计算机控制系统集成设计

1、计算机控制系统集成设计一 尾气脱硫工艺背景 整套工艺系统主要由五个子系统构成 （1） 烟气系统 （2） SO2吸收系统 （3） 工艺水和氨水制备系统 （4） 硫酸铵分离系统 （5） 压缩空气系统旁通挡板门原烟囱连接烟道浓缩塔脱硫塔克劳斯灼烧炉尾气原烟气挡板门增压风机干净热烟气（1） 烟气系统 图为烟气系统流程图（2）SO2吸收系统SO2吸收系统是整个脱硫系统的核心，原烟气在这里进行脱硫反应，成为净烟气排放到大气。本系统较为复杂，可以分为两个子系统：浓缩塔系统和脱硫塔系统。 浓缩塔系统约200的热烟气经增压风机后，进入预洗涤塔（即浓缩塔），与来自脱硫塔的硫酸铵溶液并流接触，烟气被冷却到7080并

2、除掉一部分灰尘进入脱硫塔，同时由于硫酸铵溶液中水的蒸发而浓缩硫酸铵溶液，预洗涤塔循环液对SO2只是预吸收，其作用主要是烟气降温，除尘，吸收液浓缩结晶。从预洗涤塔中取出的浓缩液为含有35%硫酸铵浓度的溶液和少量烟尘，送往过滤系统再送到硫铵回收系统。脱硫塔系统：烟气由浓缩塔通过连接烟道，进入到脱硫塔中，在脱硫塔内首先进行脱硫反应。脱硫塔底部持液槽内的大量浆液（含有氨水/亚硫酸铵/硫酸铵浆液）被四台脱硫循环泵送入到四层喷淋层的雾化喷嘴，雾化喷嘴将浆液雾化成细小的液滴，并向脱硫塔下方成雾罩形状喷射，形成液雾高度叠加的喷淋区, 下降的浆液雾滴与上升的烟气形成逆向流，烟气与喷淋的浆液在气液相接触界面产生化

3、学反应，SO2气体被大量吸收，烟气得到净化，同时，烟气中的大部分的固体尘粒也被洗涤下来。经净化的烟气再连续流经两级除雾器除去所含浆液雾滴，在每级除雾器的前后分别布置了清洗喷嘴，每个一段时间清洗喷淋水将带走除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒，防止除雾器结垢，同时补充原烟气增湿带走的水分，以维持浆液池的液位。为了维持塔内的水平衡以及吸收硫酸铵气溶胶，设置了一层工艺水层，专门用于补充工艺水，在补充过程中也直接将产生的气溶胶以及逃逸的氨捕捉下来。在烟气与脱硫浆液逆流接触、洗涤过程中，SO2被浆液吸收，并发生如下总反应: SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3NH3+NH4HSO3=(NH4

4、)2SO3在塔底持液槽（氧化池）内，亚硫酸铵被鼓入的氧化空气氧化，生成硫酸铵： 2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 由于烟气中氧气含量很少，在没有鼓入空气时，循环吸收浆液主要是由SO2- 3、HSO3-和少量SO2- 4组成的缓冲液系统。而SO2- 3、HSO3-离子的存在，将会产生同离子效应，降低SO2的吸收速率，需要氧化去除SO2- 3、HSO- 3。由于烟气中本身所含的氧量不足以氧化SO2- 3、 HSO- 3，故在脱硫塔浆液池底设有脱硫氧化空气排管，在脱硫过程中不断向脱硫塔浆液池中鼓入空气使HSO- 3和 SO2- 3离子发生氧化反应，氧化生成硫酸铵。氧化风通过塔底分布的

5、排管将氧化空气送入到浓缩塔、脱硫塔的底部，在紊流的作用下，空气流被分散成微细的气泡并充分混合在浆液中，大大增加气液接触界面，保证氧化反应高速率完成。循环浆液浓缩塔脱硫塔连接 烟道浓缩塔循环泵取出液泵硫酸铵浆液脱硫塔循环泵循环浆液工艺水除雾器冲洗水脱硫取出液泵氧化空气氧化空气垂直除雾器冲洗水净烟气 克劳斯烟气氨水制备系统烟气系统氨水工艺水系统硫酸铵分离系统SO2吸收系统 下图为SO2吸收系统框图3） 工工艺水和氨水制备系统厂区自来水真空泵来水工艺水槽工艺水泵除雾器水泵工艺水除雾器冲洗水泵工艺水系统： 脱硫工艺水系统的功能如下：氨水制备和吸收塔工艺水喷淋层用水水平和垂直除雾器冲洗脱硫场地冲洗各种其

6、他用水·FGD停运时，所有浆液设备及管道进行自动反冲洗。4）氨水制备系统：本脱硫系统所用的脱硫剂为液氨，密封罐车送来的液氨经卸氨泵储存在液氨储槽中，经过液氨汽化器气化和调压装置减压（从约1.6MPa减到0.3MPa）后，氨气与循环氨水在混合器中充分吸收混合进入氨水制备槽与工艺水配制成浓度为20 %氨水。在氨水制备槽旁边设了一个氨水缓冲槽，氨水泵从此槽中将浓度较为固定（20 %）的氨水加入到脱硫塔循环浆液中，氨水与循环的部分吸收液混合进入脱硫塔，也可直接将氨水加入脱硫塔和浓缩塔浆液池中氨水制备系统流程框图工艺水液氨储罐液氨汽化器液氨罐车吸收区氨水泵氨水缓冲槽氨水制备槽5）硫酸铵分离系统

7、： 本工程由于原烟气中含有单质硫磺颗粒，为确保硫酸铵产品的质量，本工艺特意在硫酸铵回收系统前增设了一台微孔过滤器。即SO2吸收系统取出液泵将浓缩塔出来的硫铵溶液送至微孔过滤器，过滤后较纯的硫酸铵溶液进入浓缩进料槽，用浆液泵送至蒸发结晶系统。硫铵料液在单效蒸发结晶系统，通过蒸发循环泵和加热器，用来自厂区的蒸汽（0.60.65MPa）将硫铵溶液蒸发结晶，使料液产生含固量20的结晶体，然后料液通过硫铵取出泵送入稠厚器，结晶出含固量40的结晶浆液，送入离心机进行分离，母液返回浓缩进料槽，出料的硫铵晶体（含水率3）送至中间仓，最后硫铵产品经计量后，包装外运。硫铵蒸发系统加热器出来的干净蒸汽冷凝水收集在冷

8、凝水罐，经冷凝水泵送回锅炉房。5）压缩空气系统 压缩空气系统设置1个10m3和1个1m3的储气罐分别作为工艺压缩空气和仪用压缩空气的气源。 工艺用压缩空气主要是脱硫塔和浓缩塔用氧化空气、微孔过滤器用。 经净化后无油，无水的仪用压缩空气，用于脱硫装置所有气动操作的仪表和控制阀门等装置。二，模块选型要求根据测点清单及AI的二线/四线接法合理经济的选择硬件模块，要求测点按120%的测点进行配置。采用分布式网络，接口模块为IM153-1,通讯采用PROFIBUS通讯，上位机采用CP5611通讯。在此基础上进行硬件组态I/O类型统计表1.S7-300机柜的选择 选用S7-300的DIN导轨作为主机架和中

9、央扩展机架、2个扩展机架。 可以切割成任意尺寸2.电源（PS）模块的选择PS307：5A电源模块输出电流5A 输出电压24VDC有断、短路保护单相交流电源连接（额定输入电压120/230VAC，50/60HZ）安全隔离符号EN60 950 原因：100MA（AI）*7+100MA（AI-RTD）*2+100MA（AO）*2+130MA(DI)*8+80MA(DO)*4=2460MA 2460MA*120%=2950MA=2.95A<5A3.CPU模块的选择 CPU3154.接口模块的选择IM360一个，IM361两个 原因：模块数=AI*7+AI-RTD*2+AO*2+DI*8+DO*4

10、=23 机架数=23/8<3 选择3个机架 IM360放在主机架上连接扩展机架上的IM3615.AI模块的选择AI8*16 4个通道中的8点输入可编程诊断可编程诊断中断带有极限监控功能的两个通道 可编程极限中断原因：AI模块数=49/8<7 故选7块6AI-RTD模块的选择AI8*RTD 4个通道8个输入可编程诊断 可编程诊断中断8 个通道带有极限监控功能可编程极限中断可编程扫描循环结束中断 7.AO模块的选择 AO8*12 一个组中8个输入 原因：AO模块数=13/8<2 故用两块模块8.DI模块的选择 DI16*DC24V带硬件和诊断终端 16点输入 适用于开关和 2/3

11、/4 线BERO(接近开关) 2 个防短路的传感器电源对传感器可适用外部冗余电源 Sensor supply (Vs) O.K. (传感器电源(Vs) O.K.)状态指示灯LED 组故障 LED 可编程的诊断 可编程的诊断中断 可组态的硬件中断可编程的输入延时 原因：模块数=121/16<8 故选用8块9.DO模块的选择 DO16*DC24V/0.5A 16 个输出点带隔离8 点为一组 0.5A 输出电流24 VDC 额定负载电压 适用于电磁阀 直流接触器和指示灯10.通讯模块的选择采用分布式网络，接口模块为IM153-1,通讯采用PROFIBUS通讯，上位机采用CP5611通讯。在此基础上进行硬件组态11.安全栅的选择选择隔离式安全栅隔离式安全栅 采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构，同时符合本安型限制能量的要求。与齐纳式安全相比，虽然价格较贵，但它性能上的突出优点却为用户应用带来了更大的受益： 1.由于采用了三方隔离方式，因此无需系统接地线路，给设计及现场施工带来极大方便。 2.对危险区的仪表要求大幅度降低，现场无需采用隔离式的仪表。 3.由于信号