火电厂脱硫控制系统选型分析

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摘要：文章结合火电厂脱硫控制系统的工艺技术，对常用的两种脱硫控制系统--DCS与PLC从网络、整体方案、组态维护与安全性几个方面进行了对比分析，希望为业内技术人员在控制系统的选型方面提供参考。

关键词：脱硫控制系统 DCS PLC

引言

目前由于人类环保意识的增强及人类生存发展的需要，国内外都在积极注重环境保护技术的发展及环保工程的实施，新建大型燃煤机组都设计有脱硫系统。以前的老机组都没有脱硫装置，以及未来的CO2 的减排控制等，根据国家对环保的要求必须对现有的发电机组进行污染物的排放控制，达到国家环保要求。火电厂锅炉在增加脱硫装置进行改造时，其控制系统要根据具体电厂及具体机组的特殊情况进行设计。

而对于脱硫控制系统复杂的工艺过程，选取适宜的控制系统对生产的安全性与经济性都有着十分重要的意义。下面文章即结合脱硫控制系统特点，对常用的DCS与PLC控制系统进行比较分析。

脱硫控制系统的特点

火电厂烟气脱硫主要是使用石灰石 (CaCO3）、石灰（CaO）或碳酸钠 (Na2CO3）等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这项技术比较成熟，脱硫效率高，通常可达90%～98％；机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收。在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰/石灰石――石膏法烟气脱硫工艺流程。

脱硫控制系统主要有下述两个个方面的特点：①控制对象相对于复杂的锅炉、汽机来说比较分散，多为电机、阀门与管道等的控制，并且不需要太多的保护，侧重于对时间的控制；②控制系统中多以开环控制为主，需要闭环控制的情况不是很多，对实时性要求也不高，且多以顺控为主。同时，因其作为电厂一个局部的控制系统，相对比较独立，并主要以开关量控制为主，辅以少量调节回路，所以，在选择控制设备的时候要尽可能利用其自身的资源与功能，使成本控制在一定范围之内。

通常，火电厂的脱硫控制系统应当包括数需采集和处理系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）与顺序控制系统（SCS）三个子系统。

2.1 数需采集和处理系统（DAS）

DAS的基本功能主要有数据采集与处理、显示、记录、机组性能计算和操作指导等，完成对脱硫控制系统工况与工艺运行参数、辅机运行状态等的监视；对阀门的启动、关闭与调节；对电动机等的开启控制等。

2.2 模拟量控制系统（MCS）

脱硫控制系统的MCS主要包括对石灰石浆液浓度、增压风机入口压力、浆液pH 值及出口烟气中SO2浓度、石膏浆液排出量及石膏脱水、吸收塔液位、灰石浆液池液位和工艺水箱液位等的控制与调节，通过对上述这些项目的控制以保证工艺过程的安全性与经济性。

2.3 顺序控制系统（SCS）

脱硫控制系统的SCS控制功能主要包括以下几个方面:烟气挡板控制功能、石灰石浆液制备系统功能、SO2吸收系统功能石灰石供浆系统功能、石膏脱水控制功能和排放系统功能等。

DCS与PLC控制系统的比较

结合脱硫控制系统的工艺条件与DCS、PLC控制系统各自的特点，我们可以从以下几个方面进行对比分析：

3.1 网络方面

DCS网络是整个系统的中枢神经，它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好。而PLC因为基本上都为个体工作，其在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上，PLC没有很好的保护措施。

3.2整体方案

DCS整体考虑方案，操作员站都具备工程师站功能，站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制，协调控制；而单用 PLC互相连接构成的系统，其站与站(PLC与PLC)之间的联系则是一种松散连接方式，做不出协调控制的功能。

3.3 组态维护

对各种工艺控制方案更新是DCS的一项最基本的功能，当某个方案发生变化后，工程师只需要在工程师站长将更改过的方案编译后，执行下装命令就可以了，下装过程是由系统 白动完成的，不影响原控制方案运行。系统各种控制软件与算法可以将工艺对象的控制精度提高。

而对于PLC构成的系统来说，工作量极其庞大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个 PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，最后再用专用的机器(读写器)一对一的将程序传送给这个PLC，在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本，而且极不利于日后的维护，在控制精度上也相差甚远。这就决定了通常在大中型控制项目中(500点以上)，基本不采用全部由PLC所连接而成的系统。

3.4 经济性

对于同一个脱硫控制系统，国产DCS平均每个点大概在900元左右，而国外品牌大概要1200元；PLC相对要便宜一些，大概为800元每点，其中包括通讯模块、CPU、I/O模块、系统机柜等软、硬件等。因此，综合对比起来，PLC控制系统的性价比要比DCS的要略高一些。

4、结语

综合上述分析，对于火电厂脱硫控制系统的选择可以结合实际情况需求，DCS在控制系统的安全可靠与维护方面的确占有很大的优势，然而如果系统控制的点数不是很多，则PLC控制系统的性价比要相对更高一些。然而，对于脱硫控制系统的选型并不是一个孤立考虑的问题，必须要结合全厂整体规划进行统筹考虑。