大气污染与人们生活息息相关，它会直接造成人群死亡率增加，破坏生态系统，造成巨大经济损失。而火电厂、炼钢厂等工业所排放废气正是大气污染主要来源。鉴于此，国家有关部委制定了法规要求电厂增加脱硫系统。当前行业内对减排二氧化硫主要方法有：烟气脱硫。将锅炉烧煤后烟气通入石灰水中洗气，将硫产物吸收，石灰水洗气后加入氢氧化钠NaOH再生，这就是脱硫。目前应用较为广泛烟气脱硫工艺有：石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫、喷雾干燥法脱硫、烟气循环流化床脱硫、海水脱硫、电子束法脱硫。

2、湿法脱硫工艺简介

　　石灰石（石灰）—石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液。当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水磨制成吸收浆液。吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中二氧化硫与浆液中碳酸钙以及鼓入氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。其反应原理可下化学反应方程来描述：

CaCO3+SO2=CaSO3+CO2

2CaSO3+O2=2CaSO4

　　脱硫工艺系统由三个子系统组成：#1炉系统， #2炉系统和公用系统。其中#1炉系统与#2炉系统组成结构基本一样，分别负责来自1号和2号锅炉烟气脱硫任务，按功能分成烟道功能子系统和吸收塔功能子系统。公用系统是指#1炉和#2炉共同使用功能设备统称，按功能划分为公用辅助系统、石灰石卸料与磨制系统和废水处理系统等。

系统特点：

　　根据脱硫系统特点，整个控制系统也划分三个子系统，共采用三对西门子系列S7-300系列控制器组成冗余控制系统和网络，控制器西门子系列N以太网模块与100M以太网交换机直接相联。控制系统配置了三台操作员站和一台工程师站，采用双机热备运行方式。

　　脱硫DCS系统运行时需要与#1、#2锅炉DCS系统进行状态信号交流，从#1、#2过来到达脱硫DCS系统状态主要有：锅炉负荷、锅炉油枪工作状态、锅炉煤层工作状态、锅炉吹扫、锅炉MFT以及电除尘运行状态。从脱硫DCS系统传递到#1、#2锅炉DCS信号有：旁路挡板、原烟气挡板和净烟气挡板开关状态。这些信号都涉及到电厂锅炉运行，锅炉DCS与脱硫DCS之间接口采用硬接线方式。

　　#1炉和#2炉设备是相对独立，它们共同调用公用系统中石灰石供浆和石膏脱水子功能系统，#1炉与#2炉之间也存着连锁保护，这些#1炉、#2炉和公用系统控制器之间传递信号Modbus-TCP协议传输，节省了重复IO电缆铺设费用。

　　脱硫DCS系统主要实现功能有：数据采集系统（DAS），模拟量控制系统（MCS），组态软件和顺序控制系统（SCS）。

（1）数据采集系统（DAS）

　　数据采集系统按所选定数据采集前端设备采样速率，周期性采集和处理现场设备和工艺开关量和模拟量信息。并网络传输到上位机显示屏中显示，作为运行人员监视和操作现场设备依据。

数据采集系统基本功能有：数据采集、数据处理、屏幕显示、报警声光显示、事件记录和追忆、历史数据存储检索及打印、性能线计算等功能。

数据采集系统首先是采集卡周期性扫描外部测点状态，然后诸如正确性判断、工程量换算、限值判断等处理后，将处理过信息作为新数据写入数据库中。数据库乃数据采集系统核心，脱硫DCS系统拥有两个数据库：一个是控制器数据库，另一个是上位机数据库。上位机Modbus-TCP协议与控制器联接，按一定采样周期循环扫描控制器数据库变化，并同时对上位机数据库与画面显示进行更新。

（2）模拟量控制系统（MCS）

模拟量控制系统实现脱硫控制系统模拟量闭环调节功能，脱硫控制系统主要闭环调节回路有：增压风机入口压力调节、吸收塔液位自动调节、石灰石供浆流量调节，还有公用系统中滤饼厚度调节等。

　　● 增压风机入口压力调节

增压风机入口压力调节目使锅炉炉膛压力保持稳定。将锅炉正常运行时引风机出口压力作为增压风机入口压力调节设定值，测量实际运行压力，然后进行比较出偏差，偏差控制算法计算，出调节量作用增压风机调节导叶上，使增压风机入口压力稳定设定值附近。

增压风机入口压力闭环调节控制算法通常是PID调节，这种PID算法简单且能够满足工程要求。为了提高压力调节响应速度，将锅炉负荷作为前馈量引入到调节中，缩短了调节时间和减小了超调量。

　　● 吸收塔液位自动调节

高温烟气进入吸收塔反应后冷却和饱和作用会带走一部分水，使浆液变稠，脱硫吸收效果变差。这部分损失掉水，吸收塔上部除雾器冲洗系统进行补充。除雾器冲洗系统由32个电磁阀组成，每组8个，共四组。它们是按一定顺序轮流开关，两个工艺相邻阀门之间开启间隔时间则是依据吸收塔液位来进行调节。

　　● 石灰石供浆流量调节

　　石灰石供浆流量调节调节吸收塔内pH值，使烟气与石灰石浆液最适合pH值下发生化学反应，这是保证脱硫质量关键之处。

采用普通PID控制时，pH值具有较大滞后，控制效果并不理想。考虑到影响吸收塔pH值主要因数是烟气中硫元素与浆液中钙元素摩尔比，此脱硫系统中使用了串级PID控制思想。在引入了硫钙比闭环调节石灰石供浆流量调节后使系统反应速度和超调量等都有了较大改善。

硫元素和钙元素摩尔比不能直接测出，只能间接方式求出。脱硫系统安装有原烟气分析仪和烟气差压计，流体力学中伯努利方程计算可以粗略到烟气流量值，进一步算出硫摩尔数，将主控回路中输出作为修正系数算出与硫摩尔数对应钙摩尔数，现场安装石灰石浆液密度和供浆流量算出钙摩尔数，比较出偏差，经副控回路计算后作用供浆调节阀上。

　　● 滤饼厚度调节

　　石膏浆旋流后，底流将输送到真空皮带进行真空脱水，保证脱水效果，滤饼厚度要控制一定范围之内。滤饼厚度往往容易受到底流浆液密度和流量变化干扰，设立一个滤饼厚度调节降低操作人员手动介入操作频率，降低操作人员劳动强度。

滤饼厚度调节是测量滤饼厚度与工艺设定值做比较，进行偏差抑制PID运算，到输出作用真空皮带变频器上，以达到运行期望。其原理比较简单，采用常规PID算法即可。同时工程中应用了其他控制方法，譬如适当延长PID调节采样周期采用智能控制方法，都可以使系统稳定在一定范围之内，效果有了较大提高。

技术参数：

（1）系统容量

系统可配置80对控制器，80个操作员/工程师站/OPC站，网点数量可100个，输入/输出信道的数量可达到12000个。

（2）响应速度

·控制命令响应时间：≤1s

·调用新画面的响应时间：≤1s

·指令发出到控制单元回答显示时间：≤2s

·报警产生到画面显示和发出语音的时间：≤2s

（3）系统稳定性

·计算机监控系统平均故障间隔时间：＞25000h

·现地控制系统平均故障间隔时间：＞30000h

·系统可用性：≥99.97％

（4）适应环境及抗干扰能力

·环境温度：-5～45℃

·相对温度：10％～90％（无凝结）

·防尘能力：尘埃粒度＞0.5μ，个数＜10000粒/升

·抗振动及冲击能力：振动频率在5～200Hz，加速度5±0.5m/s2