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PCS7系统在湿法烟气脱硫中的应用

董天源
东南大学能源与环境学院，江苏南京（210096）
E-mail：[e-mail]
摘要：本文应用SIEMENS公司的PCS7控制系统开发平台,为国内某电厂2×300MW燃煤机
组设计了石灰石/石膏湿法烟气脱硫控制系统。介绍了这套控制系统的软、硬件配置，以及
典型的模拟量控制（MCS）和顺序开关控制（SCS）的设计。实际的生产运行证明,该系统
设计合理,运行稳定可靠,满足了湿法脱硫过程中的多变量连续过程控制的要求。
关键词：湿法烟气脱硫；石灰石/石膏；PCS7；PLC

1.引言
随着环保要求的越来越高，对电厂排放超标的烟气进行脱硫处理已是现代电厂建设的重
要组成部分。目前，我国已有石灰石/石膏湿法、旋转喷雾干燥法、炉内喷钙尾部烟气增湿
活化法、常压循环流化床法、海水脱硫法、电子束法、烟气循环流化床等10多种方法[1]，
其中石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺在烟气脱硫工艺中约占90%以上。而就全世界而言，脱
硫工程最多的国家如日本、美国、德国，他们主要采取烟气脱硫的方法，而且其中85%以
上是用石灰石/石膏湿法工艺[2]。发达国家的经验表明,石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术是一种
最成熟的脱硫工艺技术[3]。现基于SIEMENS公司的PCS7系统，为某新建电厂的2×300MW
燃煤机组设计石灰石/石膏湿法烟气脱硫控制系统。
SIMATICPCS7是SIEMENS公司结合先进的电子技术、网络通讯技术、现场总线技术、
图形及图像处理技术、计算机技术和先进的自动化控制理论，在S5、S7系列可编程控制器
及TELEPERM系列集散控制系统的基础上，面向所有过程控制应用场合开发的先进控制系
统。系统既采用了DCS的系统构架，拥有一个全局数据库，又利用了PLC的硬件平台，可
谓综合了PLC和DCS的优点，是一个先进的全集成(TIA)自动化控制系统。
2.湿法脱硫系统概述
锅炉引风机排出的烟气通过布袋除尘器除尘后，经增压风机增压以克服脱硫系统的阻
力，进入烟气换热器（GGH）进行降温，降温是为保护吸收塔的内部结构。经降温的烟气
进入吸收塔与喷淋的石灰石浆液接触，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及加入的氧化
空气进行化学反应，最后生成二水石膏，由吸收塔排浆泵排出，进入一、二级石膏脱水系统，
最后由传送带运至石膏储仓。脱硫后的净烟气依次经过除雾器除去水滴，再经过烟气换热器
加热升温后，通过原有烟囱排入大气。湿法脱硫系统工艺如图1。
根据上述工艺，在控制系统中，兼顾到操作画面切换速度和系统流程的完整性，把整个
工艺流程分为如下几个子系统：
a)#1单元机组脱硫系统：烟气系统、烟气换热系统、增压风机系统、吸收塔系统和吸
收塔集水坑系统；
b)#2单元机组脱硫系统和#1单元机组脱硫系统划分相同；
c)公用系统：石灰石卸料系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、石膏储仓系统、
氧化空气系统、压缩空气系统、工业水及工艺水系统、事故浆液池系统和废水处理系统；
d)电气系统：脱硫PC段电气系统和脱硫保安段电气系统。

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气-气换热器
烟囱

增压风机

原烟气
吸收塔
石灰石
简仓
真空皮带脱水机

湿式球磨机浆液罐
石膏储仓

图1：湿法脱硫系统工艺流程

3.PCS7控制系统简介
PCS7控制系统所有软件都放在SIMATICManager管理器下集中管理，主要具有以下
功能：创建项目、硬件组态及参数设定、硬件网络配置、控制逻辑组态、调试程序和人机界
面设计。下面按照脱硫控制系统设计流程具体介绍各功能的实现。

3.1硬件组态及参数设定
控制系统设计的第一步就是创建个项目，然后在HWConfig界面下，从PCS7系统库
里选择所需的硬件，比如CPU、I/O卡件、通讯模块等，以恰当的方式组织起来，再针对相
应的硬件进行详细的参数设定。硬件组态本质上是对控制系统主站硬件的软件描述，在此基
础上根据I/O测点清单创建符号表，进行硬件通道分配。

3.2硬件网络组态
硬件网络组态即为工程师站、服务器、操作员站和控制系统主站的CPU配置通讯网络，
实现相互间的通讯。在SIMATICManager管理器的NetworkConfigure编辑界面下对硬件网
络进行配置。

3.3控制逻辑组态
控制逻辑是用SIMATICManager管理器下的CFC（连续功能图）来组态的，CFC是一种
用于连续过程自动化控制的图形组态工具[4]。系统预定义了不同的功能块，如PID控制、阀
门控制和电机控制等，只需要根据实际控制对象，从库里找到相应的功能块并放在恰当的位
置，组态参数，通过强大的自动寻径和完整的消息组态函数实现