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SCR脱硝催化剂生产线DCS控制系统解决方案.doc
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SCR脱硝催化剂生产线DCS控制系统解决方案.doc
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SCR 脱硝催化剂生产线 DCS 控制系统解决方案
SCR 脱硝催化剂生产线 DCS 控制系统
“十二五”期间将把氮氧化物列入大气排放总量控制指标中,火电厂强制安装脱硝装置箭在
弦上。SCR 系统中最关键部件是催化剂,其成本通常占脱硝装置总投资的 30%-50%。国内
火力发电厂只有 10%的机组安装了脱硝装置,氮氧化物已成为主要大气污染源。
我国 90%二氧化硫、67%氮氧化物、70%烟尘排放量来自于煤炭的燃烧。其中,燃煤电站、
燃煤工业锅炉、燃煤炉窑等烟气排放污染问题最为突出。随着环保形势的日益严峻,仅靠低
氮燃烧不能满足更加严格的排放标准,SCR 工艺是减少固定源 NOx 排放的一个行之有效办
法。
一、SCR 蜂窝脱硝催化剂的特点
1.蜂窝式催化剂由多种原料混炼,成型,烧制而成,通体具有活性,磨损不降低活性
2.可根据实际烟气条件进行配方设计,针对性强,适应性广;
3.高温煅烧工艺烧成,抗锅炉瞬时高温能力优越;
4.烟气入口侧设有抗磨损涂层,抗磨损能力强,机械寿命长;
5.超细 TiO2 为基材,比表面积大,活性稳定;
6.特殊配方设计,抗中毒能力优异;
7.使用范围宽广,可靠性高。
二、SCR 蜂窝脱硝催化剂生产工艺流程
蜂窝式催化剂是将 TiO2 与其他活性组分以及陶瓷原料以均相方式结合,按一定配比混合、
搓揉均匀后形成模压原料,采用模压工艺挤出成型为蜂窝状单元,最后组装成标准规格的催
化剂模块。催化剂所需要的主要原料是超细晶、锐钛型钛白粉,并在生产工艺中加入钨、钡
和硅等成分。
生产过程为:原料配制工序、混炼工序、挤出工序(预挤出、真空挤出)、切割工序、干
燥工序、窑炉焙烧工序和包装工序。如图 2-1-1
图 2-1-1 SCR 蜂窝脱硝催化剂生产工艺流程
三、SCR 蜂窝脱硝催化剂各生产工段工艺特点及控制要求
3.1 自动配料工艺特点及控制要求
初始状态:自动投料设备往每个料仓加满定量的物料,每个料仓的物位由各自的物位计进
行测量,当物料仓物位超过下限值时,控制系统命令设备进行补料;当物位超过上限值时停
止补料。以此保证料仓的原料充足。此时取料小车位于左边初始位置,各料仓出料阀和计量
斗出料阀均处于关闭状态。
料仓满料之后,投料设备停止投料。经过一定时间(根据工艺要求确定),料仓打开出料
阀,计量斗开始称取物料,当料仓下方的计量斗根据工艺要求称取定量的物料之后,料仓出
料阀关闭。经过一定时间(根据工艺要求确定),取料小车由初始位置开始行进,当取料小
车到达计量斗下方取料位置时,限位开关开,小车停止,计量斗开始往小车里卸料,当计量
斗卸料完毕,限位开关关,小车开进到下一个取料位置进行取料。如此,取料小车依次取完
所有物料,最后达到皮带输送机上方,限位开关开,小车停止,小车开始卸料。小车卸料完
毕之后,限位开关关,小车回到初始位置等待下一次取料流程。与此同时皮带输送机将物料
送入混合仓(搅拌机),氨水通过计量斗按照工艺要求定量投入混炼机。混炼机对物料进行
充分混合,在此过程中,人工对混炼机内部混合物料进行随机检测,检测混合物料比例是否
达标,若不达标,则需要根据要求加入所需的物料。
现场自动配料工艺流程如图 3-1-1。
图 3-1-1 自动配料示意图
该配料控制系统采用浙大优稳 UW500 系列 DCS 控制系统以及称重模块、称重传感器+称
重仪表。更为适应工业恶劣环境。执行机构一般为绞刀、皮带、电振机、可控阀门等,大多
数情况下用变频器控制。
自动配料控制系统操作界面包含的主要内容:
(1)计量控制有手动、半自动及全自动运行方式,并可以随时切换。
(2)该配料控制系统配方表:配方编号、配方名称、原料桶号、原料名称、计量重量等
等。
(3)原料表:原料桶号、原料名称、计量级别、落差、大小料供给、阀门开关时间。
(4)动态计量程式表:含计量机构的名称、计量时间、稳定时间、产量、归零。
(5)计量显示主界面:含计量机构名称、计量设定总重量、当前计量的实际总重量(动
态显示)、当前计量的材料名称、当前计量的材料设定重量、当前计量材料的实际重量(动
态显示)。
(6
)计量控制主界面:设置如下按纽开关—计量开始、计量停止、强迫单步停止(跳过某
一种原料计量)、强迫全部停止(直接跳至最后结束)、计量(配料)复位(归)。
(7)原料统计报表:可统计当天、当月或某段时间内某种、某几种或全部原料的耗用量。
(8)配方生产统计报表:可统计当天、当月或某月某段时间内某个、某几个或全部配方
生产重量、某两个计量机构可分开或合并统计。
(9)有计量上下限超差报警。
3.2 混炼、挤出、切割工序的工艺特点及控制要求
SCR 脱硝催化剂生产中,挤出成型设备的控制是保障设备正常运行和产品质量的关键。
依据挤出成型设备的控制特点,采用的浙大优稳的 UW500 系列 DCS 控制系统具有功能强
大、性能稳定、易于维护等优点。
由于进料的不稳定性,手动操作很难使产品达到较理想的水平,且容易出现堵料及其它机
械故障等。采用 DCS 控制系统控制,能够改善设备运行的可靠性及连续稳定性,使产品质
量达到较高水平。
3.2.1 设备工艺特点
SCR 脱硝催化剂生产线自动配料完成之后坯体焙烧之前的工艺流程主要包括混炼、预挤
出、真空挤出、切割工序 4 个部分,过程见图 3-2-1。
图 3-2-1 设备工艺流程
混炼机功能是将不同原料成分进行混合,并混炼成一种熔体浆料;喂料机用于吸纳从混炼
机流出的熔体浆料,并将其均匀地传送到熔融泵入口进行迅速地升压挤出。经过混炼处理过
的熔体浆料,在高压下被挤过模板成蜂窝状;通过切料机被均匀地切割,最后形成标准的蜂
窝状催化剂成品,通过传送设备输送到后系统工序。
挤出机的自动控制流程如图 2-2 所示。
图 3-2-2 挤出机自动控制流程
图中,FT-2425 为混炼机入料流量,量程****
PT-2426 为喂料机出口压力,量程****
3.2.2 控制要求
3.2.2.1 主要回路控制
挤出机主要需要 3 个控制环节:喂料机控制回路和切料机控制回路。
(1) 喂料机控制回路。在混炼机的入口设有一电子秤,可检测入料动态流量,其变化用于
控制喂料机的吃料速度。
(2) 切料机控制回路。该回路也采用串级控制,即切料机的工作速度由驱动泵的转速和泵
的出口压力共同来控制。其中泵的转速作为辅助控制参数,泵出口压力的 PID 输出作为主
要控制参数,即通过对切料机转速的控制调节,以保证催化剂产品尺寸均匀,外观合格。
3.2.2.2 联锁控制
在设备控制中还需要 12 套报警联锁控制,主要报警联锁控制有 7 个。
(1)喂料机润滑油压力报警联锁;
(2)驱动泵润滑油压力报警联锁;
(3)喂料机、切料机电机轴承温度报警联锁;
(4)熔融泵网前、后爆破膜状态联锁;
(5)切料机切料室视窗开关联锁;
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