計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)一 尾氣脫硫工藝背景 整套工藝系統(tǒng)主要由五個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成 （1） 煙氣系統(tǒng) （2） SO2吸收系統(tǒng) （3） 工藝水和氨水制備系統(tǒng) （4） 硫酸銨分離系統(tǒng) （5） 壓縮空氣系統(tǒng)旁通擋板門原煙囪連接煙道濃縮塔脫硫塔克勞斯灼燒爐尾氣原煙氣擋板門增壓風(fēng)機(jī)干凈熱煙氣（1） 煙氣系統(tǒng) 圖為煙氣系統(tǒng)流程圖（2）SO2吸收系統(tǒng)SO2吸收系統(tǒng)是整個(gè)脫硫系統(tǒng)的核心，原煙氣在這里進(jìn)行脫硫反應(yīng)，成為凈煙氣排放到大氣。本系統(tǒng)較為復(fù)雜，可以分為兩個(gè)子系統(tǒng)：濃縮塔系統(tǒng)和脫硫塔系統(tǒng)。 濃縮塔系統(tǒng)約200的熱煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)后，進(jìn)入預(yù)洗滌塔（即濃縮塔），與來自脫硫塔的硫酸銨溶液并流接觸，煙氣被冷卻到7080并

2、除掉一部分灰塵進(jìn)入脫硫塔，同時(shí)由于硫酸銨溶液中水的蒸發(fā)而濃縮硫酸銨溶液，預(yù)洗滌塔循環(huán)液對(duì)SO2只是預(yù)吸收，其作用主要是煙氣降溫，除塵，吸收液濃縮結(jié)晶。從預(yù)洗滌塔中取出的濃縮液為含有35%硫酸銨濃度的溶液和少量煙塵，送往過濾系統(tǒng)再送到硫銨回收系統(tǒng)。脫硫塔系統(tǒng)：煙氣由濃縮塔通過連接煙道，進(jìn)入到脫硫塔中，在脫硫塔內(nèi)首先進(jìn)行脫硫反應(yīng)。脫硫塔底部持液槽內(nèi)的大量漿液（含有氨水/亞硫酸銨/硫酸銨漿液）被四臺(tái)脫硫循環(huán)泵送入到四層噴淋層的霧化噴嘴，霧化噴嘴將漿液霧化成細(xì)小的液滴，并向脫硫塔下方成霧罩形狀噴射，形成液霧高度疊加的噴淋區(qū), 下降的漿液霧滴與上升的煙氣形成逆向流，煙氣與噴淋的漿液在氣液相接觸界面產(chǎn)生化

3、學(xué)反應(yīng)，SO2氣體被大量吸收，煙氣得到凈化，同時(shí)，煙氣中的大部分的固體塵粒也被洗滌下來。經(jīng)凈化的煙氣再連續(xù)流經(jīng)兩級(jí)除霧器除去所含漿液霧滴，在每級(jí)除霧器的前后分別布置了清洗噴嘴，每個(gè)一段時(shí)間清洗噴淋水將帶走除霧器順流面和逆流面上的固體顆粒，防止除霧器結(jié)垢，同時(shí)補(bǔ)充原煙氣增濕帶走的水分，以維持漿液池的液位。為了維持塔內(nèi)的水平衡以及吸收硫酸銨氣溶膠，設(shè)置了一層工藝水層，專門用于補(bǔ)充工藝水，在補(bǔ)充過程中也直接將產(chǎn)生的氣溶膠以及逃逸的氨捕捉下來。在煙氣與脫硫漿液逆流接觸、洗滌過程中，SO2被漿液吸收，并發(fā)生如下總反應(yīng): SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3NH3+NH4HSO3=(NH4

4、)2SO3在塔底持液槽（氧化池）內(nèi)，亞硫酸銨被鼓入的氧化空氣氧化，生成硫酸銨： 2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 由于煙氣中氧氣含量很少，在沒有鼓入空氣時(shí)，循環(huán)吸收漿液主要是由SO2- 3、HSO3-和少量SO2- 4組成的緩沖液系統(tǒng)。而SO2- 3、HSO3-離子的存在，將會(huì)產(chǎn)生同離子效應(yīng)，降低SO2的吸收速率，需要氧化去除SO2- 3、HSO- 3。由于煙氣中本身所含的氧量不足以氧化SO2- 3、 HSO- 3，故在脫硫塔漿液池底設(shè)有脫硫氧化空氣排管，在脫硫過程中不斷向脫硫塔漿液池中鼓入空氣使HSO- 3和 SO2- 3離子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化生成硫酸銨。氧化風(fēng)通過塔底分布的

5、排管將氧化空氣送入到濃縮塔、脫硫塔的底部，在紊流的作用下，空氣流被分散成微細(xì)的氣泡并充分混合在漿液中，大大增加氣液接觸界面，保證氧化反應(yīng)高速率完成。循環(huán)漿液濃縮塔脫硫塔連接 煙道濃縮塔循環(huán)泵取出液泵硫酸銨漿液脫硫塔循環(huán)泵循環(huán)漿液工藝水除霧器沖洗水脫硫取出液泵氧化空氣氧化空氣垂直除霧器沖洗水凈煙氣 克勞斯煙氣氨水制備系統(tǒng)煙氣系統(tǒng)氨水工藝水系統(tǒng)硫酸銨分離系統(tǒng)SO2吸收系統(tǒng) 下圖為SO2吸收系統(tǒng)框圖3） 工工藝水和氨水制備系統(tǒng)廠區(qū)自來水真空泵來水工藝水槽工藝水泵除霧器水泵工藝水除霧器沖洗水泵工藝水系統(tǒng)： 脫硫工藝水系統(tǒng)的功能如下：氨水制備和吸收塔工藝水噴淋層用水水平和垂直除霧器沖洗脫硫場(chǎng)地沖洗各種其

6、他用水·FGD停運(yùn)時(shí)，所有漿液設(shè)備及管道進(jìn)行自動(dòng)反沖洗。4）氨水制備系統(tǒng)：本脫硫系統(tǒng)所用的脫硫劑為液氨，密封罐車送來的液氨經(jīng)卸氨泵儲(chǔ)存在液氨儲(chǔ)槽中，經(jīng)過液氨汽化器氣化和調(diào)壓裝置減壓（從約1.6MPa減到0.3MPa）后，氨氣與循環(huán)氨水在混合器中充分吸收混合進(jìn)入氨水制備槽與工藝水配制成濃度為20 %氨水。在氨水制備槽旁邊設(shè)了一個(gè)氨水緩沖槽，氨水泵從此槽中將濃度較為固定（20 %）的氨水加入到脫硫塔循環(huán)漿液中，氨水與循環(huán)的部分吸收液混合進(jìn)入脫硫塔，也可直接將氨水加入脫硫塔和濃縮塔漿液池中氨水制備系統(tǒng)流程框圖工藝水液氨儲(chǔ)罐液氨汽化器液氨罐車吸收區(qū)氨水泵氨水緩沖槽氨水制備槽5）硫酸銨分離系統(tǒng)

7、： 本工程由于原煙氣中含有單質(zhì)硫磺顆粒，為確保硫酸銨產(chǎn)品的質(zhì)量，本工藝特意在硫酸銨回收系統(tǒng)前增設(shè)了一臺(tái)微孔過濾器。即SO2吸收系統(tǒng)取出液泵將濃縮塔出來的硫銨溶液送至微孔過濾器，過濾后較純的硫酸銨溶液進(jìn)入濃縮進(jìn)料槽，用漿液泵送至蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。硫銨料液在單效蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，通過蒸發(fā)循環(huán)泵和加熱器，用來自廠區(qū)的蒸汽（0.60.65MPa）將硫銨溶液蒸發(fā)結(jié)晶，使料液產(chǎn)生含固量20的結(jié)晶體，然后料液通過硫銨取出泵送入稠厚器，結(jié)晶出含固量40的結(jié)晶漿液，送入離心機(jī)進(jìn)行分離，母液返回濃縮進(jìn)料槽，出料的硫銨晶體（含水率3）送至中間倉(cāng)，最后硫銨產(chǎn)品經(jīng)計(jì)量后，包裝外運(yùn)。硫銨蒸發(fā)系統(tǒng)加熱器出來的干凈蒸汽冷凝水收集在冷

8、凝水罐，經(jīng)冷凝水泵送回鍋爐房。5）壓縮空氣系統(tǒng) 壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)置1個(gè)10m3和1個(gè)1m3的儲(chǔ)氣罐分別作為工藝壓縮空氣和儀用壓縮空氣的氣源。 工藝用壓縮空氣主要是脫硫塔和濃縮塔用氧化空氣、微孔過濾器用。 經(jīng)凈化后無(wú)油，無(wú)水的儀用壓縮空氣，用于脫硫裝置所有氣動(dòng)操作的儀表和控制閥門等裝置。二，模塊選型要求根據(jù)測(cè)點(diǎn)清單及AI的二線/四線接法合理經(jīng)濟(jì)的選擇硬件模塊，要求測(cè)點(diǎn)按120%的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行配置。采用分布式網(wǎng)絡(luò)，接口模塊為IM153-1,通訊采用PROFIBUS通訊，上位機(jī)采用CP5611通訊。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行硬件組態(tài)I/O類型統(tǒng)計(jì)表1.S7-300機(jī)柜的選擇 選用S7-300的DIN導(dǎo)軌作為主機(jī)架和中

9、央擴(kuò)展機(jī)架、2個(gè)擴(kuò)展機(jī)架。 可以切割成任意尺寸2.電源（PS）模塊的選擇PS307：5A電源模塊輸出電流5A 輸出電壓24VDC有斷、短路保護(hù)單相交流電源連接（額定輸入電壓120/230VAC，50/60HZ）安全隔離符號(hào)EN60 950 原因：100MA（AI）*7+100MA（AI-RTD）*2+100MA（AO）*2+130MA(DI)*8+80MA(DO)*4=2460MA 2460MA*120%=2950MA=2.95A<5A3.CPU模塊的選擇 CPU3154.接口模塊的選擇IM360一個(gè)，IM361兩個(gè) 原因：模塊數(shù)=AI*7+AI-RTD*2+AO*2+DI*8+DO*4

10、=23 機(jī)架數(shù)=23/8<3 選擇3個(gè)機(jī)架 IM360放在主機(jī)架上連接擴(kuò)展機(jī)架上的IM3615.AI模塊的選擇AI8*16 4個(gè)通道中的8點(diǎn)輸入可編程診斷可編程診斷中斷帶有極限監(jiān)控功能的兩個(gè)通道 可編程極限中斷原因：AI模塊數(shù)=49/8<7 故選7塊6AI-RTD模塊的選擇AI8*RTD 4個(gè)通道8個(gè)輸入可編程診斷 可編程診斷中斷8 個(gè)通道帶有極限監(jiān)控功能可編程極限中斷可編程掃描循環(huán)結(jié)束中斷 7.AO模塊的選擇 AO8*12 一個(gè)組中8個(gè)輸入 原因：AO模塊數(shù)=13/8<2 故用兩塊模塊8.DI模塊的選擇 DI16*DC24V帶硬件和診斷終端 16點(diǎn)輸入 適用于開關(guān)和 2/3

11、/4 線BERO(接近開關(guān)) 2 個(gè)防短路的傳感器電源對(duì)傳感器可適用外部冗余電源 Sensor supply (Vs) O.K. (傳感器電源(Vs) O.K.)狀態(tài)指示燈LED 組故障 LED 可編程的診斷 可編程的診斷中斷 可組態(tài)的硬件中斷可編程的輸入延時(shí) 原因：模塊數(shù)=121/16<8 故選用8塊9.DO模塊的選擇 DO16*DC24V/0.5A 16 個(gè)輸出點(diǎn)帶隔離8 點(diǎn)為一組 0.5A 輸出電流24 VDC 額定負(fù)載電壓 適用于電磁閥 直流接觸器和指示燈10.通訊模塊的選擇采用分布式網(wǎng)絡(luò)，接口模塊為IM153-1,通訊采用PROFIBUS通訊，上位機(jī)采用CP5611通訊。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行硬件組態(tài)11.安全柵的選擇選擇隔離式安全柵隔離式安全柵 采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價(jià)格較貴，但它性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來了更大的受益： 1.由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來極大方便。 2.對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。 3.由于信號(hào)