xx电厂2×600MW机组
烟气脱硫工程
初步设计阶段
热工自动化部分说明书
xx锅炉（集团）股份有限公司
二○○六年六月
xx电厂2×600MW机组烟气脱硫工程 初步设计阶段 热工自动化初步设计说明书
xx电厂2×600MW机组烟气脱硫工程
目录
1 概述 .................................................2 2 热工自动化水平和控制室（楼）的布置 ....................3 3 仪表及控制系统的选型 .................................6 4 闭路电视系统 .........................................7 5 电源和气源 ...........................................7 6 控制级别描述 .........................................8 7 控制框图 .............................................9 8 仪表设备接地 ........................................11 9 热工实验室及专用工具 ................................11
1 xx电厂2×600MW机组烟气脱硫工程 初步设计阶段 热工自动化初步设计说明书
1 概述 1.1 设计依据
1.1.1xx锅炉（集团）股份有限公司与xx发电有限责任公司签定的《xx电厂2×600MW新建机组B标段烟气脱硫装置合同》。
1.1.2 《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》（DLGJ9-92）、《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）及各专业有关设计技术规程和技术标准。 1.2 设计范围
本专业负责xx电厂2×600MW新建机组B标段烟气脱硫工程热工自动化部分设计。 1.3 采用的标准和规范 1.3.1 中国标准和规范
《火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路及电缆设计技术规定》 DL/T5182-2004 《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》 DL/T 5175-2003 《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程》
SDJ26-8《自动化仪表工程施工及验收规范》 GB50093-2002 《火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程》 DL/T659-1998 《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程》 DL/T658-1998 《火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程》 DL/T657-1998 《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》 DL/T5196－2004 闭路电视系统相关的设计、安装、调试、验收规范
1.3.2 其他标准和规范
（1）美国防火协会（NFPA）
ANSI/NFPA 70 美国国家防火协会电气规范 （2）美国电气和电子工程师协会（IEEE）
ANSI/IEEE 472 冲击电压承受能力导则（SWC）
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ANSI/IEEE 488 可编程仪表的数字接口 （3）美国电子工业协会（EIA）
EIA RS－232－C 数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据
交换的数据通信设备之间的接口
EIA RS－485 数据终端设备与使用串行二进制数据进行数
据交换的数据通信设备之间的接口
（4）美国仪器学会（ISA）
ISA RP55.1 数字处理计算机硬件测试 （5）美国科学仪器制造商协会（SAMA）
SAMA PMS 22.1 仪表和控制系统的功能图表示法 （6）美国电气制造商协会（NEMA）
ANSI/NEMA ICS4 工业控制设备和系统的端子排 ANSI/NEMA ICS6 工业控制设备和系统外壳 （7）美国保险商实验室（UL）
UL 1418 电视用阴极射线管的防内爆 UL 44 橡胶导线、电缆的安全标准 （8）瑞典专业雇员联盟（TCO）
TCO 99 （9）国际电工学会（IEC ）
TCP/IP 网络通讯协议
2 热工自动化水平和控制室（楼）的布置 2.1热工自动化水平
本项目脱硫系统自动化水平达到运行人员能在脱硫系统控制室内通过FGD_DCS的LCD操作员站对脱硫系统进行启/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。采用DCS作为整个FGD的控制系统后，其控制水平可达到如下程度：
（1）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
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行状况进行有效的监视和控制；
（2）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，使脱硫系统的运行情况与相应的事故状态相适应；
（3）出现危及单元机组运行以及脱硫工艺系统运行的工况时，能自动进行系统的联锁保护，停止相应的设备甚至整套脱硫装置的运行。同时对引起FGD事故的原因进行事件顺序记录（SOE），以便于运行人员及时分析故障。 2.2控制室（楼）布置
脱硫装置单独设置FGD控制楼，控制楼的底层均为FGD电气间，布置有关的电气设备，二楼为电缆夹层（控制室及电子设备间下）。工程师室、控制室及电子设备间设在FGD控制楼的三楼。电动门配电柜5面，热工仪表配电柜3面。 2.3控制系统的总体结构
主系统即脱硫DCS系统单独设置。I/O信号采用硬接线方式直接进入FGD-DCS系统，实现整个控制系统在FGD_DCS操作员站上控制与监控的功能。FGD的所有相关的数据采集、闭环回路控制、联锁保护、逻辑顺序控制均由FGD_DCS系统来完成。
FGD_DCS与机组分散控制系统之间的信号交换通过硬接线方式，并预留与机组分散控制系统的通讯接口；脱硫FGD_DCS预留与电厂SIS系统的通讯接口，向SIS提供需要的信息。
辅助系统即所有服务于烟气脱硫，相对独立的附属工艺系统。对于这些系统的控制，可以使用随辅助系统工艺设备配供的可编程控制器
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（PLC）进行控制。PLC通过硬接线和数据高速公路与FGD_DCS系统接口，来实现数据检测和与脱硫控制室的数据传递以便在脱硫控制室接线监控。
2.3.1 FGD_DCS系统监控范围
（1） 烟气系统（所有设备包括增压风机、烟气换热器、烟气档板、密封风机等）；
（2） 二氧化硫吸收系统（所有设备包括吸收塔、除雾器，氧化风机、吸收塔循环泵、脉冲悬浮泵、吸收塔石膏浆液排出泵、石膏浆液缓存箱、石膏浆液缓存箱排出泵、事故浆液箱）；
（3） 吸收剂制备系统（包括石灰石粉仓、流化系统、计量式给粉机及输送机、石灰石浆池与工艺水混合搅拌系统、石灰石浆液泵等）；
（4） 石膏脱水及储存系统（所有设备包括石膏皮带输送机、真空皮带脱水机、真空泵，滤液箱等）；
（5） 排空系统；
（6） 工艺水及冷却水系统；
（7） 脱硫装置电气系统（包括所有电厂至FGD装置电源进线的联锁、保护及控制的设备）；
（8） 各种排水池，集浆池及箱的搅拌器。 2.4控制系统的可靠性
控制系统采取以下措施增加系统的可靠性: （1） 信号检测
对重要的过程检测参数如FGD入口烟温、FGD入口烟压、吸收塔液
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位、PH计、烟气挡板限位开关等测点作了冗余配置。详见如下：
烟气挡板限位开关（双冗余） 增压风机入口压力（三取二） 增压风机入口温度（三取平均） 吸收塔液位（三取二）
吸收塔排浆泵出口母管pH（双冗余）
（2） 联锁保护
FGD_DCS系统设计有必要的联锁保护，以保证系统能安全、可靠地运行。如FGD入口烟温、烟压异常时，自动打开旁路挡板，以保护锅炉的安全远行。
（3） 系统在FGD控制室内设有旁路挡板的手动操作按钮，在事故情况下，也能由操作员在控制室将旁路挡板打开。
（4） FGD_DCS与单元机组DCS间的信号交换采用硬接线方式。 这些措施能确保系统运行的安全、可靠。 3 仪表及控制系统的选型 3.1现场仪表
现场仪表的选型基于可靠、先进、经济、适用的原则。 压力/差压变送器采用智能变送器，采用二线制，输出4～20mADC信号，由FGD-DCS直接供电。在罗斯蒙特3051S、Honeywell ST3000、SIMENS等三家制造厂中选择。
对于有悬浮物介质，在箱体或筒仓内料位测量使用超声波料位计或差压变送器，对石灰石粉仓的测量采用雷达物位变送器。对石膏浆液箱内的液位测量使用超声波等非接触式测量，采用E+H、SOR、SIEMENS产品。
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PH值测量系统应采用双路冗余方式,且有自动切换功能，并提供充裕的自动清洗系统和自动地进行远方标定。
本工程采用电磁流量计测量液体流量。浓度计测量采用质量流量计。
执行机构采用电动执行机构。
国产的电动头采用引进技术生产的就地控制一体化产品，调节型电动执行机构采用伺放一体化的进口产品。
闭环控制回路中用于调节的电动执行机构为连续型, 接受4～20mADC的控制信号。并装有带4～20mA DC输出信号的电子位置传感器和0～100%标度的就地位置指示器。
在工艺过程上需要测量开关量信号时采用进口产逻辑开关。 与介质接触的仪表部件采用适合于工作环境的材质。 3.2 FGD_DCS控制系统
采用有优良业绩、性能可靠的先进产品。 4 闭路电视系统
为了便于现场运行环境的监视，脱硫岛内设有一套彩色闭路电视监视系统。该系统两台机组配置一台LCD监视器(21英寸)、设置足够数量（不少于15点）的摄像头（带电动转动装置，如云台），LCD置于FGD控制室DCS操作台上，摄像头应能通过键盘切换监视，摄像头具有远方手动/自动切换监视功能。其布置应与FGD_DCS相协调。 5 电源和气源 5.1电源
脱硫岛仪表和控制设备所用各类电源由脱硫岛内部提供。 热工电源等级有380/220VAC。
UPS电源和厂用保安段电源可自动切换以提供FGD_DCS系统可靠
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的220VAC电源。
现场仪表（PH计、密度计、电磁流量计、电磁阀等）由仪表电源盘供电，仪表电源盘内UPS电源和厂用保安段电源可自动切换。二线制变送器的电源由FGD_DCS系统提供。 5.2气源
脱硫装置的控制系统考虑采用电动方式。仪用压缩空气用于测量管路、个别检测仪表的吹扫，这部分气源从老厂引接。 6 控制级别描述
本项目的检测与控制系统分为以下两个级别：
总的来讲，本项目的检测与控制系统分为以下两个级别： （1） 现场级；
包括各种检测仪表和执行器。 （2） 过程控制级；
采用FGD_DCS系统来实现对脱硫系统的实时监视和控制。过程控制级采用FGD_DCS软逻辑来完成有关的联锁保护、顺序控制和闭环回路控制，采用模块式的控制结构。有以下的控制模块类型：
a.功能组（FG）；
由若干的FGM、SFGM、SCM、DCM、ACM组成。包括：脱硫系统、石灰石粉制浆系统、脱水机系统、排空系统等。
b.功能组模块（FGM）；
由若干SFGM组成。用于多个设备或单个大设备的顺控。包括：增压风机、GGH、除雾器、脱水机等。
c.子功能组模块（SFGM）；
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由若干SCM组成。用于少量设备的顺控。 d.子控制模块（SCM）；
用于一个或几个设备的顺控。 e.驱动输出模件（DCM）；
用于单个设备的启停或开关操作。 f.自动控制输出模块（ACM）。
用于闭环回路控制。 7 控制框图
闭环控制回路
FGD有以下主要控制回路： （1）增压风机调节系统
增压风机用以克服FGD系统引起的烟气压降。为了保证机组安全运行，通过调节增压风机动叶开度，维持增压风机入口压力稳定。为了获得良好的动态特性，引入了炉膛负压（经过滤波处理）和引风机导叶开度信号，两种信号中的大值微分后作为前馈信号，以消除因机组负荷变动引起烟气流量波动导致的FGD入口压力变化。
（2）PH值调节系统
PH值调节系统控制进入吸收塔的石灰石浆液流量，维持吸收塔浆液的PH值在一定范围内，以保证FGD的脱硫效率。PH值调节器接受4个信号：PH设定值；PH测量值；进入吸收塔的石灰石量；吸收塔需要除去的SO2负荷量。当前后两个量相互平衡后，进入吸收塔的石灰石浆液流量为一个定值，上述平衡一旦被打破，进入吸收塔的石灰石浆液
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量改变，以维持吸收塔浆液的PH值和保证脱硫效率。SO2负荷量是由原烟气流量（经压力，温度校正），原烟气SO2浓度，净烟气SO2浓 度，吸收塔浆液循环泵投运台数综合计算得到；进入吸收塔的石灰石量由石灰石浆液流量和浆液密度计算得到。这两者之间由钙/硫比相联系。 （3）石灰石浆液调配系统
石灰石浆液调配系统的任务是保证石灰石浆液的储备量（～6h），石灰石浆液密度符合脱硫工艺要求。该系统相关设备见PID图：回收水箱系统；石灰石浆液系统；石灰石粉仓系统。相关的被控设备有称重皮带运输机，工艺水调节阀，回收水调节阀。相关的变送器有：皮带机转速，工艺水流量，回收水流量，石灰石浆液密度，石灰石浆液流量。此外，工艺要求：首次兑浆用工艺水，FGD运行后，用回收水兑浆，仅当回收水量不足时，用工艺水补充。
石灰石浆液调配系统由两个相对独立的系统组成。一个是浆液箱给水；一个是浆液箱给石灰石粉。由于从浆液箱排出的石灰石浆液的部分数量和进入浆液箱的水量有对应关系，石灰石浆液流量经系数修正后是调节器的一个输入信号，给水流量（回收水流量和工艺水流量之和）是调节器的反馈信号。当两个信号平衡后，进入浆液箱的水量保持恒定，达到维持浆液箱～6h储备量的要求。进入石灰石浆液箱的水量乘一个比例系数后，基本设定了加入浆液箱的石灰石量，该信号由皮带机的速度反馈与之平衡；浆液密度设定值和密度测量值比较后，进一步调节加入的石灰石量，保证浆液密度满足工艺要求。 RS触发器用于工艺水阀和回收水阀的切换，回收水阀最大开度19mA
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和工艺水阀最小5mA是可以调整的，可以根据阀门的流量特性，选取选取线型好的开度区间进行配合，保证好的调节特性。
首次兑浆可以手动；也可以给水手动，给石灰石粉用自动。
（4）旁路挡板调节系统
四川泸州电厂2×600MW机组B标段脱硫工程是一炉一塔布置。旁路挡板快速开启（
（5）石膏滤饼厚度调节系统
为了保证石膏滤饼的厚度稳定，皮带脱水机的速度根据超声波物位变送器的测量值进行控制，皮带脱水机的电机由变频器调整转速，转速变送器作反馈。 8 仪表设备接地
FGD-DCS接地采用与电气共用地网的方式，接地电阻应满足厂家要求；所有控制器机柜和I/O机柜均设电缆屏蔽层接地用的专用端子排。 9 热工实验室及专用工具
本机组烟气脱硫工程不单独设置热工实验室，只配置个别必要的脱硫分析专用实验室设备。
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