西门子S7300+PLC实现脱硫岛的自动控制

的控制。 (4）白浆浆液配制调节控制：脱硫所需
的白泥由白泥 车 输 送 至白泥 储 存 处 。在该 脱硫岛中设置了2个白泥浆液槽，第一个浆 液槽由人工控制，将白泥配制成浓度为30% （w t）的白泥浆液。按化学计量比，经白泥
图2 脱硫岛工艺流程
浆 液 泵 送 入 第 二个 浆 液 槽，在 第 二个白泥
由锅炉引风机排出的原烟气经左右分布对称的2台增 压风机增压后进入烟道，在吸收塔入口初步降温后从塔 体的下部旋切进入吸收塔，经过两层旋流板喷淋层，在旋 流板上均匀分布了16只托盘旋切装置使烟气加速旋转，每 个托盘旋切装置上部对应布置一个空心喷嘴，由循环泵 送来的浆液经过喷嘴雾化喷出与高速旋转的烟气充分混 合、搅拌，从而与烟气中有害成分（主要为S O2、HC l、H F
造成重大设备损坏事故，应考虑停机。
(4）氧化 风 机 发 生 严重 喘 振，证 实 是 因为 氧化 布气
管严重堵塞，应考虑停机疏通。
(5）PLC死机或电源中断，系统失去控制，应采取手
动紧急停机。
(6）当供 给脱硫岛的工业 水中断，工业 水箱罐液位
已 降 至低 报警 液位，或 两台工 艺 水泵 都 无 法 运 行，并 短
变量表VAT3 模拟量 用于在线观察的模拟量实时值
表3 FGD主保护动作事故跳机的原因和必要条件
序号
事故停机原因
1 吸收塔循环泵全停 2 FGD入口烟气温度≥170℃延时10s 3 净烟气挡板门的位置出现异常 4 增压风机发故障停运指令 5 PLC系统失电 6 动力电源丧失
必要条件
FGD风机在运行 FGD风机在运行 FGD风机在运行 FGD风机在运行 FGD风机在运行 FGD风机在运行
和飞灰）发生充分的物理和化学反应，将烟气中有害成分 S O2吸附生成硫酸钙，经氧化风机强制氧化生成硫酸钙的 沉淀，再经过渣浆泵、真空过滤机脱干至石膏房。净化后 的烟气继续向上流经布置在塔顶的除雾器（M E），净烟气 夹带的液滴在除雾器中被除去。离开除雾器后的净烟气 经净烟气挡板由烟道进入烟囱排向大气。
1 脱硫岛的生产工艺
脱 硫 岛采用湿 法 强制 氧化、白泥 -石 膏回收 工艺 （F G D装置），为二炉一塔制，吸收塔的类型采用先 进的 逆流式旋切喷淋塔。整个FGD工艺系统分为7个子系统： 烟 气系统、吸收 塔系统、石 膏脱 水系统、回流 水系统、白 泥浆液配制系统、工艺水和电气系统及仪控系统。
真空皮浆过滤机
石膏 气水 分离箱
滤液接收槽
Fra Baidu bibliotek
真空泵 自流回#2
外排 白泥浆液槽
渣浆泵
脱硫塔液位 0.00 M 0.0
#2锅炉 Pa 0.0 ℃
0.0 SO2 0.0 mg/Nm3 粉尘 0.0 mg/Nm3
mg/Nm3 O 2
0.0 %
流量
0.0 m3/h
主菜单 系统总图 烟气系统 增压风机 吸 收 塔 石膏脱水 浆液输送 工 艺 水 氧化空气 退出系统
69 Sep., 2010 Vol.31, No.18 China Pulp & Paper Industry
生产 2010
实践 Production 8
2 .1的 S7-3 0 0 硬件配置（表1）
控对象(测量值)的差值，按照P I D算法计算出控制器的
2 . 2 的 S7-3 0 0 软件 组态
西门子S7-300 PLC实现脱硫岛的自动控制
⊙ 张庆国 白成瑞 贾节刚（日照华泰纸业有限公司，山东莒县 276500）
摘 要：介绍了FGD装置通过S7-300PLC实现脱硫岛自动联锁控制的实用 性和可行性。 关键词：FGD；PLC；联锁控制
张庆国，工程师；主要从事仪表和系 统维护工作。
Abstract: Practicality and feasibility of FGD equipment to realize automatic interlocking of desulphurization island through S7-300 PLC were introduced. Key words: FGD; PLC; interlocking control
2010 生 产
7 Production 实践
Automatic control of Siemens S7-300 PLC to realize desulphurization island
⊙ ZHANG Qing-guo, BAI Cheng-rui, JIA Jie-gang (Rizhao Huatai Paper Co. Ltd., Juxian 276500, Shandong, China)
70
第31卷第18期 2010年9月
2010 生 产
7 Production 实践
浆液槽设置浓度计，保证槽中浆液的浓度在15%，并由另 外两台白泥泵（一用一备）输送到脱硫浆液罐中，管道中 设置内循环电动阀根据烟气情况来调节输送的白泥压力 从 而控制 流 量。白泥 浆 液 通 过 调 节回路，按 化 学 计 量比 送入吸收塔反应罐中和区。白泥供浆流量主要受以下参 数控制：脱硫效率和反应罐浆液p H值。同时，根据白泥 浆液实测浓度修正白泥浆液流量。通过调节白泥给浆量 改变吸收浆液p H值，使脱硫装置跟踪锅炉负荷并达到 设定的脱硫效率。
2 PLC控制系统组成
P L C控制系统采用S7-30 0 P L C（见图1），主站 s7-300（C P U315-2D P），通过P R O F I BU S_D P现场 总线上挂接两个从站E T20 0M实现了整个脱硫岛的自 动控制,上位机监控画面通过P R O F I B U S_D P现场总 线 连 接 方 式 与北 京 三 维力 空6.0 编 程 软件进行 组 态 编 程（见图 2）。整 个 控 制 系 统由一 个工 程 师 站、一 个 控 制 站、一 个 继电 器柜 和 一 个操 作员站 构成。控制 站 和 操 作 员站采用市电和U P S双电源冗余供电方式，可实现控制 系统和现场仪表电源的无扰动切换，大大提高了P L C 控制系统的稳定性和可靠性。
西门子S7-300 PLC实现脱硫岛的自动控制
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
张庆国， 白成瑞， 贾节刚， ZHANG Qing-guo， BAI Cheng-rui， JIA Jie-gang 日照华泰纸业有限公司,山东莒县,276500
中华纸业 CHINA PULP & PAPER INDUSTRY 2010，31(18) 0次
功能FC2
白浆控制 白泥泵和搅拌电机启停与保护控制
功能FC3
工艺水调节 工艺水箱液位自动控制
功能FC4
吸收塔控制 吸收塔液位自动和除雾器自动喷淋
控制
功能FC5
烟气系统 原烟气挡板门、旁路挡板门的联锁
保护控制
功能FC6 增压风机控制 增压风机的启停与保护控制
功能FC7 石膏脱水控制 渣浆泵启停与保护控制
中图分类号:TS736+.3
文献标志码:B
文章编号:1007-9211(2010)18-0069-03
山东日照华 泰 纸 业有 限 公司热电 厂是 2 0 0 2 年 6月投 产 的 造 纸自备电 厂。一期 工 程 采用2×75t / h 循 环 流 化 床 锅炉和1.2M W抽气式汽轮发电机组，P L C控制系统采 用S 7-3 0 0 实现 脱硫岛的自动 控制。
停机，但出于对设备的保护，运行人员应尽快停止F G D
的运行。
(1）当除雾器压差达到800P a，并确认不是误报，在
加强冲洗后压差无明显下降，应考虑停机。
(2）当白泥供浆中断，短时无法恢复或浆液p H降至
4，应考虑停机。
(3）当增压 风 机等 没有备用的 重要设 备出现 无 法 查
明 原 因的 重要 异 常 现 象，尽管 停 机保 护 未 动 作，但可 能
参考文献 [1]西门子PLC高级培训教程[M].人民邮电出版社. [2]北京三维力控科技有限公司.力控6.0组态编程手册[Z]. [3]热工仪表及自动装置[M].中国电力出版社. [4]日照红叶环保工程有限公司.FGD系统说明和操作手册[Z].
[收稿日期:2010-04-21]
71 Sep., 2010 Vol.31, No.18 China Pulp & Paper Industry
ME装有烟气差压计。冲洗水流量不仅 要 满足将M E 板片冲洗 干净的要求，而且 作为吸收塔的补加水用以维持吸收塔的液
#1白泥 浆液槽
浆液泵 #2白泥 浆液槽
石膏旋液器
白泥泵
0.0 ℃
#1锅炉
位 正常，因 此冲 洗 水 流 量 受 吸收 塔 液位 和 烟气流 量控制。通 过力空6.0 组态画面设 置冲洗时间和冲洗周期来调整冲洗水流量
功能FC8
氧化空气控制 #1、#2、#3罗茨风机启停与保护控制
功能FC9
调速控制 4～20mA模拟信号变频器转速控制
数 据 块 D B1
A/D 模拟量共享数据块
数据块DB2
D/ D
数字量共享数据块
变量表VAT1
DI
用于在 线 观 察 的 数 字 输入状 态 信号
变 量 表VAT 2
DO
用于在 线 观 察 的 数 字 输出状 态 信号
D C S设定进烟道压力值，利用P I D算法对
增压 风 机变 频器 组 成 单回路 闭 环 控 制，保
证了锅炉带负荷能力及稳定运行。
(2）工艺水 箱液位 调 节控制：主 机 的
工业 水 经 过 滤器 进 入 脱 硫 岛的工艺 水 箱。
通 过 液位 计 控 制电 动 开 关 阀 来 保 持 一定
液位 。水 箱 高 报警 液位4.5 m，低 报警 液位
输出值，控制执行机构及时调整被控对象的变化。
在“SI MATIC Manager”资源管理器中建立9个
(1）增压 风 机 入口压 力 调 节 控 制：在 增压 风 机 出口
功能FC和2个数据块，如表2。
与烟囱之间的旁路烟道上设置有旁路挡板门，当F G D
系统正常运行时旁路挡板门关闭，F G D系统处理锅炉
(1）F G D 主 保护动作事故跳
FGD任一主保护信号发出
机的原因和必要
条件（表3）
烟气旁路挡板：
开启
(2）FGD主保 增压风机：
停止
护 动 作 事 故自动 增压风机进口烟气挡板：
关闭
停机顺序（图3） 净烟气挡板：
关闭
5 FG D故障 非联锁停机
图3 FGD主保护动作事故自动停机顺序
当F G D装置运行中出现下列现象时系统虽不联锁
2.5m。工艺水箱配有工艺水泵2台，通常一
运一备。
(3）除雾器自动冲洗控制：离开吸收区
的烟气夹 带了大 量 含有浆液固体 物 的 液
滴，如 不 除 去将 沉 积 在 吸收 塔 下 游 侧 设 备
表面，增加荷重，加剧腐蚀，影响加热器热
交 换 而 且 会 污 染 周围 环 境 。因 此 在 吸收 塔
顶部装有2级垂直流除雾器（M E），第一、
图1 S7-300硬件配置
二级M E的迎风面和背风面都装有冲洗水 管，运行时用工业水程控定时冲洗第一、二
2×75吨循环流化床锅炉烟气脱硫工程监控系统
工艺水
工艺水泵
工艺水槽
白泥
0.0 MPa 0.0 m3
0.0 Pa 0.0 ℃ 0.0 0.0 0.00 0.0 Pa
级M E的迎风面和第一级的背风面，冲去沉 积在M E板片上的固体物，如不及时冲去这 些沉积物将造成结垢和堵塞流道。
4 主保护动作事故跳机
表1 S7-300硬件配置
模拟量输入 模拟量输入 模拟量输出 数字量输入 数字量输出 AI8×12Bit AI8×RTD A08×12Bit DI32×24VDC D032×24VDC
数量 5
1
1
10
4
表2 S7-300软件组态
对象名称
符号名
描述
功能FC1
A/D 将采集的模拟量信号转换并显示
时无法恢复运行，应考虑停机。
6 运行情况
F G D 装 置由于 采 用 先 进 的 生 产 工 艺，加 之 配 备 S I M A T I C S7系列的P L C控制系统，各项工艺技术 指 标均达到国家环保要求，S O2浓度一般控制在10 0～ 20 0m g/N m3,大大降低了对环境的污染程度，达到了 节能减排的目的。
3 FGD主要顺序逻辑控制
F G D主要顺序逻 辑 控制 采用S T E P 7的F B 41功能 块
10 0 %的 排 烟。当原烟气挡板门（B U F）停运、旁路挡 板门开启时，F G D系统被旁路，锅炉排放的原烟气经旁
进行 连续控制，F B41控制器根据设定值(给定值)与被 路 烟道直接进入烟囱。同时通 过烟道上压力采样值与