开题报告-基于PLC的烟气调质系统的设计与实现.doc

开题报告题 目：基于PLC的烟气调质系统的设计与实现学 院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师（审核签名）： 审核日期： 年 月 日一、文献综述近几年，工业发展的步伐越来越快，工业污染也越来越严重，其中，粉尘气体的产生就是其污染物之一，严重污染了我们生活的环境。因此，为了防止这种现象的继续发生，对环境的保护成为全球关注的热点，世界各国也对应地提出了更严格的环境保护要求。在我国，伴随着经济发展的突飞猛进，人民素质整体提高，对环保问题的觉悟也日渐提升，同时要求的环境质量也越来越高。而经济的发展又促使环境质量越来越差，因此，更加突出了大气污染问题。火电厂是大气污染物排放的主要对象之一，针对火电厂的大气排放，国家制定的污染物排放标准更加严格。伴随着越来越严格的排放标准，电除尘器的运行效率更加重要，否则很难满足排放要求。因此，需要迫切得到解决的问题就是如何提高电除尘器的除尘效率。目前，我国燃煤电厂采用电除尘器除尘方式的数量众多，约占总数的3/4,因此，在日后的很长时间段内，烟尘排放处理还是需要用到电除尘器，电除尘器还是烟尘治理的重要手段。但是就目前而言，从实际运行效果看，能满足火电厂污染治理目标要求的电除尘器数量比例并不多，达不到要求的电除尘器仍有一大部分。后续时段建立的电厂尤为明显，不论是从设计能力方面看还是从实际运行效果看，实际除尘效率均不满足要求。国家要求老电厂的除尘效率要达到99%以上，新电厂要求除尘效率达到99.5%以上，新排放标准要求排放量不超过30mg/Nm3。而相对于国外发达国家而言，我国燃煤电厂使用的煤种大部分为劣质煤，而且会经常变换煤种，这也是导致电除尘器效率达不到要求的主要一方面原因。在我国分布的尚未利用资源量中，占其比例数50.37%的是特低硫煤和低硫煤，总量为4160.01亿吨；占其比例数34.18%是低中硫、中硫煤，总量为2823.30亿吨；占其比例数15.45%是硫分大于2.00%的煤。由此可看到我国低硫煤还是较多的，但是，使用低硫煤的缺陷是它在燃烧过程中会产生粉尘，并且粉尘中的Al2O3和SiO2的含量很高，能高达80-90%，这会提高粉尘的比电阻，从而使粉尘不能被电除尘器所吸附，从而降低了电除尘器预期的除尘效率，导致粉尘排放严重超标的后果。实践证明，双重烟气调质系统在针对现有电除尘器改造时，有较高的有效性和经济性。影响电除尘器除尘性能的因素有很多，主要因素有飞灰的吸附性、粒径的大小、电场强度、离子密度、粒度分布等。双重烟气调质系统提高电除尘器效率的途径就是改变以上因素中的一个或几个。常用的调质剂的种类也有很多，如H20、S03、NH3、氨的化合物、有机氨、碱金属盐等。其中，有优良调质效果的调质剂有S03和NH3，这两种调质剂受到了各国科研人员的重视，并且各国科研人员还研究了对S03和NH3的调质机理。在现代电力行业中，最新燃煤机组的设计要求越快越高，校核煤种也越来越多样化，我国紧缺优质的煤炭资源，而优质煤种要求当前热值高、灰分低，具有这种要求煤种的存储量越来越少，例如大同烟煤、神俯东胜煤等优质煤的存储量日益减少，而现在电力市场却紧需此煤种，因此优质煤的供应已不能同市场要求同步。所以，很多大型燃煤机组项目在初步设计阶段，会备选一种露天矿煤种做校核煤种，因此种煤矿储量较大。典型的备选煤种为内蒙古准格尔煤。现在工业中，很多国家政策正在一步步落实，如节能减排政策等，因此，按多煤种燃煤结构设计的新建电厂越来越多，为了经济利益，很多已投用电厂使用较高灰分煤，偏离设计煤种太多，导致电除尘器的排放不能满足国家排放要求。多煤种的使用对电除尘器的要求很高，电除尘器很难达到预期设计标准。对于电除尘器而言，如果煤种设计的是优质煤，那么产生的粉尘具有较适中的比电阻，相对而言容易电除尘。具体体现在三个方面：（1）只有约为10%的灰分，含量很低，因此粉尘浓度在电除尘器入口相对而言比较低，这样细粉尘比较容易被电除尘，这对电除尘器而言，具有较小的负荷。（2）优质煤燃烧后的灰分中，占50%含量的氧化物为SiO2和Al2O3，这相对而言已经很小了，也有利于电除尘。（3）若粉尘的活性强，导电性好，就会比较容易荷电，而优质煤燃烧后的灰分就具有这种特性，因为Na2O的含量高，能占1.0%以上。校核煤种很难进行电除尘，主要原因是粉尘比电阻太高，可以达到1013（.cm），其主要表现在三个方面为：（1）比例约为20%的灰分，含量很高，因此粉尘浓度在电除尘器入口相对而言比较高，这样粉尘很难被电除尘，这对电除尘器而言，具有较大的负荷。（2）校核煤燃烧后的灰分中，占85%含量的氧化物为SiO2和Al2O3，这相对而言已经很高了，很难电除尘；（3）若粉尘的活性强，导电性好，就会比较容易荷电，反之不然。Na2O的含量低，能占0.6%以上，因此很难被电除尘器捕捉。在当今中国粉尘质量环保行业中，需要紧急解决的课题就是如何处理粉尘能较经济，如何能对偏离设计煤种的老机组进行提效改造，而花费较少的经济费用，目前有几种方案是可以解决这个问题的，其中效率最高的当属布袋式除尘器无，它是很可靠的除尘设备，但是，它有缺陷存在，它是将每条布袋作为单一除尘单元，而且是进行并联工作，这样的话，机组容量越大，烟气流量处理量增加，会增加更多的布袋数量，这样一来，运行维护量也会大量增加，会造成很大的不便，而且布袋除尘器的成本昂贵，其中的布袋需要定期进行更换，造价会很大，维护费用也很高。对于老机组而言，若采用布袋除尘器进行提效改造，会花费大量的时间，而且还需改造引风机。因此，大型燃煤机组的粉尘治理问题的解决，布袋除尘器只是其中一种可选方案，但从各方面看，经济上和技术上不一定是做合适的方案。相比之下，在解决此类大型燃煤机组的粉尘治理问题上，烟气调质系统具有较高的经济性。二、研究方案在世界上，从使用燃煤锅炉数量上来看，我国是最多的国家之一，粉尘一年的排放量约为1500万吨，硫氧化物的排放量约为1000万吨。对于大气环境最主要的污染源，燃煤锅炉当居首位。燃煤锅炉排放的粉尘中，PM10以下的粉尘占的比例为30%，这些粉尘排放后在大气中悬浮着，对大气环境的质量造成了严重的影响。尤其是医学上被称为可吸入粉尘的粉尘，就是所谓的PM2.5，严重危害了人类健康。近年来，我国各个地方出现严重雾霾天气，这些粉尘细颗粒物是形成雾霾的最主要的因素。为了我国大气环境质量，为了人类的健康，必须采取有效的措施来治理燃煤锅炉烟气粉尘。2012年，国家颁布了火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011），严格地规定了燃煤电厂污染物排放,30mg/Nm3是国家规定的燃煤电厂锅炉烟尘排放浓度最高值,重点地区烟尘的排放浓度低于20mg/Nm3。实施的新标准，会对我国环境质量提高起到推动作用。向烟气中喷入微量S03气体和NH3气体，两者在烟道中发生化学反应，反应物会吸附在粉尘颗粒的表面，从而降低了粉尘比电阻，提高电除尘器对粉尘的捕集效率，这就是双重烟气调质系统。烟气调质系统不是对电除尘器本体的改造，只是对现有电除尘器功能做出有益的补充，辅助电除尘器提高除尘效率。烟气调质系统可以起到降低粉尘比电阻的作用，提高电除尘器对高比电阻粉尘的捕捉，从而提高电除尘器效率；烟气调质系统本体运行稳定可靠，运营成本低，维护费用少，却有明显的除尘效果。烟气调质系统解决高比电阻粉尘的收集问题，也是老电除尘器改造的有效手段。双重烟气调质系统在我国火力发电厂中有着良好的发展前景。本课题的主要任务是设计一套提高电厂电除尘器除尘效率的烟气调质系统。根据电厂的实际要求，通过锅炉负荷信号实时调整SO3调质剂及NH3调质剂的流量，保证喷射的调质剂的量能起到提高电除尘器效率的作用。烟气调质系统的关键点在于调质剂的喷射量，而直接影响这一关键点的因素是温度，因此，本课题的另一个关键点是温度的控制。因此，本课题的主要任务是根据烟气调质系统的具体要求，合理配置PLC各种资源，通过有序地逻辑控制，实现温度与调质剂的完美控制。通过分析双重烟气调质系统的特点及优越性，制定双重烟气调质系统PLC的总控制方案，通过PLC的PID控制方法实现系统关键参数变量的控制，对PLC控制系统的硬件系统进行设计，选取合适的PLC型号、输入输出模块，并对PLC各个输入输出点进行分配，确定了PLC的资源配置；通过与PLC的通讯连接，实现对整个双重烟气调质系统的控制与实现。三、时间进度安排序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排1查阅参考文献，与导师交流，确定课题研究的主要内容和涉及的关键技术第1周2撰写开题报告第2、3周3搭建论文框架，实现电路的模型构建第4、5周4完成论文初稿，实现电路的仿真和测试第6-10周5与导师交流，完成论文终稿的修改，做好答辩准备第11-14周参考文献1王励前,张德轩.火电厂的烟气治理和排放标准.第十届全国电除尘学术会议论文集,2003,11:6-92原永涛，齐立强，刘金荣。准格尔煤灰物化特性的实验分析J。第十二届中国电除尘学术会议论文集，2007，10.3张晓梅.燃煤锅炉机组M.北京：中国电力出版社，2006.4董雪