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煙氣脫硫畢業(yè)論文煙氣脫硫工藝控制系統設計學院:信息科學技術學院專業(yè)：姓名：指導老師：自動化黃學號：職稱：11021鐘教授煙氣脫硫畢業(yè)論文I煙氣脫硫工藝控制系統設計摘要隨著國家對環(huán)境保護的日益重視，有效地控制二氧化硫的污染已成為國家規(guī)劃的一部分。本文在眾多煙氣脫硫方法中，選擇了常用的濕式石灰石煙氣脫硫技術，并對煙氣脫硫系統的結構組成和原理進行介紹。根據濕式石灰石煙氣脫硫工藝及方案，文中給出以參與采集數據與過程控制的可編程控制器（PLC）為現場控制級，通過以太網技術搭建集散式控制系統，并以MCGS組態(tài)軟件實時監(jiān)控系統的設計方案。其中，針對濕式石灰石-石膏煙氣脫硫過程具有的大慣性、時滯，非線性等特點，利用PLC的PID算法實現煙氣脫硫中的吸收塔ph控制與流量控制。MCGS作為上位機軟件提供友好的用戶界面，實現了運行參數流程與列表數據顯示。關鍵詞：集散控制系統可編程控制器組態(tài)軟件PID控制煙氣脫硫畢業(yè)論文IIABSTRACTSincetheauthoritygraduallyemphasizedmuchontheenvironmentalprotection,thecontroloftheSO2emissionhadbeenfurtherrigidifiedasapartofthestateagenda.12Awetfluegasdesulfurizationprocesswhichsharesthewidespreadpopularity,ispresentedamongfluegasdesulfurizationtechnologies,andthestructure,andprincipiumoffluegasdesulfurizationsystemisalsointroduced.Baseonlimestone/gypsumwetfluegasdesulfurizationprocesscharacterandfeature,animplementationthatPLC(ProgrammableLogicController)andEthernetareconstructedinDCS(DistributedControlSystem)architecturewhileconfigurationsoftwareMCGSisobservingthesystem,isdesigned.Forthelimestone/gypsumwetfluegasdesulfurizationprocesswithlargeinertia,delay,non-linear,PLCasthefieldlayeris,acquirethedataandcontroltheoperationviaPID(ProportionalIntegralDifferential)Algorithmthatwillachievethefunctionofphcontrolandflowcontrolintheprocess.AsisthePCconfigurationsoftware,MCGSprovestobefriendlytooperator,controllingsystemoperationanddisplayingprocessparameters.Keywords:DistributedControlSystemProgrammableLogicControllerConfigurationsoftwarePIDcontroller煙氣脫硫畢業(yè)論文III目錄摘要.ABSTRACT.1緒論.11.1煙氣脫硫控制的意義.11.2煙氣脫硫技術的概述與選擇.11.3煙氣脫硫的前景.21.4煙氣脫硫的發(fā)展狀況.22系統分析.32.1工作原理.32.1.1工藝流程.32.2系統方案的比較.52.3系統組成.62.3.1濕式煙氣脫硫主要系統功能及設備.62.4可編程序邏輯控制器（PLC）介紹.82.5集散控制系統（DCS）簡述.92.6本設計主要任務.103系統控制設計.113.1控制原理.113.1.1控制原理概述.113.1.2控制原理的分析與選擇.114系統硬件設計.144.1集散系統設計.144.1.1系統功能總設計.144.2集散控制系統構成.144.3PLC設備的選型.154.3.1PLC機的選擇.15煙氣脫硫畢業(yè)論文IV4.3.2PLC機的設置.154.4ph變送器、流量變送器的選擇.175軟件設計.185.1軟件設計.185.1.1軟件總體功能.185.1.2控制功能的完成.185.2軟件的采集控制部分.185.2.1PLC的PID算法.185.3PLC程序輸入輸出表.205.4MCGS系統組態(tài)軟件.215.4.1MCGS簡介.215.4.2工程建立.225.4.3MCGS與PLC的通信.256結論.286.1本文的結論.286.2本文的說明.286.3本課題的展望.28參考文獻.29附錄.30謝辭.42煙氣脫硫畢業(yè)論文11緒論1.1煙氣脫硫控制的意義硫污染問題最早是發(fā)達國家面臨的突出問題。工業(yè)革命以后，以煤炭火力發(fā)電廠為主，給空氣環(huán)境帶來嚴重的污染。如上世紀50年代英國的倫敦煙霧事件，北歐和美國酸雨對于森林和湖泊的破壞，紛紛引起了發(fā)達國家對于能源結構的改進的環(huán)境污染的治理1。我國能源消費結構以煤為主，是世界第一大煤炭生產和消費國。2005年，我國煤炭消費量為21.4億噸，占一次能源消費總量的68.7%，大量燃燒煤炭造成了嚴重的環(huán)境問題。據統計，全國二氧化硫排放總量的90%是由燃煤造成的，二氧化硫污染已成為主要的大氣污染源，有三分之一的國土面積受到酸雨污染，生態(tài)環(huán)境、大氣質量問題突出，已嚴重影響我國經濟社會發(fā)展和人民生命健康1。隨著城市化、現代化以及工業(yè)的發(fā)展，國民經濟的持續(xù)快速發(fā)展,我國生產生活用電需求量、對能源的需求量也在迅速增長。能源的大量消耗，將會導致大量SO2及硫的污染物的生成,對我們以及我們賴以生存的環(huán)境產生了深刻的影響和損害。目前，隨著人們環(huán)保意識的增強和國家排污總量收費政策，火電廠大氣污染物排放標準等環(huán)保政策的強制執(zhí)行，燃煤電廠SO2排放的治理已勢在必行2。能源生產部門既要實施高能高效的生產，同時也要滿足該領域的環(huán)保指標，承擔起經濟發(fā)展中對環(huán)境不可推脫的責任。煙氣脫硫，是一種應對能源燃燒生產中帶來的污染的技術。成功的煙氣脫硫技術，為人們在生活與發(fā)展中堅持人與自然的和諧提供了技術上的支持；同時也推進在工業(yè)、生產等領域的可持續(xù)發(fā)展。1.2煙氣脫硫技術的概述與選擇煙氣脫硫技術有:克勞斯法、石灰石-石膏法和今年來興起的循環(huán)流化床等脫硫方法。目前，煙氣脫硫技術(FlueGasDesulfurization，簡稱FGD)又可分為濕法、干法、半濕法。表1.1常用脫硫方法特點比較工藝堿原料副產品脫硫率濕式石灰-石膏法CaCO3石膏8595%石膏法CaO石膏8595%干式亞硫酸回收法NaOHNa2SO49095%半濕法石灰爐內脫硫+水噴射法CaCO3水泥原料等7085%濕法脫硫是國際脫硫領域的主流，占全世界現有煙氣脫硫裝置總量的85%左右，在電廠、冶金、化工行業(yè)一直占據中國大約80%的江山。當前已開發(fā)的濕法煙氣脫硫技術主要有石灰石/石灰法、鈉堿法、氨吸收法、氧化鎂法等,其中石灰石/石灰法，占整個濕法煙氣脫硫技術的36.7%3。干法煙氣脫硫工藝均在干態(tài)下完成，無污水排放，煙氣無明顯溫降，設備腐蝕較輕，煙氣脫硫畢業(yè)論文2但存在脫硫效率低，反應速度慢，石灰石利用率較低等問題4。而濕式石灰石-石膏脫硫方法是三種脫硫方法（濕法、干法、半干法）中技術最成熟、實際應用最多、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，也是現今發(fā)展較完善、用戶較廣泛的脫硫技術5。濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫技術最早是由英國皇家化學工業(yè)公司提出的，經過近三十年的發(fā)展，目前它已成為世界上技術最成熟，實用業(yè)績最多，運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，脫硫率在90%以上。該方法脫硫的基本原理是用石灰石漿液吸收煙氣中的SO2，先生成亞硫酸鈣，然后亞硫酸鈣被氧化為硫酸鈣，因而分為吸收和氧化兩個過程，副產品石膏可回收利用，亦可拋棄處置。采用石灰石-石膏濕法脫硫的優(yōu)點：技術成熟可靠，脫硫效率高達95%以上，有利于地區(qū)和電廠實行總量控制；單塔處理煙氣量大，SO2脫除量大；適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫；物質傳遞能力的增強，可一定程度地降低了系統的成本，標準設計煙氣流速達到4.0m/s；對鍋爐負荷變化的適應性強（30%100%BMCR）；設備布置緊湊減少了場地需求；處理后的煙氣含塵量大大減少；吸收劑(石灰石)資源豐富，價廉易得；脫硫副產物（石膏）便于綜合利用，經濟效益顯著11。1.3煙氣脫硫的前景隨著國家有關控制SO2排放的行政法令政策與標準日趨嚴格且逐步完善，加大行政政策指導作用，帶動政府、企業(yè)及生產工業(yè)聯合行動12。根據火電廠煙氣脫硫關鍵技術與設備國產化規(guī)劃要點、關于加快火電廠煙氣脫硫產業(yè)化發(fā)展的若干意見，燃用含硫量=2%或大容量機組(=200MW)電廠建設脫硫裝置時必須配備煙氣脫硫系統。2004年全國燃煤機組裝機容量為3.05億千瓦，煙氣脫硫機組容量為0.27億千瓦，投資按700元/KW計算，需安裝脫硫裝置的火電機組保守地按2.5億KW計算，總投資=700x2.5=1750億元。由此可見，電廠煙氣脫硫技術在國內有著廣泛的應用前景。1.4煙氣脫硫的發(fā)展狀況20世紀中后期，主要的工業(yè)發(fā)達國家頒布了防治大氣污染的法規(guī)和標準，大大推動了煙氣脫硫技術的發(fā)展。當今世界，無論煙氣脫硫（FlueGasDesulfurization，簡稱FGD）裝置發(fā)展的速度、數量和容量，還是技術裝備的水平，日本美國和德國均屬于世界領先地位。迄今日本擁有FGD裝備1800余套，總容量超過50000MW，其中石灰石濕法占95%以上；美國的煙氣脫硫從20世紀70年