湿法烟气脱硫控制石灰石活性测试系统设计

摘要

我国电力生产以燃煤发电为主。近年来随着我国电力需求量的不断增加，减少燃煤发电行业SO2排放是当务之急，是应当引起社会严重关注的问题。烟气脱硫是减少与控制SO2排放的有效方法。在众多烟气脱硫工艺中，湿式石灰石-石膏烟气脱硫工艺是当今燃煤电厂应用最为广泛的烟气脱硫工艺。石灰石作为烟气脱硫技术的吸收剂，对烟气脱硫的过程和效率有着非常重要的影响。在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中，石灰石的消溶速度制约着整个烟气脱硫系统对二氧化硫的吸收速度和效率。衡量石灰石消溶性能的一个重要指标就是石灰石活性，石灰石的活性越高，其消溶性能就越好。
　　 本文基于虚拟仪器技术、现代测试与控制技术，对燃煤发电厂湿法烟气脱硫工艺，以及计算机测控系统在脱硫系统应用进行了探讨。介绍了燃煤电厂石灰石-石膏湿式烟气脱硫系统中石灰石活性测试的工作原理与工艺原理，并结合工艺原理给出了系统整个软硬件的设计方案，实现了对整个系统达到监控的各项功能。所设计完成的测控系统具有结构清晰、性价比高、易于扩展、支持在线操作并具有较好抗干扰能力等特点。
　　 本文中结合系统工艺与设计方案，介绍了系统中温度控制、流量控制、PH值控制、烟气分析等各个模块的硬件结构，给出了每个模块中传感器与控制器的选型，并结合系统工作流程与控制需要设计了下位控制器，并为系统设计选择了上下位之间的串口通信方案，实现整个系统的计算机自动化控制。
　　 本文还结合工业控制中常用到的PID控制技术和模糊控制技术，分析了PID控制技术和模糊控制技术的优缺点，结合系统中主要的两个控制量石灰石浆液PH值和烟气温度，并分析两个被控量的特点，分别为石灰石浆液PH值控制和烟气温度控制设计了模糊控制器和模糊参数整定PID烟气温度控制器，达到了很好的控制效果。
　　 本文提出了基于虚拟仪器技术的石灰石-石膏湿法烟气脱硫测试系统的软件设计方案，利用虚拟仪器的控制模块、DSC模块结合ActiveX技术等，完成了石灰石活性测试系统的主体操作界面设计、数据采集与处理系统、PID控制器和模糊控制器的虚拟仪器LabVIEW下的实现、数据存储与表格的自动打印，数据的历史调用等。
　　 论文为湿法脱硫石灰石活性测试研发提供了一种新的测试及其实现方法，对湿法脱硫工程中石灰石的选取、脱硫过程监控等具有一定的理论与实际工程应用的指导意义。研制的基于虚拟仪器技术电厂烟气湿法脱硫石灰石活性测控装置有助于推动我国烟气脱硫技术的发展。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪 论

1.1烟气脱硫的意义及烟气脱硫技术综述

1.1.1烟气脱硫的意义与前景

1.1.2湿法烟气脱硫系统概述

1.2石灰石活性测试方法及应用现状

1.3现代测控系统及虚拟仪器技术

1.3.1虚拟仪器的基本概念

1.3.2虚拟仪器的系统构成

1.3.3虚拟仪器特点

1.4论文的研究背景、意义及主要研究内容

1.4.1论文的研究背景及意义

1.4.2论文研究的主要内容

1.5本章小节

2系统工艺过程及测试系统总体设计

2.1石灰石—石膏湿法脱硫基本原理及其特点

2.2石灰石活性测试准搁置工艺流程

2.3石灰石活性测试系统总体方案

2.3.1测试系统设计要求

2.3.2测试系统设计方案

2.4本章小结

3测试装置的硬件系统设计

3.1引言

3.2测试装置硬件结构设计

3.3测试装置下位机硬件设计

3.3.1下位控制器系统设计

3.3.2温度采集与控制系统

3.3.3烟气流量控制系统

3.3.4浆液流量采集与控制

3.3.5浆液PH值控制系统

3.3.6烟气分析仪选择

3.4通信系统设计

3.4.1串口通信理论基础

3.4.2串口通信系统设计

3.5本章小结

4系统中各控制量的控制方案分析与设计

4.1引言

4.2烟气温度与浆液PH值控制分析

4.2.1烟气温度控制分析

4.2.2浆液PH值控制分析

4.3控制策略研究

4.3.1 PID控制理论

4.3.2模糊控制原理

4.3.3 Lab VIEW 下PID控制和模糊控制的实现

4.4烟气温度与浆液PH值控制算法设计

4.4.1基于模糊PID控制的烟气温度控制设计

4.4.2基于模糊控制的浆液PH值控制设计

4.5本章小结

5测试装置软件系统设计

5.1测试装置软件系统开发环境Lab VIEW

5.2软件系统的总体设计

5.3软件系统的主要功能模块实现

5.3.1运行主界面

5.3.2数据通信与采集模块

5.3.3系统参数设置与数据处理模块

5.3.4系统数据存储与历史曲线报表模块

5.3.5故障报警与系统帮助模块

5.4本章小结

6总结与展望

致 谢

参考文献

附 录