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環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文院系：生化工程系專業(yè)：環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文II煙氣脫硫工藝過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要我國(guó)的能源構(gòu)成以煤炭為主，其消費(fèi)量占一次能源總消費(fèi)量70左右，這種局面在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。火電廠以煤作為主要燃料進(jìn)行發(fā)電，煤直接燃燒釋放出大量SO2，造成大氣環(huán)境污染，且隨著裝機(jī)容量的遞增，SO2的排放量也在不斷增加。加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作是我國(guó)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要保證。所以，加大火電廠SO2的控制力度就顯得非常緊迫和必要。SO2的控制途徑有三個(gè)：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫即煙氣脫硫（FGD），目前煙氣脫硫被認(rèn)為是控制SO2最行之有效的途徑。煙氣脫硫主要為干法半干法和濕法。本文在眾多煙氣脫硫方法中，選擇了常用的濕式石灰石煙氣脫硫技術(shù)，并對(duì)煙氣脫硫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和原理進(jìn)行介紹。根據(jù)濕式石灰石煙氣脫硫工藝及方案，文中給出以參與采集數(shù)據(jù)與過程控制的可編程控制器（PLC）為現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)，通過以太網(wǎng)技術(shù)搭建集散式控制系統(tǒng)。其中，針對(duì)濕式石灰石-石膏煙氣脫硫過程具有的大慣性、時(shí)滯，非線性等特點(diǎn)，利用PLC的PID算法實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫中的吸收塔ph控制與流量控制。關(guān)鍵詞：集散控制系統(tǒng)可編程控制器PID控制環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文III目錄摘要1緒論1.1硫控制的意義1.2煙氣脫硫技術(shù)的概述與選擇1.3煙氣脫硫的前景1.4煙氣脫硫的發(fā)展?fàn)顩r2系統(tǒng)分析2.1工作原理2.1.1工藝流程2.2系統(tǒng)方案的比較2.3系統(tǒng)組成2.3.1濕式煙氣脫硫主要系統(tǒng)功能及設(shè)備2.4可編程序邏輯控制器（PLC）介紹2.5集散控制系統(tǒng)（DCS）簡(jiǎn)述2.6本設(shè)計(jì)主要任務(wù)3系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)3.1控制原理3.1.1控制原理概述3.1.2控制原理的分析與選擇4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1集散系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文IV4.1.1系統(tǒng)功能總設(shè)計(jì)4.2集散控制系統(tǒng)構(gòu)成4.3PLC設(shè)備的選型4.3.1PLC機(jī)的選擇4.3.2PLC機(jī)的設(shè)置4.4ph變送器、流量變送器的選擇5軟件設(shè)計(jì)5.1軟件設(shè)計(jì)5.1.1軟件總體功能5.1.2控制功能的完成5.2軟件的采集控制部分5.2.1PLC的PID算法5.3PLC程序輸入輸出表5.4MCGS系統(tǒng)組態(tài)軟件5.4.1MCGS簡(jiǎn)介5.4.2工程建立5.4.3MCGS與PLC的通信6結(jié)論6.1本文的結(jié)論6.2本文的說明6.3本課題的展望參考文獻(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文V附錄謝辭環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文11緒論1.1煙氣脫硫控制的意義硫污染問題最早是發(fā)達(dá)國(guó)家面臨的突出問題。工業(yè)革命以后，以煤炭火力發(fā)電廠為主，給空氣環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。如上世紀(jì)50年代英國(guó)的倫敦?zé)熿F事件，北歐和美國(guó)酸雨對(duì)于森林和湖泊的破壞，紛紛引起了發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于能源結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的環(huán)境污染的治理1。我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主，是世界第一大煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。2005年，我國(guó)煤炭消費(fèi)量為21.4億噸，占一次能源消費(fèi)總量的68.7%，大量燃燒煤炭造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)二氧化硫排放總量的90%是由燃煤造成的，二氧化硫污染已成為主要的大氣污染源，有三分之一的國(guó)土面積受到酸雨污染，生態(tài)環(huán)境、大氣質(zhì)量問題突出，已嚴(yán)重影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生命健康1。隨著城市化、現(xiàn)代化以及工業(yè)的發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,我國(guó)生產(chǎn)生活用電需求量、對(duì)能源的需求量也在迅速增長(zhǎng)。能源的大量消耗，將會(huì)導(dǎo)致大量SO2及硫的污染物的生成,對(duì)我們以及我們賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生了深刻的影響和損害。目前，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和國(guó)家排污總量收費(fèi)政策，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)等環(huán)保政策的強(qiáng)制執(zhí)行，燃煤電廠SO2排放的治理已勢(shì)在必行2。能源生產(chǎn)部門既要實(shí)施高能高效的生產(chǎn)，同時(shí)也要滿足該領(lǐng)域的環(huán)保指標(biāo)，承擔(dān)起經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)環(huán)境不可推脫的責(zé)任。煙氣脫硫，是一種應(yīng)對(duì)能源燃燒生產(chǎn)中帶來的污染的技術(shù)。成功的煙氣脫硫技術(shù)，為人們?cè)谏钆c發(fā)展中堅(jiān)持人與自然的和諧提供了技術(shù)上的支持；同時(shí)也推進(jìn)在工業(yè)、生產(chǎn)等領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。1.2煙氣脫硫技術(shù)的概述與選擇煙氣脫硫技術(shù)有:克勞斯法、石灰石-石膏法和今年來興起的循環(huán)流化床等脫硫方法。目前，煙氣脫硫技術(shù)(FlueGasDesulfurization，簡(jiǎn)稱FGD)又可分為濕法、干法、半濕法。表1.1常用脫硫方法特點(diǎn)比較工藝堿原料副產(chǎn)品脫硫率濕式石灰-石膏法CaCO3石膏8595%石膏法CaO石膏8595%干式亞硫酸回收法NaOHNa2SO49095%半濕法石灰爐內(nèi)脫硫+水噴射法CaCO3水泥原料等7085%濕法脫硫是國(guó)際脫硫領(lǐng)域的主流，占全世界現(xiàn)有煙氣脫硫裝置總量的85%左右，在電廠、冶金、化工行業(yè)一直占據(jù)中國(guó)大約80%的江山。當(dāng)前已開發(fā)的濕法煙氣脫硫技術(shù)主要有石灰石/石灰法、鈉堿法、氨吸收法、氧化鎂法等,其中石灰石/石灰法，占整個(gè)濕法煙氣脫硫技術(shù)的36.7%3。干法煙氣脫硫工藝均在干態(tài)下完成，無污水排放，煙氣無明顯溫降，設(shè)備腐蝕較輕，但環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)畢業(yè)論文2存在脫硫效率低，反應(yīng)速度慢，石灰石利用率較低等問題4。而濕式石灰石-石膏脫硫方法是三種脫硫方法（濕法、干法、半干法）中技術(shù)最成熟、實(shí)際應(yīng)用最多、運(yùn)行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，也是現(xiàn)今發(fā)展較完善、用戶較廣泛的脫硫技術(shù)5。濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)最早是由英國(guó)皇家化學(xué)工業(yè)公司提出的，經(jīng)過近三十年的發(fā)展，目前它已成為世界上技術(shù)最成熟，實(shí)用業(yè)績(jī)最多，運(yùn)行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，脫硫率在90%以上。該方法脫硫的基本原理是用石灰石漿液吸收煙氣中的SO2，先生成亞硫酸鈣，然后亞硫酸鈣被氧化為硫酸鈣，因而分為吸收和氧化兩個(gè)過程，副產(chǎn)品石膏可回收利用，亦可拋棄處置。采用石灰石-石膏濕法脫硫的優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟可靠，脫硫效率高達(dá)95%以上，有利于地區(qū)和電廠實(shí)行總量控制；單塔處理煙氣量大，SO2脫除量大；適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫；物質(zhì)傳遞能力的增強(qiáng)，可一定程度地降低了系統(tǒng)的成本，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)煙氣流速達(dá)到4.0m/s；對(duì)鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)（30%100%BMCR）；設(shè)備布置緊湊減少了場(chǎng)地需求；處理后的煙氣含塵量大大減少；吸收劑(石灰石)資源豐富，價(jià)廉易得；脫硫副產(chǎn)物（石膏）便于綜合利用，經(jīng)濟(jì)效益顯著11。1.3煙氣脫硫的前景隨著國(guó)家有關(guān)控制SO2排放的行政法令政策與標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格且逐步完善，加大行政政策指導(dǎo)作用，帶動(dòng)政府、企業(yè)及生產(chǎn)工業(yè)聯(lián)合行動(dòng)12。根據(jù)火電廠煙氣脫硫關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備國(guó)產(chǎn)化規(guī)劃要點(diǎn)、關(guān)于加快火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的若干意見，燃用含硫量=2%或大容量機(jī)組(=200MW)電廠建設(shè)脫硫裝置時(shí)必須配備煙氣脫硫系統(tǒng)。2004年全國(guó)燃煤機(jī)組裝機(jī)容量為3.05億千瓦，煙氣脫硫機(jī)組容量為0.27億千瓦，投資按700元/KW計(jì)算，需安裝脫硫裝置的火電機(jī)組保守地按2.5億KW計(jì)算，總投資=700x2.5=1750億元。由此可見，電廠煙氣脫硫技術(shù)在國(guó)內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用前景。1.4煙氣脫硫的發(fā)展?fàn)顩r20世紀(jì)中后期，主要的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家頒布了防治大氣污染的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，大大推動(dòng)了煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)今世界，無論煙氣脫硫（FlueGasDesulfurization，簡(jiǎn)稱FGD）裝置發(fā)展的速度、數(shù)量和容量，還是技術(shù)裝備的水平，日本美國(guó)和德國(guó)均屬于世界領(lǐng)先地位。迄今日本擁有FGD裝備1800余套，總?cè)萘砍^50000MW，其中石灰石濕法占95%以上；美國(guó)的煙氣脫硫從20世紀(jì)70年代中期開始進(jìn)入一個(gè)持續(xù)的快速發(fā)展時(shí)期，目前美國(guó)的FGD裝機(jī)容量已超過150000MW，其中石灰石濕法占92