DCS控制系统在水泥余热发电中的应用
时间：2021-01-10 00:04:16 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：随着节能减排的号召，余热发电在水泥行业中得到了广泛的关注。目前余热发电系统的控制人工参与相对较多，自动化程度不高，智能控制在余热发电系统中没有得到实际的应用，如何解决余热发电系统中智能自动化程度不高这一问题成为余热发电发展的关键。目前DCS控制系统被广泛应用于水泥余热发电中，本文首先介绍了DCS 的基本概念与特点，然后探讨了其在余热发电中的应用。
关键词：DCS；控制系统；水泥余热发电
我国是世界水泥生产和消费的大国，近年来新型干法水泥生产发展迅速，技术、设备、管理等方面日渐成熟。目前国内已建成运行了大量 2000t/d 以上熟料生产线，新型干法生产线与其他窑型相比在热耗方面有显著的降低，但新型干法水泥生产对电能的消耗和依赖依然强劲，因此，新型干法水泥总量的增长对水泥工业用电总量的增长起到了推动作用，一定程度上加剧了电能的供应紧张局面。而目前国内运行的新型干法水泥熟料生产线采用余热发电技术来节能降耗的企业极少，再者，国内由于经济潜力增长加剧了电力短缺的矛盾，刺激了煤电项目的增长，一方面煤电的发展会加速煤炭这种有限资源的开采、消耗，另一方面煤电生产产生大量的尔二氧化碳等温室气体，加剧了对大气的环境污染。因此在水泥业发展余热发电项目是行业及国家经济发展的必然。此外，为了提高企业的市场竞争力，扩大产品的盈利空间，国内的许多水泥生产企业在建设熟料生产线的同时，也纷纷规划实施余热发电项目。水泥余热发电项目充分利用熟料煅烧生产时排放的大量废气进行回收发电，既可降低水泥熟料的生产成本，提高企业经济效益，又能保护环境，创造良好的社会效益，成为新的经济增长点。水泥窑纯低温余热发电完全符合国家的相关产业政策，是 21 世纪的新技术产业，推广应用的前景十分广阔；水泥窑纯低温余热发电在我国水泥行业推广应用，对提高我国的能源利用水平，保护环境起到积极的促进作用。电力系统在水泥余热发电有着举足轻重的作用，当前主要采用的是DCS控制系统，本文详细介绍了DCS控制系统在水泥余热发电中的应用。
1DCS 的基本概念与特点
DCS，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。DCS的核心结构基本上是一致的，即“三点一线”式结构。其中计算机网络是整个DCS系统的骨架，作为“三点一线”其中的一线，“三点”则是指的操作员站、工程师站、现场I/O 控制站，其中操作员站面对的是操作人员，工程师站面对的是监控管理的人员，现场I/O 控制站是工业现场中面向控制现场的。操作员站、工程师站、现场I/O 控制站通过网络进行传输信息，是DCS系统的不可或缺的重要组成部分。
有以上论述，经过分析，DCS呈现以下趋势：
1） 开放性。集散控制系统中所使用的设备现在都正在通用化， 专一化的产品越来越少，计算机和网络通用化更高。高性能的工控机、工作站等设备大量采用，专用网络产品逐渐被淘汰，通用网络产品正在盛行。网络通信规约逐渐向标准靠拢， 系统集成方式构成的应用系统方法越来越多的瘦到应用。
2） 分散化和智能化。现在被大量采用的主要是智能仪表、智能电子设备及现场总线技术将， DCS的体系逐步的分散，数字控制已经成为其中的重点，DCS逐步朝着智能化的方向发展。
3） 系统的构成的多种多样。目前，集散控制系统已经成了广义的概念，不再单纯的指传统的DCS，新一代的集散控制系统，其构成根据应用领域的不同而不同。
4） 自动化的综合性高。集散控制系统正大阔步的朝着综合的自动化方向发展，系统的相互关联与影响是未来发展的趋势。
2余热发电的工艺流程概述
由于热力系统的的不同，水泥纯低温余热发电在工艺上也将不同。余热发电利用较多的是双压补汽式余热发电热力系统，双压补汽式的汽轮机是由两股蒸汽从不同的部位进入汽轮机做功，参数较高的主蒸汽从汽轮机前端经过主汽门、调节汽阀进入汽轮机做功；参数较低的蒸汽经过补汽阀，从汽轮机补汽口进入渐缩式蜗壳补汽缸，与该处的主蒸汽充分混合后一起做功。从窑头熟料冷却机废气出口出来的废气，温度大约在400℃左右，将从AQC炉的顶部进入AQC炉，同时自下而上的流动的水将于废气进行反向热交换，AQC炉的水吸取热量后会产生两种蒸汽。此时出AQC炉的烟气，烟气温度大约是在90℃左右，然后经过电除尘器，最后排入大气。出窑尾预热器的废气，废气温度大约在350℃左右，将会从SP炉的顶部进入SP炉炉膛，和自下而上流动的水工质进行反向热交换，水工质吸热后产生压力比较大、温度比较高的主蒸汽，该主蒸汽进入汽轮机之前先与AQC产生的主蒸汽在中压集汽缸混合，最后一起进入汽机房的主蒸汽母管。补充蒸汽和主蒸气作为做功介质进入汽轮机做功，做完功的乏汽，然后进入凝汽器进行冷却，被凝结成水，然后凝结水经凝结泵被送入到真空除氧器，经过除氧 并加热的工质由给水泵送入AQC炉省煤器，在省煤器被加热至饱和状态后，分别进入到AQC炉的高、低压汽包和SP炉的高压汽包。
3 DCS 在余热发电中的应用
余热锅炉系统的组成包括烟气、锅炉本体、除氧供水、加药等部分。若仅仅依靠单元组合仪表进行控制，实时数据无法记录，如果长时间处于手动运行状态，锅炉的超温超压缺水满水等异常将状况无从查实，因此锅炉工艺的控制要求将无法满足。一个完善的仪表系统应是集参数检测、自动调节、连锁保护、顺序控制、显示、报警、历史记录、趋势曲线、报表设置、监控管理等为一体的控制系统。锅炉检测仪表的不完善将会对锅炉的安全运行造成威胁。
集散控制系统主要由工程师站、操作员站、通讯站、现场控制站（I/O 站）构成。现场控制站包括主控单元设备和 I/O 单元设备。工程师站和操作员站运行相应的组态管理程序，实现人机通讯，对整个系统进行集中控制和管理。余热发电的 DCS 控制重点是锅炉汽包水位的控制环节、汽轮机保护控制、凝汽器热水井及除氧器水位控制和除氧器温度、压力及阀门控制四个环节。
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