變頻器在調閘停止運行后輸出保持停止時設定值，存在泵再次啟動時頻率無法直接控制。修改組態，用泵的運行狀態信號取反作為復位信號，使泵停止后變頻器輸出復位為設定的低限值，當泵再次啟動后頻率從低限值開始增加，便于運行人員控制泵的頻率，從而保證了石膏漿液排出泵正常運行。
2．2．3 DAS系統
　　為了保證FGD系統的安全運行，脫硫系統的重要過程參數進入DAS系統進行監視。主要的參數如下：
a．煙氣系統：
　　5號鍋爐煙氣從引風機后的主煙道引出，經增壓風機升壓進入GGH，經降溫后進入5號爐吸收塔。煙氣在吸收塔內通過漿液洗滌去除SO2，經除霧器除去煙氣中的液滴后，再次進入GGH升溫至大于80～C，從GGH出來的煙氣接人5、6號爐公用煙道經新煙囪排入大氣。主要監視的參數有進出口煙氣的SO2和O2煙氣溫度、煙氣流量、壓力和脫硫效率等。
b．吸收塔系統：
密度及流量測量、pH值測量儀、吸收塔液位。
c．出現問題解決方法
密度計測量管路及PH值測量管路容易堵塞，所以采取改進安裝方式，把管路由水平安裝改成垂直安裝，平時運行加強沖洗。
3 結束語
　　現在國家環保政策越來越嚴格，火力發電廠實行節能減排是當前最重要的工作。茂名熱電廠5號機組（1×20OMW）煙氣脫硫工程采用石灰石一石膏濕法煙氣脫硫投運以來大大減少了S02的排放量，隨著#5、6機組脫硫實現雙投以后將為茂名的藍天工程作出突出貢獻。