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摘 要

近年来，水环境污染日益严重，而脱硫系统所排放的废水是导致该现象的原因之一。因此，研究废水零排放的相关工艺有深远意义。

采用废水烟道气蒸发工艺，本文进行了脱硫废水蒸发工艺闭环控制系统的研究。该系统首先设定初始锅炉负荷和初始废水产生量，然后以废水增湿后的烟气温度为控制目标，保证该温度不低于酸露点10℃以上，接着依据确定的烟气目标温降、实际烟气温度以及烟气流量来计算可蒸发的废水流量，此信号作为废水流量的控制给定值，根据该给定值与废水产生量实际反馈信号的偏差，利用PI控制器调节阀门开度，最后在60%-110%的变化范围内调节负荷，保证系统均能安全稳定运行。

针对上述控制策略，本文设计了基于西门子S7-300软件的闭环控制系统，以及基于MATLAB的Simulink模块的仿真。最终结果验证了本文设计的有效性，即温度控制偏差波动范围不超过±5℃，控制系统滞后时间不大于2min，可用率不低于98%。

最后，本文进行了系统硬件选型配置，包括系统硬件组态、设备材料表以及I/O清单。

关键词：闭环控制，废水零排放，S7-300

ABSTRACT

Recent years have witnessed increasingly serious water pollution, and wastewater discharged from desulfurization systems is one of the causes of the phenomenon. Therefore, the research on the process of zero discharge of wastewater is significant.

Using the wastewater flue gas evaporation process, this paper studied the closed-loop control system of the desulfurization wastewater evaporation process. The system first sets the initial boiler load and wastewater production amount, and then controls the temperature of the flue gas after the humidification of the wastewater to ensure that the temperature is not lower than the acid dew point by 10 °C or more. According to the determined temperature target of the flue gas, the actual flue gas temperature and the flue gas flow rate are used to calculate the evaporable wastewater flow rate. This signal is used as the control value of the wastewater flow rate. Based on the deviation between the given value and the actual feedback signal of the wastewater production amount, the PI controller is used to adjust the valve opening degree. Finally, the load is adjusted within the range of 60%-110% to ensure that the system can operate safely and stably.

In view of the above control strategies, the paper designs a closed-loop control system based on Siemens S7-300 software and “Simulink” module of MATLAB. The final result verifies the validity of the design, that is, the temperature control deviation fluctuation range does not exceed ±5 °C, the control system lag time is not more than 2 min, and the availability rate is not less than 98%.

Finally, this paper carries out the system hardware selection configuration, including system hardware configuration, equipment material table and I/O list.

KEY WORDS: Closed-loop control; Zero discharge of wastewater; S7-300

目 录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2研究现状 1

1.3本文的研究意义和主要内容 2

第二章 对象分析 3

2.1工艺 3

2.1.1物化法脱硫废水处理 3

2.1.2热蒸发器处理工艺 3

2.1.3废水烟道气蒸发工艺 4

2.2烟气参数分析 4

2.3废水流量对象 6

2.3.1脱硫废水的特点 6

2.3.2脱硫废水的排放 6

2.4温度对象 6

2.5控制对象之间的关系 7

第三章 策略建立 8

3.1系统方案 8

3.1.1工艺流程 8

3.1.2工艺计算 8

3.1.3系统布置 9

3.1.4主要工艺设备描述 10

3.2废水烟道气蒸发工艺基本控制方案 10

3.2.1脱硫废水闭环控制原理及参数确定 10

3.2.2控制策略 11

第四章 软件开发 11

4.1 开发思路 11

4.2 PLC选型 12

4.3程序设计 12

4.3.1初始化 13

4.3.2系统资源分配 13

4.3.3项目窗口 14

4.3.4代码 14

4.4仿真 17

第五章 系统装置硬件选型配置 19

5.1控制系统硬件组态 19

5.2硬件配置清单 20

5.3废水零排放系统I/O清单 21

第六章 总结 22

致 谢 1

参考文献 2

第一章 绪论

1.1引言

近年来，我国燃煤发电机组迅猛发展，燃煤量增加，随之而来的是越来越突出的环境污染问题。为了解决环境污染问题，越来越多的电厂投入脱硫系统和发展烟气脱硫技术[1]。

烟气脱硫（flue gas desulfurization）的主要方法之一是石灰石—石膏湿法烟气脱硫(简记为WFGD)技术，它具有诸多优点（表1）。但是，因为该技术存在着需要排放含大量污染物的废水的问题，严重影响环境，所以脱硫废水处理系统（desulfurization wastewater treatment system）务必尽快被建立，废水零排放工艺务必尽快被开发。

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