石灰粉投加自动控制系统设计及应用

第５１卷第４期２０１５年８月石油化工自动化ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＩＮＰＥＴＲＯ－ＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹＶｏｌ．５１，Ｎｏ．４Ａｕｇｕｓｔ，２０１５稿件收到日期：２０１５－０４－１４，修改稿收到日期：２０１５－０６－０１。作者简介：刘朝霞（１９６２—），女，江西大余人，１９８５年毕业于上海理工大学计算机及应用专业，获学士学位，现就职于国家发展和改革委员会大连培训中心，主要从事网络开发及控制工作，任工程师。石灰粉投加自动控制系统设计及应用刘朝霞１，阴聚宝２（１．国家发展和改革委员会大连培训中心，辽宁大连１１６０１３；２．辽阳石化公司炼油厂，辽宁辽阳１１１００３）摘要：针对石灰粉法脱硫工艺中石灰粉投加量不准确、脱硫效果不稳定、ｐＨ值波动大等缺陷，采用西门子Ｓ７－２００系列ＰＬＣ设计开发了一套石灰粉投加自动控制系统。阐述了该系统的结构组成及工作流程，为原脱硫系统改造提供了良好的解决方案和对策。实际应用证明该系统能够达到高效的控制改进作用。关键词：可编程控制器传感器触摸屏石灰法脱硫料仓中图分类号：ＴＰ２７３文献标志码：Ｂ文章编号：１００７－７３２４（２０１５）０４－００７７－０２石灰粉法脱硫工艺具有运行成本低、脱硫效果好、设备配置简单等优点，被广泛应用于脱硫项目上。它的作用原理是将石灰粉加水制成脱硫液，作为吸收剂加入吸收塔与烟气充分接触吸收，烟气中的二氧化硫与脱硫液中的碳酸钙以及从塔下部进入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏，达到脱硫目的，故石灰粉浆液的制备对脱硫效果有很大影响。原投加系统采用斗式提升机上料，劳动强度大，且造成二次扬尘；给料采用螺旋输送机输送，无自动控制，注水管采用自流的方式，造成给料量（脱硫剂配量）不准确，ｐＨ值波动大，脱硫效果不稳定；未反应完的石灰粉直接进入沉淀池中，造成脱硫剂的浪费以及石灰粉投加设备和投加管道的沉积和堵塞。因此，需要在工艺设计上加以改进，设计开发合理适用的石灰粉投加自动控制系统。１石灰粉投加自动控制系统结构改进后的石灰粉投加自动控制系统结构如图１所示，主要包括：１）料仓系统。石灰储罐里的石灰粉经吸枪、５ｍ长吸料软管，由气动真空吸料器吸到５ｍ３料仓；在料仓顶部设１台负压除尘器，处理石灰粉落入料仓后产生的扬尘；料仓设有料位计；料仓顶部安装安全阀，当料仓压力达到设定上限值时，将自动打开卸压。２）料仓下料系统。料仓下料系统由空气炮振动装置和密度补偿装置两部分组成，空气炮振动装置安装于料仓下部的锥斗上，在下料过程中与密度补偿装置间歇交错启动，使石灰粉料能连续不断地下落，避免出现粉体在下料过程中的空穴及桥拱现象。３）空气动力系统。石灰粉投加系统中，气动真空吸料器、空气泡振动装置、气动阻隔阀及除尘器等需要使用压缩空气，故配备空压机、干燥机、储气罐、安全阀、放空阀及气源转换板。４）多螺旋给料系统。采用螺旋推进器将料仓下料系统出口的石灰粉送入多螺旋给料机，可以避免溶液罐内水汽直接进入下料系统或储料仓。多螺旋给料机配备相应齿轮，为满足投加量需要，采用的螺旋推进器最大可投加量为５００ｋｇ／ｈ。通过进水量或溶液罐溶液ｐＨ值调节变频器转速，控制螺旋推进器的投加量，以达到设定的溶液浓度。５）注水系统。注水系统包括减压阀、流量计、电磁阀、调节阀等，溶液罐进水管路口采用双电磁阀串联控制，防止因为电磁阀、压力变送器、液位计或流量计损坏造成罐内水位溢流，不需要通过安装溢流传感器来报警。６）溶液罐系统。在石灰粉投加系统中，最关键的环节是保证粉料投加的精度。水与一定比例的粉料同时投入溶液罐，由搅拌器搅拌均匀，制备成所需浓度的乳液。在溶液罐上方加装水利除尘器，能有效除去石灰石与水反应发生的烟雾，带走反应的热量。溶液罐下侧安装投料泵，将乳液输送到投加点。２石灰粉投加自动控制系统工作流程该系统采用ＯＭＲＯＮ变频器控制，以实现定量投加，其系统流程如图２所示。整个系统由ＰＬＣ完成自动控制，工作状态和故障信息可同时在触摸屏上显示。图１石灰粉投加自动控制系统结构示意图２石灰粉投加自动控制系统流程示意由图２可知，工作开始，在触摸上设置液位的上下限值和上上、下下限值，经数模（Ｄ／Ａ）转换器将数值转换成４～２０ｍＡ电信号，并由ＰＬＣ自动控制读取液位计的测量值，由程序判断液位计是否达到下限值，如果达到下限值，开启石灰输送泵，在触摸屏上设定流量计的流量，由程序根据注水流量计算所需要的精确的石灰投递量，经Ｄ／Ａ转换将数值转换成４～２０ｍＡ电信号，以此调节变频器的转速来调节石灰粉投加量，并开启水泵开始注水，开启搅拌器电机开始搅拌，制成所需要的乳液。测定乳液ｐＨ值，由程序计算是否合格，若不合格，调节变频器转速来调节石灰粉的投加量。根据使用需要，开启投料泵，将合格的乳液投加到投加点进行脱硫。检测液位是否低于下下限值，如果低于则