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环境监测与治理技术毕业论文院系：生化工程系专业：环境监测与治理技术环境监测与治理技术毕业论文II烟气脱硫工艺过程控制系统设计摘要我国的能源构成以煤炭为主，其消费量占一次能源总消费量70左右，这种局面在今后相当长的时间内不会改变。火电厂以煤作为主要燃料进行发电，煤直接燃烧释放出大量SO2，造成大气环境污染，且随着装机容量的递增，SO2的排放量也在不断增加。加强环境保护工作是我国实施可持续发展战略的重要保证。所以，加大火电厂SO2的控制力度就显得非常紧迫和必要。SO2的控制途径有三个：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫即烟气脱硫（FGD），目前烟气脱硫被认为是控制SO2最行之有效的途径。烟气脱硫主要为干法半干法和湿法。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。其中，针对湿式石灰石-石膏烟气脱硫过程具有的大惯性、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。关键词：集散控制系统可编程控制器PID控制环境监测与治理技术毕业论文III目录摘要1绪论1.1硫控制的意义1.2烟气脱硫技术的概述与选择1.3烟气脱硫的前景1.4烟气脱硫的发展状况2系统分析2.1工作原理2.1.1工艺流程2.2系统方案的比较2.3系统组成2.3.1湿式烟气脱硫主要系统功能及设备2.4可编程序逻辑控制器（PLC）介绍2.5集散控制系统（DCS）简述2.6本设计主要任务3系统控制设计3.1控制原理3.1.1控制原理概述3.1.2控制原理的分析与选择4系统硬件设计4.1集散系统设计环境监测与治理技术毕业论文IV4.1.1系统功能总设计4.2集散控制系统构成4.3PLC设备的选型4.3.1PLC机的选择4.3.2PLC机的设置4.4ph变送器、流量变送器的选择5软件设计5.1软件设计5.1.1软件总体功能5.1.2控制功能的完成5.2软件的采集控制部分5.2.1PLC的PID算法5.3PLC程序输入输出表5.4MCGS系统组态软件5.4.1MCGS简介5.4.2工程建立5.4.3MCGS与PLC的通信6结论6.1本文的结论6.2本文的说明6.3本课题的展望参考文献环境监测与治理技术毕业论文V附录谢辞环境监测与治理技术毕业论文11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，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(FlueGasDesulfurization，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，但环境监测与治理技术毕业论文2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（FlueGasDesulfurization，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