文/张晓春

摘要：火力发电为我们的发展提供了大部分电量，但是火力发电厂带来的空气污染也在越来越严重的影响我们的日常生活，而分散控制系统随着科技的进步其在控制工程方向的优势越来越显著，所以本文考虑将分散控制系统应用到烟气的脱硫工程之中，通过对分散控制工程的介绍和烟气脱硫工艺的分析，将分散控制工程应用其中，从根本上加强对烟气脱硫工程的控制效果，降低火电厂产生的烟气中的二氧化硫的含量，使其减轻对大气的污染，同时也保护了环境。

【关键词】 烟气脱硫 分散控制 湿法脱硫

1 引言

人类社会从工业革命之后发生了翻天覆地的变化，人类的生活水平得到的极大提高，但是同时也带来了一个不容忽视的问题—环境污染，其中与每个人息息相关的大气污染最为严重。近些年来我国雾霾天气频繁发生，严重影响到人们的健康。引起大气污染，形成酸雨污染水资源的二氧化硫是罪魁祸首。众所周知的是我国年耗煤量排名世界第一，加之我国整体煤炭利用率不高，导致由二氧化硫引起的污染日益严重。据统计我国由二氧化硫污染造成的损失为1100 亿元，而且逐年增长。

我国消耗的煤炭有超过四分之一用于火力发电中。我国的火电厂排放的二氧化硫占中国排放总量的一半左右，因此如果要改善大气状况，控制二氧化硫的危害，就需要对火电厂排出的气体进行脱硫处理。随着技术的进步，采用了分散控制系统的烟气脱硫方法脱硫效率比较高，正在被广泛的应用。

2 分散控制系统

生产过程从手工到半自动化再到全自动化得到了巨大的发展。人们生产出各种仪器仪表用来对生产的过程进行调节和控制，在计算机的到广泛应用之后，自动化的概念得到了完善。逐渐的形成了由一台电脑控制所有对象和功能集中控制系统，随着生产过程的进一步发展，很多情况下一台电脑已经不能够及时的对生产过程进行控制，因此又出现了分散控制系统。分散控制系统时一种将计算机技术应用到生产实践之中来管理操作分散控制生产过程的新型控制技术。

分散控制系统开发提高了企业对生产过程的控制，降低了人的工作强度，同时还能使单个设备获得的经济效益增大。分散控制系统的应用使得工艺的可靠性有了保证；便于企业对员工进行培训，使员工对整个工艺认识加深；为企业的管理人员做出重大决策提供参考；节省不必要的开支，提高劳动效率。

分散控制系统的构成：

（1）总体来看，分散控制系统的硬件部分由管理操作应用的工作站、通信网络和现场控制站构成。如图一所示。其中，工作站又包括：用于进行系统维护和监视的工程师站；用于对数据点进行操作和数据完成情况进行监视的操作员站；实现历史数据保存、报表打印、历史趋势显示和事故追忆的历史站。现场控制站主要用于对实时信号进行采集并处理，生成控制策略，同时拥有可靠性的保障和网络通信功能。通信网络使的分散控制系统的各部分链接到一起，完成信息的实时传递。为保证整个系统的可靠性，电源、控制站和通信网络的配置都有冗余。

（2）分散控制系统的软件部分主要由实施多任务操作系统、数据通信软件、数据库管理系统以及各种应用软件组成。

（3）分散控制系统采用模块化的结构设计，可以根据自身的实际需求来自由的组合软硬件。分散控制系统的一个显著特征就是实现了功能分层。在分散控制系统之中，信息从下到上集中，从上到下分散，这就是其基本结构。分散控制系统之所以能够被广泛应用，与其具有的特性密不可分：采用的是阶梯控制系统，在水平和垂直方向上分级，每个级再划分各自的范围，分工合作，将信息反馈到上级，再把命令传递到下级；将现场总线控制系统的控制级从过程控制级转移到现场控制级，达到分散的效果；每一个组成部分都是一个自治系统，拥有各自的功能，通过各自之间的协调完成整个大系统的任务；采用标准的接口，方便与计算机的网络连通，及时更新数据信息等。

3 烟气脱硫系统的工艺原理

3.1 工艺简介

随着人们对火力发电厂对大气污染的认识的加深，越来越多的人投入到改善火力发电工艺的事业中。尤其是在欧美一些发达国家，在他们先进制造技术的带动下，脱硫技术也得到提升。目前主要采用的脱硫技术有燃烧前脱硫、燃烧过程中脱硫、燃烧完成后的烟气脱硫。目前为止得到广泛应用的烟气脱硫技术有：

3.1.1 海水脱硫

海水脱硫技术的原理是将火电厂产生的带硫烟气通入盛有海水的池子，利用海水来吸收并中和烟气中的二氧化硫，最终再将生成的可溶解的硫酸盐排到大海中。海水整体偏碱性，能够吸收酸性物质，同时生成的硫酸盐也是海洋中本省就大量存在的物质，如此就不会对环境造成污染了。

3.1.2 喷雾干燥脱硫

喷雾干燥脱硫法使用的是把石灰乳进行喷雾吸收烟气中的二氧化硫从而达到清除的目的。将雾化之后的石灰乳与烟气混合充分，生成的硫酸钙和亚硫酸钙，同时烟气中所含的热量随着水分的蒸发而消失，最终形成的干灰从塔的下部排出。

3.1.3 氨水洗涤法脱硫

氨水洗涤法与喷雾干燥法有些类似，采用氨水作为吸收剂，最终生成的是硫酸铵化肥。刚排出的烟气冷却到90 度左右后过滤掉其中的细微固体颗粒后输送到洗涤器中；然后喷洒氨水，吸收烟气中的二氧化硫，再在脱硫洗涤器中经过洗涤工艺生产出高浓度的硫酸铵溶液排出。

3.2 湿法脱硫的主要工艺流程

从锅炉引风机排出的烟气，通过脱硫层压风机以及换热器降温后，送入吸收塔，烟气与石灰石浆液接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及加入的空气进行充分的化学反应，生成二水石膏。脱硫后的净烟气依次经过除雾器出去水滴，再经过烟气换热器加热升温后，通过原有的烟囱排入大气，完成脱硫工艺。

4 分散控制系统在烟气脱硫工程中的应用

4.1 控制范围

分散控制系统的优越性使其在烟气脱硫工程中也得到了广发的应用。采用了纷繁控制系统的烟气脱硫工程可以很好的实现对整个过程中的烟气系统、空气氧化系统、吸收系统、废水排放系统、石膏脱水系统等的运行情况适时监控预警；对于系统中的关键组成设备如电机风门以及供电回路进行顺序控制；对重要的工艺参数进行连锁保护和闭环控制。

4.2 控制水平

分散控制系统应用进来之后，主要通过计算机对烟气脱硫的过程进行监控和调节，特殊情况的预警和事故的报警。

4.3 控制系统构成

控制系统设有两个操作员站以及一个工程师站；分散控制系统采用分层设计，根据功能的重要程度分为两层；多套脱硫设备共同使用一样的制造石灰浆系统。

4.4 控制功能

4.4.1 数据采集系统

在控制烟气脱硫的过程中，技术人员通过分散控制系统将实时信息数据进行汇总，同时根据不同工序的需求建立数据库存储数据，使得管理者可以对整个脱硫过程的进行有整体的把握。在某一工序出现问题的时候，可以第一时间发现并处理，保证了整个脱硫工程的安全运行。

4.4.2 模拟量控制系统

分散控制系统可以控制模拟量：调节风机入口的压力，保证锅炉内的压力在一个恒定的状态范围内变化，避免因为系统出现偏差而导致的脱硫效率下降，从而间接的保护了环境；调控吸收塔内液位的高低，烟气温度比较高，排出塔的同时带走了大量的水分，影响到脱硫的效果，控制系统可以通过对除雾器开关的控制来及时的调节塔内的液位，保证脱硫效率；控制石灰浆的流量，由于烟气在适当PH 值时与石灰浆的反应最充分，所以需要通过控制石灰浆的量来控制PH 值在合适的范围内变化；调整滤饼的厚度，充分与烟气反应的石灰浆最终经过滤饼进行脱水处理，为确保其能够充分的进行脱水，所以需要控制滤饼的厚度。

4.4.3 顺序控制系统

分散系统的顺序控制功能是首先由技术人员对设备进行监控并控制系统的阀门和电机，继而出发设备的连锁保护。顺序控制系统能够实现几乎所有设备的智能控制，根据设备的功能分成功能组和次级功能组，这样就减小了工作人员的手工操作过程，减轻工作负担的同时降低的出错的概率。

4.4.4 热工保护

分散处理单元具有对整个系统进行热工保护的功能：脱硫系统出现异常问题的情况有进出口的压力骤变、增压风机与换热器失效、浆泵数量太少、烟气挡板没有及时打开等，如果出现这些情况，热工保护装置就会及时的停运同时打开旁路挡板，让烟气经过旁路直接排放出。

4.5 仪表测量

4.5.1 主要检测仪表

为避免溶有二氧化硫的水把烟囱壁腐蚀坏，通入脱硫设备的烟气的温度至少要达到120 度，但是同时需要避免吸收塔里边的石灰浆温度超高，通入脱硫设备的烟气的温度不能超过180 度，所以在烟气的入口处需要安装温度检测装置。在工程应用中也需要对二氧化硫、烟气的浓度，进出口的压力，烟气中固体颗粒的浓度等数据使用相应的仪器进行测量，保持监控。

4.5.2 仪器的设定规则

考虑到安全性，测量的结果必须真实可靠，特殊的信息采用多重测量的方式收集。例如吸收塔内液体的多少、石灰浆的PH 值、水箱内水的多少等都需要测量两次来确定数据。

5 结束语

分散控制系统应用到烟气脱硫工程之后，使得整个烟气脱硫系统的管理朝着智能化的方向前进，有效的降低了工人的劳动强度和操作失误率的同时也使得系统的可靠性得到提高。采用分散控制系统也使烟气脱硫工程的脱硫率大大提高，从而降低了对环境的污染，很好的促进了可持续发展。

参考文献

[1] 冯玲, 杨景玲. 烟气脱硫技术的发展及应用现状[J]. 环境工程,1997,15(2):19-24.

[2] 湿法烟气脱硫系统的安全性及优化[M].北京: 中国电力出版社,2004.

作者单位

陡河发电厂 河北省唐山市 030600