湖南华润鲤鱼江发电B厂2600MW机组烟气脱硫工程仪控设计说明书.docx
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湖南华润鲤鱼江发电B厂2600MW机组烟气脱硫工程仪控设计说明书
湖南华润鲤鱼江发电B厂2×600MW机组
烟气脱硫工程
仪控设计说明书
上海石川岛脱硫工程有限公司
2005年9月
总工程师：
设计部长：
设计经理：
审核：
校核：
编制：
3
3
3
4
4
4
5
14
31
专业设计依据及技术规程、规范
热控基本要求通风空调控制系统描述通风空调控制系统描述消防控制系统工业电视系统分散控制系统系统FGD系统逻辑描述设备选型
10.电源和气源
专业设计依据及技术规程、规范
1.1《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》DLGJ9-92
1.2《单元机组分散控制系统设计若干技术问题规定》（电规发（1996）214
号文）
1.3《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000
1.4《火力发电厂热工自动化设计技术规定》NDGJ16-89
1.5《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计技术规程》SDJ26-89
1.6《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
1.7《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-96
1.8《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98
1.9《电力建设施工及验收规范》热工仪表及控制装置篇SDJ279-90
1.10《火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程》DL/T659-1998
1.11《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程》DL/T658-1998
1.12《火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程》DL/T657-1998
1.13闭路电视系统相关的设计、安装、调试、验收规范
1.14空调控制系统相关的设计、安装、调试、验收规范
热控基本要求
脱硫控制系统建成后,控制水平具有“无人值守、定期巡检”的能力,在FGD控制室内完成对FGD装置的正常启、停，完成正常的运行监视、操作和故障诊断。
仪表和控制设备具有较高的可用性、可靠性、可控性和可维修性，所有部件在规定的条件下安全的运行。
自动化系统的投入率达到100％，利用率不低于90％，保
护系统投入率达到100％
热控设计范围
3.1分散控制系统
3.2消防控制系统
3.3工业电视系统
3.4通风空调控制系统
通风空调控制系统描述
脱硫系统控制室采用热泵式屋顶式空调机，以满足夏天制冷空调和冬天部分时段的供热空调，引进部分新风，以保证室内良好卫生环境。
其它就地控制室、休息室和电子间配电间根据实际需要配置柜式分体空调机，以满足夏天制冷空调和冬天部分时段的供热空调。
脱硫控制楼内的电子间配电间、CEMS监测间、电缆夹层将设置自然进风或机械排风的通风系统以排除室内的余热余湿及（或）有害气体。
配电间的通风机兼用事故排风，通风次数不低于10次/h。
通风系统由DCS统一控制。
消防控制系统
消防系统范围包括脱硫岛内电控楼和脱水楼的脱硫电子设备间、仪表间的消防
系统。
根据有关消防设计规程、规范和工艺流程特点，在设备与器材的选择及布置时均考虑预防为主的措施，预防火灾的发生与阻止火灾的蔓延。
水消防是主要的灭火手段。
脱硫厂区配室外地上式消火栓，脱水／制浆楼设置室内消火栓。
各建筑物配备一定数量的移动式干粉、二氧化碳灭火器。
工业电视系统
彩色数字工业电视作为脱硫系统的辅助监视系统，对脱硫系统中的一些重要的
主辅设备实现全面监视。
电视系统设置1台矩阵主机、2台监视器和1套数据存储硬盘录象机。
控制主机（包括显示器），实现切换功能以及电视探头的调焦、变焦距、变光圈功能，实现画面显
示和故障报警功能
所有监视点设备由一体化变焦摄象机、变焦镜头、球型云台防护罩、解码器作成。
FGD系统监视点拟设置如下：
监视点名称
摄像头数量
a）
真空皮带脱水机给料
1台
b）
真空皮带脱水机卸料
1台
c）
石膏卸料
1台
d）
石灰石粉卸料
1台
分散控制系统系统
7.1分散控制系统功能要求
7.1.1控制对象
本工程设一套分散控制系统（FGD_DC）S对两台机组脱硫系统进行控制。
7.1.2控制水平
FGD_DC的S机柜将布置在脱硫区域的就地电子设备间内。
运行人员在脱硫控制室或灰控楼内通过FGD_DC的SLCD操作员站对机组脱硫系统及公用系统进行启/停控制、正常运行的监视和调整以及异常与事故工况的处理。
7.1.2控制方式
脱硫分散控制系统FGD_DC按S照功能分散和物理分散相结合的原则设计。
其控制范围包括单元机组脱硫系统及脱硫的公用系统，FGD_DC的S功能包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）等。
本工程脱硫系统采用的分散控制系统（DCS）在脱硫控制室内能实现以下功能：
在机组正常运行工况下,对脱硫装置的运行参数和设备的运行状况进行有效的监视和控制,并能够根据锅炉的运行工况自动维持SO2等污染物的排放浓度在满足环保要求的正常范围内;
机组出现异常或脱硫工艺系统出现非正常工况时,能按预定的顺序进行处理,使系统与相应的事故状态相适应;
当出现危及机组及脱硫工艺系统运行的工况时,能自动进行系统的连锁保护,
停止相应的设备甚至整套脱硫装置的运行
7.2控制系统的结构
1）脱硫控制系统构成：
整套脱硫控制系统由脱硫分散控制系统以及根据工业设备控制水平和控制要求设置的少量就地控制箱及其他辅助自控装置所构成。
分散控制系统由过程站、历史数据记录站、数据通讯系统和人机接口等设备组成。
系统设置操作员站4台（其中一套可实现工程师站功能）、工程师站1台，历史数据站1台。
2）分散控制系统的功能：
包括脱硫DAS、MCS、SCS。
3）脱硫控制系统控制：
以分散控制系统LCD和键盘、鼠标作为脱硫监控中心，不设置常规仪表盘。
但当DCS的电源消失、通讯中断、全部操作员站失去功能以及控制站失去控制和保护能力时，为确保脱硫系统紧急停运，为此在操作员控制台上设置下列独立于DCS的常规操作项目：
FGD出入口挡板控制
FGD旁路挡板控制
4）脱硫控制系统的运行与停止：
其工作状态与单元机组密切相关。
因此脱硫控制系统的设计将考虑单元机组与脱硫控制必要的信号通讯接口，其接口的实现方式根据条件将采用通讯或硬接线通讯连接。
涉及安全、保护的信号均采用硬接线连接。
脱硫DCS与主厂房交换信息清单
（此列出为#1FGD与#1锅炉交换信号,#2FGD与#2锅炉交换信号与此相同）
序号
信号内容
信号类型（对
FGD）
输出/输入
1
#1锅炉负荷
AI
BTG/FGD
2
#1锅炉MFT
DI
BTG/FGD
3
#1FGD启动许可
DI
BTG/FGD
4
#1锅炉吹灰
DI
BTG/FGD
5
#1锅炉有油枪投运
DI
BTG/FGD
6
#1锅炉无油枪投运
DI
BTG/FGD
7
#1电除尘器所有区域已
DI
BTG/FGD
开
8
#1FGD运行
DO
FGD/BTG
9
#1FGD停止
DO
FGD/BTG
10
#1增压风机启动
DO
FGD/BTG
11
#1增压风机停止
DO
FGD/BTG
12
#1增压风机事故跳闸
DO
FGD/BTG
13
#1FGD入口挡板已开
DO
FGD/BTG
14
#1FGD入口挡板已关
DO
FGD/BTG
15
#1FGD旁路挡板已开
DO
FGD/BTG
16
#1FGD旁路挡板已关
DO
FGD/BTG
17
#1FGD出口挡板已开
DO
FGD/BTG
18
#1FGD出口挡板已关
DO
FGD/BTG
19
#1FGD跳闸信号
DO
FGD/BTG
20
#1FGD请求锅炉跳闸
DO
FGD/BTG
21
#1A引风机启动
DI
BTG/FGD
22
#1A引风机停止
DI
BTG/FGD
23
#1A引风机事故跳闸
DI
BTG/FGD
24
#1A引风机叶片位置
AI
BTG/FGD
25
#1B引风机启动
DI
BTG/FGD
26
#1B引风机停止
DI
BTG/FGD
27
#1B引风机事故跳闸
DI
BTG/FGD
28
#1B引风机叶片位置
AI
BTG/FGD
7.3控制系统的可靠性
可靠性措施
冗余
a.控制器冗余配置；
b.数据高速公路冗余；
c.DCS的I/O机柜供电电源冗余；
d.关键的参数例如吸收塔液位和浆液PH值测量均冗余设置；
e.DCS设置4台操作员站，f.分别以四个结点与数据公路相连。
g.采用微处理器技术的控制系统，h.均具有自诊断功能，i.在内部故障还没有干扰生产过程之前，j.即能在系统本身范围内探测到故障并实行防止故障扩大的措施，同k.时进行报警和记录。
对工艺系统关键被控对象的执行机构和联锁保护监测仪表、开关采用进口设备
DCS可靠性指标
系统可用率≥99.9%
系统精度
a.模拟量输入信号：
±0.05%（高电平）,±0.035%（低电平）
b.模拟量输出信号：
±0.05%
抗干扰能力
a.
共模电压:
≥250V
b.
共模抑制比:
≥90dB
c.
差模电压:
≥60V
d.
差模抑制比:
≥60dB
DCS系统裕量
最繁忙时,控制器CPU的负荷率不大于60%,操作员站负荷率不大于40%。
内部存储器占有容量不大于50%，外部存储器占有容量不大于40%。
以太网通讯总线的负荷率不大于20%，令牌网通讯总线的负荷率不大于40%。
每个机柜内每种I/O点裕量不少于15%，I/O模件槽裕量不少于15%。
40%电源余量。
电源分配柜考虑10%的回路备用量。
主要连锁保护
当脱硫系统出现下述任一情况时，自动解除整个脱硫系统：
e.锅炉主燃料故障
f.所有IDF跳闸
g.旁路风门压差高
h.FGD入口烟气温度高
i.吸收塔入口温度高
j.BUF跳闸
k.两台以上吸收塔循环泵的停止
l.FGD主电源消失
m.吸收塔液位低低
当解除脱硫装置运行时，将打开烟气旁路挡板，停止脱硫增压风机，关闭脱
硫烟气进出门。
确保脱硫顺序控制系统的安全可靠投运，设计中采用下述措施：
n.为保证测量信号的可靠，o.重要的保护用过程信号、状态采用3取2或2取1测量方式（见下表）。
FGD保护动作时自动快速打开旁路挡板门，p.切q.除FGD。
在紧急状态时强制动作旁路挡板门，r.保证锅炉
安全运行
序号
测点描述
测点数量
设计思路说明
1
进口挡板开
3
3取2，保证重要信号的可靠性
2
旁路烟气挡板开
3
3取2，保证重要信号的可靠性
3
出口挡板开
3
3取2，保证重要信号的可靠性
4
FGD进口原烟气温度
2
2取1，保证重要信号的可靠性
5
吸收塔进口原烟气温度
3
3取2，保证重要信号的可靠性
6
旁路挡板差压
3
3取2，保证重要信号的可靠性
7
吸收塔液位
2
2取1，保证重要信号的可靠性
8
吸收塔浆液PH值
2
2取1，保证重要信号的可靠性
s.设计完善的联锁功能，t.如备u.用设备v.起停联锁、箱罐池的高低液位联锁、管道设备w.冲洗联锁等，x.使控制系统能对运行工况变化自动及时作出反应，y.保证系统稳定运行。
z.在装置停机期间，aa.装置中不同bb.的管道系统中装有浆液，cc.必须对这些管道系统进行冲洗，dd.防止固体材料的沉淀。
在短时间停机期间，ee.吸收塔搅拌器、石灰石浆罐搅拌器等仍保持工作。
7.4数据采集与处理系统（DAS）
数据采集与处理系统（DAS）连续采集和处理所有与脱硫工艺系统有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的实时信息。
基本功能如下：
（1）过程变量输入扫描处理
（2）固定限值报警处理，（3）并可报警切（4）除
（5）LCD显示
c.报警显示
d.流程图显示
e.成组参数显示
f.操作指g.导，h.如报警原因、允许条件和操作步骤等
i.棒状图显示
打印制表
j.定时制表：
班、日、月报表
k.报警记录
l.主要设备m.跳闸顺序记录
n.设备o.运行记录，p.主要辅机的起停次数和累计运行时间
历史数据存储和检索（HSR）
性能计算
7.5主要模拟量控制系统（MCS）
旁路挡板差压控制
为保证锅炉和FGD系统的安全稳定运行，通过调节增压风机导向叶片的开度，保持旁路挡板两侧差压的稳定。
为了获得更好得动态特性，引入引风机叶片位置信号作为辅助信号。
石灰石浆液浓度控制
石灰石泥浆浓度的设定值与石灰石泥浆浓度变送器输出的石灰石浓度信号相比较，偏差信号送往比例积分控制器，输出调节石灰石给料量，并由石灰石滤液箱液位作为副参数共同控制石灰石浆液浓度。
石灰石浆液吸收塔进给流量控制
吸收塔pH的设定值与pH计输出的pH信号相比较，偏差信号送往比例积分
控制器。
控制器的输出与根据FGD入口处的SO2含量和给出的增压风机气体流量计算得来的前馈信号相除作为石灰石浆液进给流量的设定值。
该设定值与石灰
石浆液吸收塔流量信号比较，通过调整调节阀开度来控制吸收塔的进给流量
吸收塔液位调节
吸收塔石灰石浆液供应量、石膏排出量、工艺水补给量、除雾器冲洗水量及烟气进入量等因素的变化造成吸收塔的液位波动。
根据测量的液位值，调节加入的工艺水及除雾器冲洗时间间隔，实现液位的稳定。
吸收塔排出流量控制
通过FGD进口烟气量得出吸收塔排除量设定值,与排出实际值作比较,偏差送入比例积分器，吸收塔内pH值作为前馈信号与比例积分器输出共同调节调节阀开度以控制吸收塔排出量。
滤液水箱液位控制滤液水箱液位的设定值与滤液水箱液位信号相比较，偏差信号送往比例积分控制器，按#1和#2号锅炉负荷的大小比例调节#1#2号调节阀开度。
石膏旋流站入口压力控制
石膏旋流站入口压力与压力设定值比较，偏差信号送往比例积分控制器，输出调节石膏旋流站入口调节阀开度，以保证石膏旋流站入口压力稳定。
除上述主要闭环控制回路外，还将设置石膏旋流子工作数量控制、石膏和滤布冲洗箱液位控制等。
7.6主要顺序控制（SCS）功能组包括脱硫系统启动、停止顺序控制、除雾器清洗、石灰石制浆系统顺序控制、石膏脱水系统以及浆液管道冲洗顺序控制功能组等。
设计的主要控制功能组如下：
烟气挡板控制功能组
除雾器冲洗控制功能组吸收塔液池搅拌及循环控制功能组
石膏脱水控制功能组除上述的功能组控制外，与脱硫有关的辅机、阀门也纳入DCS系统实现远方遥控控制。
7.7FECS
脱硫岛电气系统纳入脱硫岛DCS控制，不设常规控制屏。
FECS通过与DCS系统主网络通讯或与DCS的DPU直接接口的方式，将各电气设备的状态信号传送至DCS系统，并将DCS系统发出的控制指令下达至各电气设备，以达到能在DCS系统操作员站上软手操各电气设备的目的，并能根据DCS的逻辑要求自动控制各设备的启停。
有关FECS的详细说明见《电气设计说明》。
7.8CEMS烟气监测
本FGD系统设三套CEM系S统。
1#，2#FGD各一套，用以检测FGD进出口SO2含量，烟尘浓度等参数。
检测信号以4--20mA方式全部进入DSC系统中参与控制
烟囱上设一套CEM系S统，用以检测SO2，NOx,CO,O2,烟尘浓度,湿度，烟气流量等符合《火电厂烟气排放连续监测技术规范》（HJ/T75－2001）和《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》（TJ/T76－2001）要求的污染物指标，以供环保局监测。
7.9CRT报警
当脱硫工程越限或保护动作以及DCS及重要控制装置电源故障，均通过分散控制系统的LCD报警，并可进行相关的报警打印。
7.10通讯脱硫控制系统的实时数据的传送，在脱硫控制室设置数据接口机，可将脱硫系统的实时参数送入全厂SIS系统实时数据库，并可与两台机组DCS通讯。
7.11脱硫控制室及电子设备间的布置
两台机组合设一个脱硫综合楼，FGD控制室、电子设备间及工程师室设在FGD综合楼，脱硫电子设备间下设电缆夹层。
FGD控制室布置有两套脱硫装置及公用系统的操作员站、打印机、火灾报警盘等设备，脱硫电子设备间内除布置有FGD_DC机S柜外，还布置有电源盘以及FGD热控配电箱等设备。
工程师室内布置有一台控制及工程师站兼用的操作员站和一台打印机等设备。
FGD系统逻辑描述
8.1烟气系统
8.1.1烟气通路系统控制回路概述
在正常的脱硫运行期间，旁路挡板关闭，烟气通过增压风机进入FGD。
增压风机控制要求保持旁路挡板前后差压为0，从而补偿从增压风机出口到烟囱出口的气流压力损失，在启动风机前要求打开烟气通路。
8.1.2烟气通路系统设备控制
8.1.2.1FGD系统进口和出口隔离挡板
自动：
开/关挡板
开/关挡板密封空气入口阀
手动：
开/关挡板
开/关挡板密封空气入口阀
指示：
挡板开/关状态密封空气压力密封空气风机状态密封空气加热器状态密封空气风机出口阀开/关状态密封空气入口阀开/关状态旁路烟气挡板差压
报警：
挡板故障打开（时间延迟）挡板故障关闭（时间延迟）密封空气压力低密封空气风机故障/跳闸
联锁：
至少一台吸收塔循环泵运行
8.1.2.2FGD
系统旁路挡板
自动：
增压风机打开时，旁路挡板关闭
FGD保护动作时，自动打开旁路挡板开/关挡板密封空气入口阀
手动：
开/关挡板
开/关挡板密封空气入口阀
指示：
挡板开/关状态密封空气压力密封空气风机状态密封空气加热器状态密封空气风机出口阀开/关状态密封空气入口阀开/关状态旁路烟气挡板差压
报警：
挡板故障打开（时间延迟）
挡板故障关闭（时间延迟）
旁路挡板差压高
密封空气风机出口压力低
密封空气风机故障/跳闸
联锁：
增压风机跳闸
吸收塔再循环泵全停
脱硫系统主电源消失
锅炉MFT烟气旁路挡板差压高报警吸收塔液位低低报警脱硫塔进口烟气大于180℃FGD主电源消失二台吸收塔循环泵的停止且吸收塔入口温度高
8.2吸收塔系统
8.2.1控制系统概述吸收塔连续运行。
输入吸收塔的石灰石浆液的给入量取决于锅炉负荷，进口二
氧化硫含量和吸收塔浆液的PH值。
吸收塔浆液的液位由控制加入吸收塔的水量来调节。
吸收塔浆液的浓度则由控制排至石膏脱水系统的浆液排出量的分段式控制系统来调节。
8.2.2控制回路
8.2.2.1吸收塔浆液的PH值控制湿式脱硫系统中最重要的控制参数就是吸收塔浆液的PH值。
该回路的合理设计
将使石灰石得以最大限度的利用，并可提供随负荷变化而调节系统的灵活性。
石灰石浆液的给入量的大小取决于对吸收塔浆液PH值的控制。
两台PH值测试仪将用来分析石膏排出泵排出管道中浆液的PH值。
其监测信号将被送至DCS。
若该值超出上限或下限，系统将会报警。
另外，若两个读值之差超出设定范围，系统也会报警。
吸收塔pH的设定值与pH计输出的pH信号相比较，偏差信号送往比例积分控制器。
另外，根据吸收塔入口处的SO2量和给出的增压风机气体流量计算得来的前馈信号。
控制器的输出和前馈信号作为石灰石浆液进给流量的设定值。
该设定值与石灰石浆液吸收塔流量信号比较，通过调整控制阀位置来控制吸收塔的进给流量。
从而控制吸收塔浆液的PH值。
8.2.2.2吸收塔浆液排出控制
通过FGD进口烟气量得出吸收塔排出量设定值,引入吸收塔内pH值作为前馈信号,共同调节调节阀开度以控制吸收塔排出量。
8.2.2.3吸收塔浆液的液位吸收塔石灰石浆液供应量、石膏排出量、工艺水补给量、除雾器冲洗水量及烟气进入量等因素的变化造成吸收塔的液位波动。
根据测量的液位值，调节加入的工艺水及除雾器冲洗时间间隔，实现液位的稳定。
8.2.3吸收塔系统设备控制
8.2.3.1吸收塔浆液循环泵
自动：
启动/停止泵开/关循环泵入口气动阀
手动：
启动/停止泵
开/关循环泵入口气动阀
开/关清洗阀，开/关排污阀
指示：
泵运行/停止状态
阀门状态
电机电流,电机轴承温度
报警：
泵故障/泵启动故障
电机电流过大
电机轴承温度过高
阀门故障
启动条件：
吸收塔浆液液面高于低低限
入口阀打开
清洗水和排污阀关闭
运行条件：
吸收塔浆液液面高于低低限入口阀打开清洗水、排污阀关闭电机电流正常电动机轴承温度正常
8.2.3.2吸收塔搅拌器
自动：
启动/停止搅拌器
手动：
启动/停止搅拌器
指示：
搅拌器运行/停止状态
报警：
搅拌器故障/搅拌器启动故障
启动条件：
吸收塔浆液液面高于低低限
运行条件：
吸收塔浆液液面高于低低限
8.2.3.3石膏排出泵
自动：
启动/停止泵
开/关入口、出口阀开/关清洗阀，开/关排污阀
手动：
开/关泵
开/关入口、出口阀
开/关清洗阀，开/关排污阀
指示：
泵运转/停止状态阀门状态吸收塔液位
警报：
泵跳闸/故障
阀门故障
启动条件：
入口阀打开
清洗阀、排污阀关闭吸收塔液位在最低限以上
运行条件：
入口、出口阀打开清洗阀、排污阀关闭吸收塔液位在最低限以上
8.2.3.4氧化风机
自动：
启动/停止风机
手动：
启动/停止风机
指示：
氧化风机运行/停机状态
电机电流
电机轴承温度吸收塔进风量
报警：
轴承温度高
电机电流大
紧急停机氧化风机故障/跳闸吸收塔进风量低
运行条件：
电机电流正常电机轴承温度正常
8.3脱水系统
8.3.1脱水系统控制概述保证石膏旋流器入口压力一定，和滤饼厚度正常以确保石膏脱水效率。
滤液根
据两台锅炉负荷的不同按比例分配给两吸收塔。
废水以一定的流量送往废水处理系统。
8.3.2控制回路
8.3.2.1石膏旋流器入口压力控制
将旋流器入口压力与压力设定值比较，偏差送入比例积分器，输出控制旋流器
入口调节阀，以确保旋流器入口压力稳定
8.3.2.2石膏旋流子数量控制
根据石膏浆液缓冲箱的液位决定石膏旋流器旋流子打开个数。
当液位高时打开更多的旋流子以提高对石膏浆液的处理能力。
8.3.2.2滤饼厚度控制
脱水机滤饼厚度检测仪测出的滤饼厚度与厚度设定值比较，偏差送入比例积分器，输出控制皮带脱水机电机变频器，以保证滤饼厚度保持在正常值，从而确保脱水效率。
8.
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