脱硝工程DCS控制系统设计说明091228Word文件下载.docx
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康庄项目PLC设备
序号
名称
规格和型号
单位
数量
生产厂家
上位机
1
控制计算机
主流配置，含22寸宽屏显示器
套
2
DELL
黑白激光打印机
A3
台
HP
3
网络设备（交换机、光电转换器）
16电口
D-link
4
数据通讯缆
双绞线
米
300
国产
5
操作台
1000W×
1000D×
700H
个
国内
PLC软件及其他
RSVIEW上位开发环境
9301-2SE2303
AB
RSVIEWSE单机100画面运行
9301-2SE3303
PLC控制站
PLC柜体
2200×
800×
800
主机架电源模块，24VDC
1769-PB4
处理器
1769-L35E
非易失内存
1784-CF64
I/O机架电源模块，24VDC
6
数字量输入模块
1769-IQ32
7
数字量输出模块
1769-OB32
8
模拟量输入模块
1769-IF8
10
9
RTD输入模块
1769-IR6
模拟量输出模块
1769-OF8C
11
左左扩展电缆
1769-CLL3
根
12
右右扩展电缆
1769-CRR3
13
右端盖
1769-ECR
14
开关电源
DC24V20A
MW
15
空气开关
C65N2P20A、1P6A，含
50
施耐德
16
隔离继电器
320
OMRON
17
端子
ASK1-EN
1000
凤凰
18
继电器输出配电
套
1
国内
19
数据通讯光缆
米
300
20
观音寺项目PLC设备
系统工艺控制逻辑设计的依据主要是脱硝工艺控制要求，并且按照电厂实际情况进行适当调整。
下面主要介绍本脱硝DCS系统控制逻辑的具体内容以及内部逻辑关系，系统外部接口信号详见I/O信号清册。
除了与本系统各设备之间的I/O信号连接，脱硝DCS控制系统还与电厂其它系统存在一些交互信号。
取自脱硝系统外部的信号有：
锅炉燃煤量或锅炉负荷或锅炉总风量（用于换算烟道烟气流量）、MFT等等。
本脱硝DCS控制系统主要完成的计算和控制有：
氨/尿素需求量计算、尿素溶液喷射装置调节控制、热解室温度控制、稀释风机及电加热器控制、声波吹灰器等相关辅助设备控制。
由于脱硝系统的设备启停过程需要按照一定的工艺顺序进行，DCS系统设计了一套热解系统顺控程序、声波吹灰顺控程序等，以简化操作过程。
此外，DCS系统设计了稀释风机及电加热器和溶液喷射装置的跳闸首出逻辑等辅助逻辑。
下面具体说明脱硝系统各部分的工艺控制逻辑。
3.1尿素溶液制备
储罐进口阀00HSJ10AA102保持关闭，回流阀00HSJ10AA103保持关闭；
打开进水阀00HSJ01AA101，向尿素溶解罐中注水，当液位计00HSJ10CL001显示液位为2.0m时，进水阀00HSJ01AA101自动关闭；
启动电加热器00HSJ10AC001、002，当温度00HSJ10CT001达到80℃时，启动搅拌器00HSJ10AM001，开始倒入xxKg尿素.
启动尿素溶液泵00HSJ10AP001，打开回流阀00HSJ10AA103；
当密度计00HSJ10CD001达到1140Kg/m3，温度00HSJ10CT001达到40℃时，且稳定5分钟后，停止电加热器00HSJ10AC001、002，停止搅拌器00HSJ10AM001；
关闭回流阀00HSJ10AA103，打开储罐进口阀00HSJ10AA102；
当液位计00HSJ10CL001显示液位为0.250m时，停止尿素溶液泵00HSJ10AP001，关闭储罐进口阀00HSJ10AA102；
启动尿素溶液泵00HSJ10AP001，打开回流阀00HSJ10AA103，持续2分钟，停止尿素溶液泵00HSJ10AP001，关闭回流阀00HSJ10AA103。
溶液制备完成。
电加热器00HSJ10AC001、002，搅拌器00HSJ10AM001，尿素溶液泵00HSJ10AP001与液位00HSJ10CL001连锁，00HSJ10CL001低于1.0m时，电加热器00HSJ10AC001、002保护停，低于0.5m时，搅拌器00HSJ10AM001保护停，低于0.250m时，尿素溶液泵00HSJ10AP001保护停。
废水泵00HSN09AP001，此时开启阀门00HSN10AA101在需要时启动将事故排液注入溶解罐。
3.2尿素溶液输送及循环系统
打开储罐出口阀A00HSJ15AA101，启动尿素循环泵A00HSJ15AP001，打开循环泵出口阀00HSJ15AA103。
或打开储罐出口阀B00HSJ15AA102，启动尿素循环泵B00HSJ15AP002，打开循环泵出口阀00HSJ15AA103。
尿素循环泵A00HSJ15AP001和尿素循环泵B00HSJ15AP002互为连锁，任意1台跳机，另一台启动；
尿素循环泵A00HSJ15AP001和尿素循环泵B00HSJ15AP002与液位00HSJ15CL001连锁，00HSJ15CL001低于0.300m时，尿素循环泵A00HSJ15AP001和尿素循环泵B00HSJ15AP002保护停。
下面已1套为例说明后续过程，其它9套与此同。
3.3稀释风机及电加热器系统
热解系统的稀释空气由1台稀释风机提供，通过1台电加器加热到450℃的高温后进入尿素分解室。
3.3．1稀释风机
打开尿素分解室出口开关阀10HSK10AA103，启动稀释风机10HSG10AN001,当压力10HSG10CP001达到5.5KPa时，启动电加热器10HSG10AC001。
●稀释风机
Ø
手动开：
运行人员开指令
自动开（OR）：
✓来自热解系统顺控启动开指令
开允许条件（AND）：
✓无电气故障信号
✓风机开关off状态
✓风机无操作失败故障
手动关：
运行人员关指令
自动关：
无
关允许条件：
加热器停运
3.3.2电加热器
电加热器10HSG10AC001与DCS系统的接口信号有：
DI信号（SCR1过热报警、介质超温报警、元件超温报警、就地/远程转换），DO信号（电加热器启动、电加热器停止），AI信号1个（电加热器出口介质温度信号），AO信号2个（分解室出口温度控制信号、电加热器出口介质温度设定信号）。
电加热器可以有两种控制方式：
就地控制和远方DCS自动控制方式。
在远方自动控制方式下，DCS只是发送启动或停止指令给电加热器控制系统，由电加热器就地控制系统控制电加热器内部各个设备（温度调节装置等）。
●热解室出口温度PID调节控制
热解室温度控制是通过控制电加热器的来控制通入热解室的空气温度实现的，该电加热器通过自带的就地控制装置，根据电加热器出口的温度传感器与PID温度调节仪组成的调节回路实现实现电加热器出口空气温度控制，DCS则根据热解室出口温度与电加热器的PID温度调节回路组成一个串级调节回路，即根据热解室出口设定的温度与实际温度的偏差修正电加热器的PID温度调节仪设定值，从而使热解室出口介质温度达到设计要求。
●电加热器启停控制
✓电加热器远方自动方式
✓电加热器无故障报警
✓稀释风机运行
✓电加热出口压力大于5Kpa
✓尿素分解室出口开关阀10HSK10AA103打开
✓电加热器保护跳闸信号
自动关（OR）：
✓来自热解系统顺控停止关指令
✓保护关（OR）：
当下列保护再投入状态下动作时，自动停电加热器
✓MFT
✓风机运行停止
✓风机出口母管压力过低（低于5kPa）
✓热解室出口温度超限400℃（延时5秒）
✓机组负荷<
40%
3.4热解系统
热解系统（DecompositionChamberSystem,简称DC系统）用于产生脱硝反应所需要的氨。
尿素经过DC系统分解产生氨气，经过稀释空气稀释后再喷入SCR反应器，与烟气中的氮氧化物进行反应，实现脱硝反应。
3.4.1DCS系统监测控制对象及信号
热解装置系统（DecompositionChamber）：
热解室出口温度、通道开通等信号；
溶液测量喷射系统（MeteringModule）：
1只喷枪冷却开关阀10QEB10AA103;
1只喷枪吹扫开关阀10QEB10AA104;
1只雾化空气开关阀10QEB10AA101、1只流量计10QEB10CF001、1只调节阀10QEB10AA102、1只压力变10QEB10CP001；
1只尿素溶液开关阀10HSK10AA101、1只流量计10HSK10CF001、1只调节阀10HSK10AA102。
3.4.2热解系统程控启动逻辑
启动允许条件：
✓溶液喷射装置母管压力00HSJ15CP001（0.2-0.7MPa）
✓无程控停指令
✓尿素分解室出口开关阀10HSK10AA103
✓稀释风机投入
✓稀释风压力10HSG10CP001达到5Pka
✓电加热器投入
✓电加热器出口温度达到470℃
第1步：
打开尿素分解室出口开关阀10HSK10AA103；
第1步结束条件：
✓尿素分解室出口开关阀开到位；
第2步：
启动稀释风机
第2步结束条件：
✓稀释风机启动且电加热出口压力大于5Kpa
第3步：
启动加热器
第3步结束条件：
✓加热器启动且电加热器出口温度达到470℃
第4步：
打开喷枪冷却开关阀10QEB10AA103;
第4步结束条件：
✓喷枪冷却开关阀开到位；
第5步：
打开雾化空气开关阀10QEB10AA101，流量计10QEB10CF001和调节阀10QEB10AA102组成的闭环控制回路置自动状态；
第5步结束条件：
✓雾化空气开关阀开到位，压力10QEB10CP001≥0.4Mpa；
第6步：
打开尿素溶液开关阀10HSK10AA101，流量计10HSK10CF001和调节阀10HSK10AA102组成的闭环控制回路置自动状态。
第6步结束条件：
✓尿素溶液开关阀开到位；
3.4.3热解系统程控停止逻辑
停止允许条件：
关闭尿素溶液开关阀10HSK10AA101；
✓投用喷枪溶液阀关到位90s
打开喷枪吹扫开关阀10QEB10AA104;
✓投用喷枪吹扫开关阀开到位90s计时结束
关闭投用喷枪吹扫阀
✓投用喷枪吹扫阀关到位
关闭雾化空气开关阀10QEB10AA101
✓雾化空气开关阀关到位
停止加热器
✓加热器停运3分钟
停止稀释风机
✓稀释风机停运。
3.4.4溶液喷射装置
溶液喷射装置由1支喷枪组成，喷枪上有1只溶液开关阀、1只溶液流量计、1只溶液调节阀；
1只喷枪吹扫阀；
1只雾化空气开关阀、1只雾化空气流量计、1只雾化空气调节阀、1只压力变送器；
还有一个用于给喷枪冷却的空气开关阀1只。
在溶液喷射装置入口总管上安装有1只压力变送器，用于检测尿素溶液循环管线的压力。
溶液喷射装置的作用是在正常运行过程中将程序计算出来的需要喷射进热解装置的尿素溶液输送到投运的喷枪中，并且要通过动态的调节喷枪上的调节阀，使热解反应的充分进行。
脱硝反应氨需量计算的主要依据是：
SCR反应器出口烟气NOx浓度、从锅炉燃煤量换算出的烟气量以及设定的烟气排放NOx浓度，用SCR反应器出口烟气NOx浓度作为实际脱硝运行的反馈数据对计算出的氨需量进行PID方式的修正调整（调整范围50%~150%，画面中用0.5~1.5表示），从而消除或减小由于实际烟气量与锅炉燃煤量换算出的烟气量不一致、从氨需量换算出的尿素需量不准确、尿素热解反应不稳定以及其它相关原因所导致的最终脱硝反应效果的偏差，形成一个反馈调节回路。
计算出来的氨需量乘以系数3.7056（厂家提供的质量转换比），则得到脱下反应尿素需量，该系数已经考虑了尿素溶液浓度（约50%）、单位尿素分解出的氨量、脱硝反应NOx与氨气的反应比例等等因素；
尿素溶液流量计送入的是体积流量，尿素量的计算以及控制调节使用体积流量（NCM/HR），画面显示的尿素流量、氨需量均用质量流量（kg/hr）。
在脱硝运行期间，程序自动将所需要的尿素溶液分配到投运的热解系统尿素溶液喷射装置喷枪中喷入热解室内，尿素溶液在热解室内经过高温分解，产生氨气，在与稀释风混合后，送入烟道SCR反应器中，实现脱硝反应。
热解系统尿素溶液喷射装置还需要通过压缩空气对尿素溶液进行雾化以保证尿素能够比较充分地分解，除了对雾化空气母管阀门进行监控，在每个喷射装置的雾化空气管路上分别配有1个流量计和1个调节阀，用于调节雾化空气流量与尿素溶液的流量相匹配。
为了防止尿素结晶在喷射装置中造成堵塞，需要用空气对喷枪进行退出前的吹扫，程序自动对退出运行的喷射装置进行一次90秒钟的空气吹扫。
在非检修状态下，程序自动检测喷射装置的溶液开关阀阀位信号，一旦溶液开关阀关闭，则自动打开吹扫阀，并同时将喷射装置调节阀开到100%，90秒后关闭吹扫阀、调节阀。
●喷射装置投运选择
在系统画面上设计溶液喷射装置投运选择的按钮，显示喷射装置投运/停运状态以及投运条件状态指示。
选择按钮图标底色变为红色并且文字指示为“ON”则表示该支喷枪被选择为投运，而当选择按钮图标底色变为绿色并且文字指示为“OFF”则表示该支喷枪被选择为停运。
在启动热解系统程控前，运行人员要选择投运的喷射装置（至少选择1支）。
在热解系统运行中，运行人员也可以进行喷射装置投运/停运操作。
运行中可以选择新投运的喷射装置并重新启动热解系统顺控，则新选择的喷射装置自动投运；
运行中，如果将已经投运的改为选择喷射装置停运，则该喷射装置自动停运，并自动冲洗。
在热解系统启动过程中，如果喷射装置投运选择按钮图标前面的圆形图标为灰色表示热解室出口/AIG温度等条件尚不满足要求，若变为浅绿色，则表示溶液喷射装置具备了喷射尿素溶液的条件，随后程序将自动启动相应的喷枪（打开溶液阀、并开始按照实际需求自动调节溶液调门）。
●溶液喷射装置停止保护公共条件（OR）：
✓风机出口母管风压<
3kPa
✓电加热器停运或故障
✓机组MFT
✓喷射尿素溶液装置前母管压力不正常（<
0.1MPaOR>
0.6MPa）
●溶液喷射装置喷枪停止保护条件（OR）：
✓溶液喷射系统停止保护公共条件
✓溶液喷射装置喷枪雾化空气流量低于设定值，或尿素溶液流量坏信号
●溶液阀控制
运行人员开指令（设为“检修”后）
✓热解系统顺控启动允许条件（见3.2.2）
✓非检修状态
✓雾化空气流量开关ON
✓冲洗阀关到位
✓至少一侧AIG温度>
300℃
✓喷枪在投运状态
✓无溶液喷射装置喷枪停止保护条件（见前页）
运行人员关指令（设为“检修”后）
溶液喷射装置喷枪停止保护条件（见前页）
✓溶液喷射装置喷枪投运退出
无
●吹扫阀控制
✓非检修状态下溶液阀关闭时
开允许条件：
✓非检修状态下冲洗阀关闭120s后
●喷射装置流量调节阀控制
溶液喷射装置流量调节阀控制的作用是在正常运行过程中将程序计算出来的需要喷射进热解装置的尿素溶液分配到投运的喷枪中。
通过动态地调节喷枪上的调节阀使得投运的喷枪喷射的尿素溶液流量，从而利于热解反应的均衡充分进行。
喷枪调节阀通过一个独立的PID回路控制，运行的喷枪中的实际尿素溶液流量就是当前反馈值（PV），把尿素溶液需求量分配到运行的喷枪调节阀PID控制回路的给定值（SP）。
溶液喷射装置流量调节阀超驰开（100%）条件：
✓溶液喷射装置自动吹扫
溶液喷射装置流量调节阀超驰关（0%）条件（OR）：
✓溶液喷射装置被选为投运且溶液阀关闭
✓溶液阀、冲洗阀均关闭
溶液喷射装置流量调节阀自动运行条件（AND）：
✓溶液喷射装置系统运行条件满足
✓溶液喷射装置被选为投运
溶液喷射装置流量调节阀解除自动条件（OR）：
✓控制溶液喷射装置流量调节阀自动运行条件不满足
✓实际溶液流量与定值偏差大或流量信号坏质量（通过延时、调节死区进行判断）
✓溶液喷射装置被选为停运
✓溶液喷射装置被选为检修
3.5反应器系统
每台机组烟道各设一套反应器装置。
每套反应器分别配置手动进口烟道挡板门、出口烟道挡板门以及旁路烟道挡板门。
正常运行期间进口烟道挡板门和出口烟道挡板门打开，旁路烟道挡板门关闭，从热解装置来的稀释氨气分别喷入反应器装置中，在反应器催化剂的作用下实现烟气脱硝反应。
为了防止SCR反应器烟道堵塞，需要对反应器进行声波吹灰设备进行控制，DCS系统设计了反应器序声波吹灰顺控程序。
被控设备类型
涉及设备
相关I/O
单电控电磁阀（声波吹灰器）
●10QEB01AA102反应器第一层声波吹灰器电磁阀
●10QEB01AA103反应器第二层声波吹灰器电磁阀
●
DO：
1个指令（1-开，0-关）
3.1.1声波吹灰
1个机组反应器的2个声波吹会器；
单个声波吹灰器没有驱动级的手动操作，全部只通过声波吹灰器顺控程序自动控制。
●声波吹灰器顺控逻辑：
手动启动：
运行人员启动指令
自动启动：
控制器启动后若任一反应器入口门为开状态，程序自动启动
启动允许条件：
手动停止：
运行人员停止指令
自动停止：
声波吹灰顺控自动停止条件（见“图1”）
停止允许条件：
OR
声波吹灰顺控自动停止条件
锅炉MFT
00QEB01CP001空气压力低
T-on（5S）
图1：
顺控自动停止条件
在声波吹灰器顺控画面上按下
升级会员 