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1、烟气脱硫毕业论文烟气脱硫工艺控制系统设计学 院: 信息科学技术学院专 业： 姓 名： 指导老师： 自动化黄 学 号： 职 称： 11021钟教授烟气脱硫毕业论文烟气脱硫工艺控制系统设计摘 要随着国家对环境保护的日益重视，有效地控制二氧化硫的污染已成为国家规划的一部分。本文在众多烟气脱硫方法中，选择了常用的湿式石灰石烟气脱硫技术，并对烟气脱硫系统的结构组成和原理进行介绍。根据湿式石灰石烟气脱硫工艺及方案，文中给出以参与采集数据与过程控制的可编程控制器（PLC）为现场控制级，通过以太网技术搭建集散式控制系统，并以MCGS组态软件实时监控系统的设计方案。其中，针对湿式石灰石-石膏烟气脱硫过程具有的大
2、惯性、时滞，非线性等特点，利用PLC的PID算法实现烟气脱硫中的吸收塔ph控制与流量控制。MCGS作为上位机软件提供友好的用户界面，实现了运行参数流程与列表数据显示。关键词：集散控制系统 可编程控制器 组态软件 PID控制ABSTRACTSince the authority gradually emphasized much on the environmental protection, the control of the SO2 emission had been further rigidified as a part of the state agenda. 12 A wet fl
3、ue gas desulfurization process which shares the widespread popularity, is presented among flue gas desulfurization technologies, and the structure, and principium of flue gas desulfurization system is also introduced. Base on limestone/gypsum wet flue gas desulfurization process character and featur
4、e, an implementation that PLC (Programmable Logic Controller) and Ethernet are constructed in DCS (Distributed Control System) architecture while configuration software MCGS is observing the system, is designed. For the limestone/gypsum wet flue gas desulfurization process with large inertia, delay,
5、 non-linear, PLC as the field layer is, acquire the data and control the operation via PID (Proportional Integral Differential)Algorithm that will achieve the function of ph control and flow control in the process. As is the PC configuration software, MCGS proves to be friendly to operator, controll
6、ing system operation and displaying process parameters.Key words: Distributed Control System Programmable Logic Controller Configuration software PID controller目 录摘要 ABSTRACT1绪论11.1烟气脱硫控制的意义11.2烟气脱硫技术的概述与选择11.3烟气脱硫的前景21.4烟气脱硫的发展状况22系统分析32.1工作原理32.1.1工艺流程32.2系统方案的比较52.3系统组成62.3.1湿式烟气脱硫主要系统功能及设备62.4 可
7、编程序逻辑控制器（PLC）介绍82.5 集散控制系统（DCS）简述92.6 本设计主要任务103系统控制设计113.1 控制原理113.1.1 控制原理概述113.1.2 控制原理的分析与选择114系统硬件设计144.1 集散系统设计144.1.1 系统功能总设计144.2 集散控制系统构成144.3 PLC设备的选型154.3.1 PLC机的选择154.3.2 PLC机的设置154.4 ph变送器、流量变送器的选择175软件设计185.1软件设计185.1.1 软件总体功能185.1.2 控制功能的完成185.2 软件的采集控制部分185.2.1 PLC的PID算法185.3 PLC程序输入
8、输出表205.4 MCGS系统组态软件215.4.1 MCGS简介215.4.2工程建立225.4.3 MCGS与PLC的通信256结论286.1本文的结论286.2本文的说明286.3本课题的展望28参考文献29附录30页码用罗马数字，宋体五号，居中谢辞42IV1 绪论1.1烟气脱硫控制的意义硫污染问题最早是发达国家面临的突出问题。工业革命以后，以煤炭火力发电厂为主，给空气环境带来严重的污染。如上世纪50年代英国的伦敦烟雾事件，北欧和美国酸雨对于森林和湖泊的破坏，纷纷引起了发达国家对于能源结构的改进的环境污染的治理1。我国能源消费结构以煤为主，是世界第一大煤炭生产和消费国。2005年，我国煤
9、炭消费量为21.4亿吨，占一次能源消费总量的68.7%，大量燃烧煤炭造成了严重的环境问题。据统计，全国二氧化硫排放总量的90%是由燃煤造成的，二氧化硫污染已成为主要的大气污染源，有三分之一的国土面积受到酸雨污染，生态环境、大气质量问题突出，已严重影响我国经济社会发展和人民生命健康1。随着城市化、现代化以及工业的发展，国民经济的持续快速发展 ,我国生产生活用电需求量、对能源的需求量也在迅速增长。能源的大量消耗，将会导致大量SO2及硫的污染物的生成 ,对我们以及我们赖以生存的环境产生了深刻的影响和损害。目前，随着人们环保意识的增强和国家排污总量收费政策，火电厂大气污染物排放标准等环保政策的强制执行
10、，燃煤电厂SO2排放的治理已势在必行2。能源生产部门既要实施高能高效的生产，同时也要满足该领域的环保指标，承担起经济发展中对环境不可推脱的责任。烟气脱硫，是一种应对能源燃烧生产中带来的污染的技术。成功的烟气脱硫技术，为人们在生活与发展中坚持人与自然的和谐提供了技术上的支持；同时也推进在工业、生产等领域的可持续发展。1.2 烟气脱硫技术的概述与选择烟气脱硫技术有:克劳斯法、石灰石-石膏法和今年来兴起的循环流化床等脱硫方法。目前，烟气脱硫技术(Flue Gas Desulfurization，简称FGD)又可分为湿法、干法、半湿法。表1.1 常用脱硫方法特点比较工艺碱原料副产品脱硫率湿式石灰-石膏
11、法CaCO3石膏8595%石膏法CaO石膏8595%干式亚硫酸回收法NaOHNa2SO49095%半湿法石灰炉内脱硫+水喷射法CaCO3水泥原料等7085%湿法脱硫是国际脱硫领域的主流，占全世界现有烟气脱硫装置总量的85% 左右，在电厂、冶金、化工行业一直占据中国大约80%的江山。当前已开发的湿法烟气脱硫技术主要有石灰石/石灰法、钠碱法、氨吸收法、氧化镁法等,其中石灰石/石灰法，占整个湿法烟气脱硫技术的36.7%3。干法烟气脱硫工艺均在干态下完成，无污水排放，烟气无明显温降，设备腐蚀较轻，但存在脱硫效率低，反应速度慢，石灰石利用率较低等问题4。而湿式石灰石-石膏脱硫方法是三种脱硫方法（湿法、干
12、法、半干法）中技术最成熟、实际应用最多、运行状况最稳定的脱硫工艺，也是现今发展较完善、用户较广泛的脱硫技术5。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术最早是由英国皇家化学工业公司提出的，经过近三十年的发展，目前它已成为世界上技术最成熟，实用业绩最多，运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫率在90%以上。该方法脱硫的基本原理是用石灰石浆液吸收烟气中的SO2，先生成亚硫酸钙，然后亚硫酸钙被氧化为硫酸钙，因而分为吸收和氧化两个过程，副产品石膏可回收利用，亦可抛弃处置。采用石灰石-石膏湿法脱硫的优点：技术成熟可靠，脱硫效率高达95%以上，有利于地区和电厂实行总量控制；单塔处理烟气量大，SO2脱除量大；适用于任何含硫量的
13、煤种的烟气脱硫；物质传递能力的增强，可一定程度地降低了系统的成本，标准设计烟气流速达到4.0m/s；对锅炉负荷变化的适应性强（30%100%BMCR）；设备布置紧凑减少了场地需求；处理后的烟气含尘量大大减少；吸收剂(石灰石)资源丰富，价廉易得；脱硫副产物（石膏）便于综合利用，经济效益显著11。1.3烟气脱硫的前景随着国家有关控制SO2排放的行政法令政策与标准日趋严格且逐步完善，加大行政政策指导作用，带动政府、企业及生产工业联合行动 12。根据火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点、关于加快火电厂烟气脱硫产业化发展的若干意见，燃用含硫量=2%或大容量机组(=200MW)电厂建设脱硫装置时必须
14、配备烟气脱硫系统。2004年全国燃煤机组装机容量为3.05亿千瓦，烟气脱硫机组容量为0.27亿千瓦，投资按700元/KW计算，需安装脱硫装置的火电机组保守地按2.5亿KW计算，总投资 =700x2.5=1750亿元。由此可见，电厂烟气脱硫技术在国内有着广泛的应用前景。1.4烟气脱硫的发展状况20世纪中后期，主要的工业发达国家颁布了防治大气污染的法规和标准，大大推动了烟气脱硫技术的发展。当今世界，无论烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，简称FGD）装置发展的速度、数量和容量，还是技术装备的水平，日本美国和德国均属于世界领先地位。迄今日本拥有FGD装备1800余套，总容量超过50000MW，其中石灰石湿法占95%以上；美国的烟气脱硫从20世纪70年代中期开始进入一个持续的快速发展时期，目前美国的FGD装机容量已超过150000MW，其中石灰石湿法占92%以上；欧洲的FGD技术以德国发展最为迅速，50MW以上的燃煤锅炉全部安装了FGD装置，德国90%以上的FGD装置采用石灰石-石膏法4。中国有50多家脱硫公司先后引进了德国、美国、日本等国的烟气脱硫技术装备，绝大部分是FGD石灰石-
