plc的循环流化床锅炉炉内脱硫控制系统的设计(附件)
循环流化床锅炉(CFB)是工业界广泛采用的一种用于固体燃料燃烧的技术。其采用石灰石作为脱硫剂并利用循环装置使得脱硫的效果大幅提高，从而达到节能减排的目的。本设计基于PLC针对循环流化床锅炉脱硫系统的各个环节设计了控制方案。首先简单介绍了S7-300 PLC、STEP7编程软件和组态软件WinCC，接着针对脱硫效果的主要影响因素使用STEP7软件进行编程，利用WinCC设计脱硫系统的监控界面，然后使用仿真软件PLCSIM对PLC程序进行仿真调试，完成基本的监控和相应的控制，最终基本达到此次设计的控制要求。关键词 循环流化床锅炉, 脱硫，PLC，WinCC
目 录
1 引言 1
1. 1 课题研究的背景及意义 1
1. 2 课题研究的主要工作 1
2 循环流化床锅炉炉内脱硫控制系统的设计 2
2. 1 循环流化床 2
2. 1. 1 循环流化床燃烧技术 2
2. 1. 2 脱硫反应原理 3
2. 1. 3 脱硫效率影响因素 3
2. 2 循环流化床脱硫系统的石灰石运输系统组成 5
2. 2. 1 粉库控制系统 5
2. 2. 2 石灰石运输系 6
2. 3 循环流化床锅炉炉内脱硫控制工艺流程 6
2. 4 脱硫控制系统的基本要求 7
3 循环流化床锅炉炉内脱硫控制系统的设计 8
3. 1. 1 循环流化床锅炉脱硫控制器 8
3. 1. 2 S7300 PLC的介绍 8
3. 1. 3 STEP7编程软件的介绍[12] 9
3. 2 创建项目和组态硬件 10
3. 3 控制系统I/O地址的分配 11
3. 4 控制系统LAD程序的简要说明 14
3. 4. 1 OB1部分 14
3. 4. 2 石灰石运输管道系统 14
3. 4. 3 粉库温度的控制 18
3. 4. 4 SO2浓度的控制 21
3. 5 控制系统程序的仿真和调试 25
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C的组态界面设计 26
4. 1 工业监控软件WinCC的介绍 26
4. 1. 1 WinCC简介 26
4. 1. 2 WinCC系统组成[13] 26
4. 2 项目的创建与属性设置 26
4. 3 WinCC与PLC通信设置 27
4. 4 WinCC 监控组态设计与运行 29
4. 5 仿真运行与调试 31
结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
1 引言
燃煤在我国的工业系统中应用广泛，煤炭燃烧所排放的大量二氧化硫会对我国的环境造成很大影响。2015年，全国废气中二氧化硫排放量1859.1万吨，在这其中工业二氧化硫排放量约为1556.7万吨，占据总排放量的84%[1]。这与煤炭在工业中的电力、热力生产和供应业的广泛应用密切相关。这些行业2015年的二氧化硫排放量505.8万吨, 占当年该行业排放量之和的比例为36.11%[1]。这些数据表明降低工业燃煤的二氧化硫排放，对我国节能减排的规划具有重要意义。
1. 1 课题研究的背景及意义
“十二五”节能减排规划以来，我国污染物排放有了显著的治理效果，其中二氧化硫排放量降低了18%。自2007年至2017年，我国二氧化硫排放量总体减少了75%[2]，为经济发展、环境治理等世界性问题作出了重要贡献。在“十三五”节能减排综合工作方案中，国务院制定了到2020年，全国二氧化硫排放量控制在1580万吨的新目标[3]。
循环流化床锅炉（CFB）是针对燃煤脱硫控制的一种有效技术手段，利用流化床原理，将粉碎的石灰石喷入炉内，在煤炭燃烧的过程中SO2与石灰石反应脱硫。相比于传统的尾部烟气脱硫技术，具有结构简单，脱硫稳定，成本低，易于维护等优点。但循环流化床内的流体运动数学模型复杂，要想提高流化床锅炉的脱硫效果和提升锅炉体积，都需要更加深入的研究。
1. 2 课题研究的主要工作
经过前期相关资料、文献的查阅，对CFB的工作原理，脱硫工艺和控制要求进行详细的研究与调查后，制定了基本的脱硫控制系统设计方案。本设计将采用西门子S7300PLC作为控制器，使用WINCC 7.0组态软件进行监控界面设计，最终实现通过PLCsim进行仿真运行。
本课题的主要任务如下：
1.对循环流化床锅炉脱硫控制进行总体设计，包括：对当前流化床锅炉技术，以及针对流化床脱硫的技术的阐述，影响脱硫控制效果的因素分析，控制系统的工艺流程，最后确定总体设计方案。
2.根据循环流化床脱硫控制的基本要求，选择硬件结构，包括：PLC选型、上位机、变频器、传感器、智能控制器等。
3.结合控制要求与硬件组成系统，进行软件设计，包括：STEP7 LAD图编程和仿真，WINCC 组态设计等。
4.总结课题内容，针对设计中的不足，提出改进方向
2 循环流化床锅炉炉内脱硫控制系统的设计
2. 1 循环流化床
循环流化床（circulating fluidized bed，简称CFB）技术由鼓泡床逐步发展而来，它的出现彻底改变了煤炭燃烧工艺，它具备的结构简单，成本低，脱硫效率高，热传导效率高等特点使得CFB锅炉正逐步替代传统锅炉。
2. 1. 1 循环流化床燃烧技术
CFB锅炉燃烧过程中，将石灰石粉末和煤炭粉末喷入炉内，颗粒悬浮在向上流动的空气流中，通过回收气旋装置将未燃烧充分的煤粉或石灰石颗粒进行回收，实现循环利用。在燃烧区外，燃烧产生的烟气通过热传递装置回收，再通过烟尘过滤器滤掉灰尘后排放。循环流化床燃烧工艺示意图见图21。
目 录
1 引言 1
1. 1 课题研究的背景及意义 1
1. 2 课题研究的主要工作 1
2 循环流化床锅炉炉内脱硫控制系统的设计 2
2. 1 循环流化床 2
2. 1. 1 循环流化床燃烧技术 2
2. 1. 2 脱硫反应原理 3
2. 1. 3 脱硫效率影响因素 3
2. 2 循环流化床脱硫系统的石灰石运输系统组成 5
2. 2. 1 粉库控制系统 5
2. 2. 2 石灰石运输系 6
2. 3 循环流化床锅炉炉内脱硫控制工艺流程 6
2. 4 脱硫控制系统的基本要求 7
3 循环流化床锅炉炉内脱硫控制系统的设计 8
3. 1. 1 循环流化床锅炉脱硫控制器 8
3. 1. 2 S7300 PLC的介绍 8
3. 1. 3 STEP7编程软件的介绍[12] 9
3. 2 创建项目和组态硬件 10
3. 3 控制系统I/O地址的分配 11
3. 4 控制系统LAD程序的简要说明 14
3. 4. 1 OB1部分 14
3. 4. 2 石灰石运输管道系统 14
3. 4. 3 粉库温度的控制 18
3. 4. 4 SO2浓度的控制 21
3. 5 控制系统程序的仿真和调试 25
4 WinC *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
C的组态界面设计 26
4. 1 工业监控软件WinCC的介绍 26
4. 1. 1 WinCC简介 26
4. 1. 2 WinCC系统组成[13] 26
4. 2 项目的创建与属性设置 26
4. 3 WinCC与PLC通信设置 27
4. 4 WinCC 监控组态设计与运行 29
4. 5 仿真运行与调试 31
结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
1 引言
燃煤在我国的工业系统中应用广泛，煤炭燃烧所排放的大量二氧化硫会对我国的环境造成很大影响。2015年，全国废气中二氧化硫排放量1859.1万吨，在这其中工业二氧化硫排放量约为1556.7万吨，占据总排放量的84%[1]。这与煤炭在工业中的电力、热力生产和供应业的广泛应用密切相关。这些行业2015年的二氧化硫排放量505.8万吨, 占当年该行业排放量之和的比例为36.11%[1]。这些数据表明降低工业燃煤的二氧化硫排放，对我国节能减排的规划具有重要意义。
1. 1 课题研究的背景及意义
“十二五”节能减排规划以来，我国污染物排放有了显著的治理效果，其中二氧化硫排放量降低了18%。自2007年至2017年，我国二氧化硫排放量总体减少了75%[2]，为经济发展、环境治理等世界性问题作出了重要贡献。在“十三五”节能减排综合工作方案中，国务院制定了到2020年，全国二氧化硫排放量控制在1580万吨的新目标[3]。
循环流化床锅炉（CFB）是针对燃煤脱硫控制的一种有效技术手段，利用流化床原理，将粉碎的石灰石喷入炉内，在煤炭燃烧的过程中SO2与石灰石反应脱硫。相比于传统的尾部烟气脱硫技术，具有结构简单，脱硫稳定，成本低，易于维护等优点。但循环流化床内的流体运动数学模型复杂，要想提高流化床锅炉的脱硫效果和提升锅炉体积，都需要更加深入的研究。
1. 2 课题研究的主要工作
经过前期相关资料、文献的查阅，对CFB的工作原理，脱硫工艺和控制要求进行详细的研究与调查后，制定了基本的脱硫控制系统设计方案。本设计将采用西门子S7300PLC作为控制器，使用WINCC 7.0组态软件进行监控界面设计，最终实现通过PLCsim进行仿真运行。
本课题的主要任务如下：
1.对循环流化床锅炉脱硫控制进行总体设计，包括：对当前流化床锅炉技术，以及针对流化床脱硫的技术的阐述，影响脱硫控制效果的因素分析，控制系统的工艺流程，最后确定总体设计方案。
2.根据循环流化床脱硫控制的基本要求，选择硬件结构，包括：PLC选型、上位机、变频器、传感器、智能控制器等。
3.结合控制要求与硬件组成系统，进行软件设计，包括：STEP7 LAD图编程和仿真，WINCC 组态设计等。
4.总结课题内容，针对设计中的不足，提出改进方向
2 循环流化床锅炉炉内脱硫控制系统的设计
2. 1 循环流化床
循环流化床（circulating fluidized bed，简称CFB）技术由鼓泡床逐步发展而来，它的出现彻底改变了煤炭燃烧工艺，它具备的结构简单，成本低，脱硫效率高，热传导效率高等特点使得CFB锅炉正逐步替代传统锅炉。
2. 1. 1 循环流化床燃烧技术
CFB锅炉燃烧过程中，将石灰石粉末和煤炭粉末喷入炉内，颗粒悬浮在向上流动的空气流中，通过回收气旋装置将未燃烧充分的煤粉或石灰石颗粒进行回收，实现循环利用。在燃烧区外，燃烧产生的烟气通过热传递装置回收，再通过烟尘过滤器滤掉灰尘后排放。循环流化床燃烧工艺示意图见图21。
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