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【摘要】 当前，很多城市空气二氧化硫污染严重，以煤炭为主的能源消耗结构是引起我国二氧化硫污染日趋严重的最重要原因。火力发电厂是煤炭消耗的主体，其排放的二氧化硫已接近全社会排放总量的50%这一特点决定了控制燃煤排放的二氧化硫是我国二氧化硫污染控制的重点，控制火电厂二氧化硫排放量又是控制燃煤二氧化硫污染的主要工作。
灵谷电厂1#、2#和3#锅炉预除尘器采用静电除尘，后除尘采用布袋除尘。脱硫采用半干法脱硫技术，灵谷电厂在提高脱硫效率和脱硫剂循环利用率两项技术上成效明显，在不增加装置过大投资的前提下，利用半干法脱硫和PLC控制技术相结合，获得了好的效率和更低的运行成本。
【关键词】 二氧化硫污染；半干法脱硫；PLC控制技术
目前电力主要来自火电，火电的原料主要是煤。煤在燃烧中产生了大量的粉尘、二氧化硫和二氧化碳等。由于燃煤电厂的不断增加，环保检测中各种污染指数不断上升。灵谷电厂和其它电厂一样，面临越来越重的环保压力。由于粉尘和二氧化硫的控制，主要是由集成度高的PLC控制器完成，故PLC脱硫控制技术被灵谷电厂三台锅炉的烟气脱硫所应用。
一、单片机的发展
虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段。
早期的PLC（60年代末—70年代中期）一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。
另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。
中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期），微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。国外一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。
这样，使PLC的功能大大增强。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。
近期的PLC（80年代中、后期至今），由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了很大变化。
在未来PLC将会有更大的发展，从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现。目前的计算机集散控制系统DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
二、灵谷电厂脱硫系统的基本原理
灵谷电厂因所在地不在產煤区，因成本考虑，使用的煤不是很好，部分煤燃用的是高硫煤，含硫量达1%。电厂烟气中的污染物主要为二氧化硫，通过与碱性物质发生反应，生成亚硫酸盐或硫酸盐，从而将烟气中的二氧化硫脱除。最常用的碱性物质是生石灰和熟石灰，平时电厂脱硫剂，进的是90%熟石灰，含水量不超1%，生产工艺为半干法。
灵谷电厂半干法主要由吸收剂进出料系统、二氧化硫吸收系统、除尘系统、吸收剂再循环系统、自控和在线监测系统等组成。烟气经过预电除尘后进入脱硫文丘里反应器，该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，同时加入少量水作为增湿水，烟气与加入的吸收剂及再循环灰充分混合、反应，脱除烟气中的酸性气体，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4，经过布袋除尘，固体颗粒被分离，大部分送入反应器内再循环，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高，部分被仓泵输送至灰库，灵谷电厂现在每天使用的脱硫剂平均为110吨左右，产生的副产品脱硫渣外销做工业材料。
三、灵谷电厂脱硫控制系统
灵谷电厂PLC主要实现的功能，以分散控制单元的形式对各系统点进行控制，它主要读取现场各个设备的模拟量及数字量信号；接受本系统上位机或辅网发送的控制指令；按照设定的程序逻辑分析现场信号，并向现场设备输出控制指令（为了防止强电干扰弱点，所有的输出模块均通过中间继电器隔离后再输出到现场设备）。显示现场各设备的状态，参数的设定（设备自动起停、设备电气参数报警、设备保护跳闸的界限、脱硫目标参数的期望值等），操作员行为指令的输出及工程师逻辑组态的维护等；系统的性能计算（系统用水量、系统用电量、石灰石的消耗量、系统脱硫效率等）；
数据（由CEMS来的脱硫前及脱硫后烟气SO2浓度、NO浓度、NO2浓度、烟尘浓度、含氧量、烟气温度、湿度、压力、流速和各成分排放总量等）的采集、存储及管理（模拟量数据、报警信息的实时及历史查询、重要设备的起停查询、重要设备的跳闸纪录、操作员行为纪录、日月年报表等）。
灵谷电厂PLC在此系统中使用情况大致有如下几类：
1.开关量的逻辑控制，这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多台群控。
2.模拟量控制，在脱硫生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。采用可编程控制器处理模拟量，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。
3.运动控制，PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，灵谷电厂使用专用的运动控制模块。
4.过程控制，过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。
5.数据处理，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。
6.通信及联网，PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备和PC间的通信（灵谷电厂脱硫的一些重要故障报警、旁通风门动作和锅炉引风机的跳闸联锁，都通过硬接线方式与锅炉DCS联系）。
灵谷电厂脱硫用PID自动控制的为：消化器和混合器灰量自动控制；脱硫增湿水量自动控制；斜槽循环灰料位自动控制；反应器温度自动控制等。
四、结论
灵谷电厂以煤炭为主要能源，所用煤含硫量高。二氧化硫排放量大，采用PLC技术实现脱硫系统的控制，能最大化减少SO2的排放。该控制系统作为脱硫系统的核心，主要包含吸收剂进出料系统、二氧化硫吸收系统、除尘系统、吸收剂再循环系统、自控和在线监测系统等组成，由于合理和高效的PLC控制技术的应用，使灵谷电厂脱硫各项排放指标满足了各项环保达标的要求。
参考文献：
[1]刘敏：可编程控制器技术[M].北京：机械工业出版社，1999；
[2]吴振纲，陈虎：PLC的人机接口与编程[J].2005；
[3]孙克勤：火电厂脱硫系统设计、建造及运行.化学工业出版社，2005；
灵谷电厂1#、2#和3#锅炉预除尘器采用静电除尘，后除尘采用布袋除尘。脱硫采用半干法脱硫技术，灵谷电厂在提高脱硫效率和脱硫剂循环利用率两项技术上成效明显，在不增加装置过大投资的前提下，利用半干法脱硫和PLC控制技术相结合，获得了好的效率和更低的运行成本。
【关键词】 二氧化硫污染；半干法脱硫；PLC控制技术
目前电力主要来自火电，火电的原料主要是煤。煤在燃烧中产生了大量的粉尘、二氧化硫和二氧化碳等。由于燃煤电厂的不断增加，环保检测中各种污染指数不断上升。灵谷电厂和其它电厂一样，面临越来越重的环保压力。由于粉尘和二氧化硫的控制，主要是由集成度高的PLC控制器完成，故PLC脱硫控制技术被灵谷电厂三台锅炉的烟气脱硫所应用。
一、单片机的发展
虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段。
早期的PLC（60年代末—70年代中期）一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。
另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。
中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期），微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。国外一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。
这样，使PLC的功能大大增强。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。
近期的PLC（80年代中、后期至今），由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了很大变化。
在未来PLC将会有更大的发展，从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现。目前的计算机集散控制系统DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
二、灵谷电厂脱硫系统的基本原理
灵谷电厂因所在地不在產煤区，因成本考虑，使用的煤不是很好，部分煤燃用的是高硫煤，含硫量达1%。电厂烟气中的污染物主要为二氧化硫，通过与碱性物质发生反应，生成亚硫酸盐或硫酸盐，从而将烟气中的二氧化硫脱除。最常用的碱性物质是生石灰和熟石灰，平时电厂脱硫剂，进的是90%熟石灰，含水量不超1%，生产工艺为半干法。
灵谷电厂半干法主要由吸收剂进出料系统、二氧化硫吸收系统、除尘系统、吸收剂再循环系统、自控和在线监测系统等组成。烟气经过预电除尘后进入脱硫文丘里反应器，该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，同时加入少量水作为增湿水，烟气与加入的吸收剂及再循环灰充分混合、反应，脱除烟气中的酸性气体，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4，经过布袋除尘，固体颗粒被分离，大部分送入反应器内再循环，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高，部分被仓泵输送至灰库，灵谷电厂现在每天使用的脱硫剂平均为110吨左右，产生的副产品脱硫渣外销做工业材料。
三、灵谷电厂脱硫控制系统
灵谷电厂PLC主要实现的功能，以分散控制单元的形式对各系统点进行控制，它主要读取现场各个设备的模拟量及数字量信号；接受本系统上位机或辅网发送的控制指令；按照设定的程序逻辑分析现场信号，并向现场设备输出控制指令（为了防止强电干扰弱点，所有的输出模块均通过中间继电器隔离后再输出到现场设备）。显示现场各设备的状态，参数的设定（设备自动起停、设备电气参数报警、设备保护跳闸的界限、脱硫目标参数的期望值等），操作员行为指令的输出及工程师逻辑组态的维护等；系统的性能计算（系统用水量、系统用电量、石灰石的消耗量、系统脱硫效率等）；
数据（由CEMS来的脱硫前及脱硫后烟气SO2浓度、NO浓度、NO2浓度、烟尘浓度、含氧量、烟气温度、湿度、压力、流速和各成分排放总量等）的采集、存储及管理（模拟量数据、报警信息的实时及历史查询、重要设备的起停查询、重要设备的跳闸纪录、操作员行为纪录、日月年报表等）。
灵谷电厂PLC在此系统中使用情况大致有如下几类：
1.开关量的逻辑控制，这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多台群控。
2.模拟量控制，在脱硫生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。采用可编程控制器处理模拟量，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。
3.运动控制，PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，灵谷电厂使用专用的运动控制模块。
4.过程控制，过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。
5.数据处理，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。
6.通信及联网，PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备和PC间的通信（灵谷电厂脱硫的一些重要故障报警、旁通风门动作和锅炉引风机的跳闸联锁，都通过硬接线方式与锅炉DCS联系）。
灵谷电厂脱硫用PID自动控制的为：消化器和混合器灰量自动控制；脱硫增湿水量自动控制；斜槽循环灰料位自动控制；反应器温度自动控制等。
四、结论
灵谷电厂以煤炭为主要能源，所用煤含硫量高。二氧化硫排放量大，采用PLC技术实现脱硫系统的控制，能最大化减少SO2的排放。该控制系统作为脱硫系统的核心，主要包含吸收剂进出料系统、二氧化硫吸收系统、除尘系统、吸收剂再循环系统、自控和在线监测系统等组成，由于合理和高效的PLC控制技术的应用，使灵谷电厂脱硫各项排放指标满足了各项环保达标的要求。
参考文献：
[1]刘敏：可编程控制器技术[M].北京：机械工业出版社，1999；
[2]吴振纲，陈虎：PLC的人机接口与编程[J].2005；
[3]孙克勤：火电厂脱硫系统设计、建造及运行.化学工业出版社，2005；