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          CAN總線在流光放電等離子體煙氣脫硫監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

          作者: 時間:2012-07-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,能源消費帶來的環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重。燃煤煙氣中排放的二氧化硫和氮氧化物占全國總排放量的90%[1],是造成大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)的主要根源。目前世界上比較先進的煙氣脫硫(FlueGasDesulphurization,F(xiàn)GD)技術(shù)中比較典型的方法有濕式石灰-石膏/氨催化還原法、電子束/氨法、電暈放電/氨法,而流光放電煙氣脫硫技術(shù)是電暈放電法中具有強大市場潛力和應(yīng)用前景的煙氣脫硫新工藝。本文針對這種技術(shù),應(yīng)用設(shè)計了一套微機監(jiān)控系統(tǒng),使整個煙氣脫硫過程經(jīng)濟、高效、安全可靠。

          1、流光放電煙氣介紹

          流光放電煙氣脫硫的原理是利用高頻高壓交直流疊加電源使反應(yīng)器發(fā)生電暈放電,放電產(chǎn)生的高能激發(fā)電子電離煙氣中的氣體分子(O2、H2O、N2等),產(chǎn)生極富氧化性的離子和自由基,這些活性粒子在有添加劑NH3存在的條件下通過一系列的鏈反應(yīng)將污染物成分(如SO2、NOX等)氧化生成穩(wěn)定的銨鹽,從而達到煙氣脫硫的目的。系統(tǒng)工藝流程圖見圖1。

          鍋爐煙氣經(jīng)除塵后,溫度約為150℃,然后經(jīng)熱交換器將其送入濕式反應(yīng)器系統(tǒng),氣相的SO2在有NH3存在的條件下,在濕式反應(yīng)器中氧化生成硫酸銨溶液而被脫除,反應(yīng)后溫度約為60℃。尾氣經(jīng)換熱器與入口煙氣換熱后溫度提高到90℃以上而被排放,反應(yīng)器生成的硫酸氨溶液經(jīng)熱煙氣干燥脫水濃縮成為固體硫酸氨化肥。

          反應(yīng)器中的煙氣流量、SO2濃度、煙氣溫度、氨注入量、蒸汽注入量、交直流疊加電源電壓、生成液PH值和生成液摩爾濃度等都直接影響系統(tǒng)的運行狀況,利用相應(yīng)的檢測儀可對各參數(shù)的狀態(tài)進行采集,而主要的監(jiān)控回路包括氨注入監(jiān)控、交直流疊加電源電壓監(jiān)控、煙氣溫度監(jiān)控、蒸汽注入監(jiān)控和生成液PH值監(jiān)控等。憑借其突出的數(shù)據(jù)通信可靠性、實時性、靈活性和抗干擾性[2]而在本系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

          整個監(jiān)控系統(tǒng)由上位管理機、CAN接口適配卡和多個現(xiàn)場測控節(jié)點三部分組成。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示,其它數(shù)據(jù)采集節(jié)點沒有在圖上示出。上位管理機選用普通PC機,負(fù)責(zé)與下位機的通信、動態(tài)顯示各節(jié)點的工作狀態(tài)或報警信息以及按照一定的數(shù)學(xué)模型對現(xiàn)場測控節(jié)點的各控制參數(shù)進行調(diào)整。通信接口適配卡負(fù)責(zé)PC機與現(xiàn)場測控節(jié)點之間數(shù)據(jù)和控制參數(shù)的傳遞?,F(xiàn)場測控節(jié)點負(fù)責(zé)從現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并以CAN協(xié)議發(fā)送到總線上,傳給上位機或其它節(jié)點,并根據(jù)需要對現(xiàn)場設(shè)備就地進行實時控制和監(jiān)視。利用CAN總線方便的可擴展性,可以在總線上增加更多的測控節(jié)點而無需改變系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。CAN總線上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路,目前可達112個(RT=120Ω,RL=45Ω)[3],這為日后系統(tǒng)的改進帶來了極大的方便。

          2、系統(tǒng)硬件設(shè)計

          系統(tǒng)硬件設(shè)計包括現(xiàn)場測控節(jié)點的設(shè)計和CAN接口適配卡的設(shè)計。現(xiàn)場測控節(jié)點作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與控制層完成的功能包括:對各狀態(tài)量的檢測;對交直流疊加電源電壓的控制,達到直流基壓0~60kV,交流峰峰值電壓40kV,交流頻率16~50kHz;對進入反應(yīng)器的煙氣溫度進行控制(60~80℃);對氨注入的控制,準(zhǔn)確地控制氨硫摩爾比(不大于2:1)。各個現(xiàn)場測控節(jié)點具體的功能可能不一樣,但硬件結(jié)構(gòu)大同小異,下面以交直流疊加電源電壓測控節(jié)點為例進行介紹,其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。該電路主要包括輸入信號調(diào)理電路、單片機外圍電路、模擬控制信號輸出電路、液晶顯示電路和CAN通信電路等。CPU采用Intel公司的16位單片機80C196KC作為微處理器,其內(nèi)部設(shè)有256字節(jié)的RAM,帶有28個中斷源,運算速度快,它本身還帶有三路PWM輸出和高速輸入輸出HSI和HSO,尤其適用于快速控制系統(tǒng)。CAN總線通信電路采用Philips公司的SJA1000獨立控制器和82C250驅(qū)動器。SJA1000有基本的BasicCAN和增強的PeliCAN兩種模式,全面支持具有新功能的CAN2.0B協(xié)議[4]。82C250可以提供總線的差動發(fā)送和接收功能,提高系統(tǒng)總線的節(jié)點驅(qū)動能力,增大通信距離、降低干擾??刂茊卧捎酶咚俟怦?N137隔離各個前后通道,被隔離部分分別使用不同的電源和地線,以提高抗干擾性能。


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