DCS系統(tǒng)在硫酸余熱發(fā)電過程中的應用.doc

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1、DCS系統(tǒng)在硫酸余熱發(fā)電過程中的應用發(fā)布時間：?2003-12-913:40:22??????趙群，唐文軍,劉彤軍，吳岡(黑龍江省科學院自動化研究所哈爾濱150090)摘?要：本文簡述了硫酸余熱發(fā)電的工藝流程，及工藝對系統(tǒng)控制的要求，并用DCS系統(tǒng)實現(xiàn)對硫???????酸廠、脫鹽水站、廢熱鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等的重要參數(shù)進行檢測，對鍋爐汽包、主蒸???????汽等實施有效控制，及用聯(lián)鎖控制確保系統(tǒng)正常安全運行的方法。關鍵詞：余熱；發(fā)電;DCS;HMI　1引言???目前在冶煉企業(yè)的正常生產(chǎn)中，有大量的副產(chǎn)品產(chǎn)生，如何變廢為寶，不浪費現(xiàn)有資源是企業(yè)提高經(jīng)濟效益的重要課題之一。硫酸

2、也是其中主要的副產(chǎn)品，而在硫酸生產(chǎn)過程中，伴有大量的熱量放出，產(chǎn)生的硫酸余熱溫度較高，保持在750℃～950℃之間，硫酸生產(chǎn)廢熱利用的好壞，不僅影響企業(yè)的經(jīng)濟效益，也是衡量生產(chǎn)裝置技術和管理水平高低的一個重要標志。???一般情況下，余熱經(jīng)過冷卻等工序處理后被排入大氣，既造成能源浪費，又容易污染環(huán)境；另一方面在生產(chǎn)處理過程中，又要消耗大量電能。本文研究了在硫酸行業(yè)利用硫酸余熱發(fā)電的工藝，成功地運用DCS技術，實現(xiàn)整個生產(chǎn)全過程自動監(jiān)控。利用硫酸余熱蒸汽推動汽輪機發(fā)電，不僅滿足生產(chǎn)系統(tǒng)用電需要，還可以并網(wǎng)發(fā)電。有效地降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，凈化了廠區(qū)和周圍的環(huán)境。2系

3、統(tǒng)工藝流程???本系統(tǒng)以廢熱鍋爐為中心，由汽輪機、發(fā)電機等組成。主要特點是節(jié)能、經(jīng)濟效益高。因為廢熱鍋爐的燃料為冶煉企業(yè)硫酸生產(chǎn)過程中的硫酸余氣，利用硫酸余熱，經(jīng)過廢熱鍋爐熱交換產(chǎn)生的氣體，驅動汽輪機并帶動發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電。鍋爐是8T廢熱鍋爐，爐氣量1870Nm/h，爐氣進口溫度900℃，過熱蒸汽壓力3．82MPa，過熱蒸汽溫度450℃，有1個過熱、3個蒸發(fā)區(qū)，相當于一個大型的換熱器。汽輪機是為單缸，單抽中壓沖動抽凝式，額定轉數(shù)6500r/min，額定功率1500kw，汽輪機經(jīng)減速箱驅動發(fā)電機，并網(wǎng)發(fā)電。???系統(tǒng)工藝從脫鹽水站水處理開始直到發(fā)電結束，如圖1所示。2.1系統(tǒng)工藝

4、對控制系統(tǒng)的要求???(1)為確保發(fā)電正常進行，鍋爐、汽機和發(fā)電機三大系統(tǒng)的動態(tài)參數(shù)檢測必須準確、可靠；???(2)為保證鍋爐系統(tǒng)的自動安全運行和蒸汽的質量，要求對汽包液位控制、除氧氣的控制、凝結水井液位及蒸汽溫度的控制必須準確；???(3)在系統(tǒng)運行過程中，如果有關設備出現(xiàn)故障，應在上位機畫面上提示報警信息，并依據(jù)情況，采取相應的保護措施；???(4)控制系統(tǒng)操作簡單，參數(shù)設置、調整方便、便于操作；???(5)控制系統(tǒng)能實現(xiàn)軟手操，在任何情況下都有操作手段，防止操作失靈；???(6)操作員站顯示整個生產(chǎn)工藝流程、修改和打印各種有關參數(shù)。2.2系統(tǒng)控制檢測點???本系統(tǒng)溫度、壓

5、力模擬量檢測較多，熱電偶檢測點20個，熱電阻測點21個，4～20mA電流測點136個；控制回路7個，開關量輸出點42個，開關量輸入點86個，脈沖輸入量1個。3控制系統(tǒng)的組成???根據(jù)工藝要求，我們選擇和利時公司的MACSSmartProDCS系統(tǒng)。2個操作員站，1個工程師站，1臺I/O機柜。選擇FM143、FM147、FM148A、FM161、FM163、FM171模塊，系統(tǒng)合理的配置滿足了設計要求。該系統(tǒng)具有如下特點：3.1現(xiàn)場控制站???現(xiàn)場控制站是DCS系統(tǒng)直接與現(xiàn)場打交道的設備，是一個笮虸/O處理系統(tǒng)。有如下的技術特色：???主控單元：配備互為的主控單元，兩單元之間進行

6、熱備份，同時接受網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，其中之一的主控單元發(fā)生故障，備份主控自動進入工作狀態(tài)；???電源：采用UPS供電，冗余配置，兩個電源并聯(lián)使用，其中一個故障時，另一個自動接通，確保系統(tǒng)的高可靠運行和安全性；???網(wǎng)絡冗余：每個主控單元的多功能接口卡上設計有兩套SNET網(wǎng)絡接口，即實現(xiàn)SNET網(wǎng)絡的雙冗余結構。???開放型網(wǎng)絡結構，系統(tǒng)可并入企業(yè)管理網(wǎng)，便于全廠的計算機化管理。SmartPro系統(tǒng)的上述特點能使系統(tǒng)適應生產(chǎn)工藝的要求，降低系統(tǒng)成本。???在工程師站，按工藝提出的控制要求，完成下位機應用軟件組態(tài)，并通過通訊網(wǎng)絡下載到冗余的主從控制器上。程序將嚴格按工藝要求的順序，不斷地循環(huán)

7、掃描各種不同類型的輸入，并將邏輯運算處理結果、動作指令通過輸出模塊輸出到相應的執(zhí)行機構上，完成工藝流程所要求的任務。???操作員站是人機對話的界面，幾乎所有的控制指令和狀態(tài)參數(shù)均在此交互。在操作員站上可以分別顯示現(xiàn)場的各種工藝參數(shù)的測量值和脫鹽水站流程圖、鍋爐流程圖、汽輪機的流程圖、DCS系統(tǒng)組成框圖、報警畫面、操作日志等，有關參數(shù)和設備聯(lián)鎖的設置。并且可以顯示某些重要參數(shù)的歷史趨勢圖，定時和定點打印各種報表，操作簡單，可以滿足操作控制和生產(chǎn)管理的要求。3.2控制設備???控制設備包括電動閥