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　　摘 要：廣東東莞市區(qū)垃圾處理廠共有三臺(tái)55t／h、日處理垃圾能力400t的國(guó)家流化床垃圾焚燒爐。全廠采用DCS一2201分散型控制系統(tǒng)采實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠的焚燒、發(fā)電、灰渣處理、煙氣脫硫處理部分的監(jiān)視、報(bào)警、控制、連鎖保護(hù)等功能。DCS一2001還針對(duì)垃圾焚燒爐的特性做了一些特殊控制算法．實(shí)現(xiàn)了垃圾焚燒技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化。

　　關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；電廠；集散系統(tǒng)控制；冗余

　　近幾年來(lái)．垃圾焚燒發(fā)電悄然進(jìn)入了工控行業(yè)人士的視野。作為傳統(tǒng)行業(yè)派生的新行業(yè)，它告別了垃圾添埋時(shí)代，進(jìn)入了節(jié)約資源、清潔環(huán)保、再生能源的新世紀(jì)，垃圾焚燒目前越來(lái)越受到大家重視。我國(guó)的垃圾發(fā)電技術(shù)的發(fā)展還剛剛起步，大部分都是成套引進(jìn)國(guó)外設(shè)備，成本極高。為了滿足國(guó)內(nèi)垃圾處理市場(chǎng)的迫切需求，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化勢(shì)在必行。

　　垃圾焚燒發(fā)電的方式很多．主要有回轉(zhuǎn)型焚燒爐、流化床焚燒爐和機(jī)械爐排焚燒爐等幾種方式，我國(guó)使用的爐型以后兩者居多。

　　廣東東莞市區(qū)垃圾處理廠使用的是北京中科通用能源環(huán)保有限公司設(shè)計(jì)的循環(huán)流化床垃圾焚燒爐。它的控制系統(tǒng)是DCS一2001系統(tǒng)，這是一個(gè)垃圾焚燒電廠設(shè)備徹底國(guó)產(chǎn)化的工程實(shí)例。

　　1 焚燒電廠的組成

　　東莞市區(qū)垃圾處理廠共有三臺(tái)55t／h、日處理垃圾能力400t的流化床垃圾焚燒爐，兩臺(tái)15．0MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。除此之外它還有化學(xué)水及廢水處理控制系統(tǒng)、垃圾抓斗控制系統(tǒng)、除灰控制系統(tǒng)等，中低壓電氣、電視監(jiān)視系統(tǒng)、煙氣連續(xù)測(cè)量監(jiān)視系統(tǒng)及尾氣凈化系統(tǒng)。

　　全廠設(shè)置一套集散控制系統(tǒng)—DCS200l控制系統(tǒng)．集中操作與各輔助設(shè)備分散控制相結(jié)合的系統(tǒng)運(yùn)行模式。

　　整個(gè)系統(tǒng)共配置了8臺(tái)操作員站、l臺(tái)工程師站、l臺(tái)值長(zhǎng)站、2臺(tái)服務(wù)器、5套冗余的現(xiàn)場(chǎng)控制站、3套尾氣控制站（如圖1所示）。控制系統(tǒng)通信擁有高速的以太網(wǎng)（10／100LAN），冗余的通信設(shè)備，通訊協(xié)議為TCP／IP協(xié)議。

　　系統(tǒng)實(shí)際I／0總點(diǎn)數(shù)為4189點(diǎn)，鍋爐部分l439點(diǎn)，汽機(jī)部分537點(diǎn)，公用478點(diǎn)，電氣735點(diǎn)，其它為尾氣部分點(diǎn)數(shù)。
2 DCS一2001的控制功能

　　分散控制系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）和聯(lián)鎖保護(hù)（PRO）等系統(tǒng)功能。

　　1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS的功能是連續(xù)采集和處理所有與系統(tǒng)有關(guān)的所有測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，以便及時(shí)向操作人員提供有關(guān)的運(yùn)行信息．實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。一旦發(fā)生任何異常工況．及時(shí)報(bào)警，保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行，提高系統(tǒng)的可利用率。DAS信息通過(guò)操作員站反映出來(lái)的功能由幾部分組成。顯示功能包括：操作顯示、表格顯示、棒狀圖顯示等：趨勢(shì)記錄功能包括：歷史趨勢(shì)記錄、實(shí)時(shí)趨勢(shì)記錄，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索：報(bào)警記錄功能：既有模擬量報(bào)警記錄又有開(kāi)關(guān)量記錄等。

　　2）閉環(huán)控制系統(tǒng)MCS

　　主要的閉環(huán)控制系統(tǒng)MCS包括如下控制：爐膛壓力控制、一次風(fēng)量、溫度控制、二次風(fēng)量、溫度控制、給料控制、爐膛出口溫度控制、過(guò)熱蒸汽溫度控制、汽包水位控制、旁路減溫減壓調(diào)節(jié)、給煤控制、垃圾給料控制、排渣控制、凝結(jié)水再循環(huán)控制、除氧器水位控制、除氧器壓力控制、低加水位控制、減溫減壓裝置壓力、溫度控制等。

　　3）順序控制系統(tǒng)SCS

　　按照工藝系統(tǒng)及主要輔機(jī)的要求劃分成若干功能子組進(jìn)行控制，如程控點(diǎn)火等順序控制。操作員能通過(guò)CRT／鍵盤對(duì)各個(gè)子功能組進(jìn)行順序啟、停，對(duì)其中的單個(gè)設(shè)備進(jìn)行啟、停、或開(kāi)關(guān)操作。

　　4）連鎖保護(hù)

　　垃圾電廠機(jī)組的連鎖基本上與普通電廠中的連鎖保護(hù)是一樣的：它包括引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、返料風(fēng)機(jī)之間的風(fēng)機(jī)大連鎖；給料機(jī)中大滾筒、小滾筒、撥輪、大鏈板、小鏈板之間的連鎖；出渣系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備之間的連鎖；MFT信號(hào)連鎖停給料、出渣、二次風(fēng)機(jī)的連鎖；各種風(fēng)機(jī)、泵與其進(jìn)出口擋板、門之間的連鎖

　　3 S2001控制系統(tǒng)特性

　　1）冗余配置

　　控制系統(tǒng)提高有可靠性的措施就是冗余。

　　a．控制站冗余

　　控制器CPU的負(fù)荷率≤70％（最忙時(shí)）；

　　b．重要測(cè)點(diǎn)I／O通道冗余

　　I／O模件槽裕量l0％，I／O點(diǎn)裕量15％：

　　C．電源冗余

　　系統(tǒng)電源負(fù)荷裕量30％：

　　d．?dāng)?shù)據(jù)通訊總線冗余

　　冗余配置的數(shù)據(jù)通訊總線在任何時(shí)候都同時(shí)工

　　作，通訊總線負(fù)荷率≤30％（以太網(wǎng)≤15％）；

　　e．操作站冗余

　　操作員站CPU的負(fù)荷率≤40％（最忙時(shí)）。

　　2）用開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議

　　3）靈活的I／O擴(kuò)展方式

　　4）高強(qiáng)度工業(yè)硬件平臺(tái)：耐振動(dòng)，耐高溫以及各種工業(yè)環(huán)境下的電氣干擾

　　5）信號(hào)隔離，具有先進(jìn)的控制算法。可以任意組態(tài)生成系統(tǒng)

　　6）高可靠性、高穩(wěn)定性

　　4 幾個(gè)與常規(guī)循環(huán)流化床有所區(qū)別的控制

　　傳統(tǒng)的火電燃燒系統(tǒng)的控制原理基本上都適用于垃圾焚燒系統(tǒng)，如汽機(jī)部分的調(diào)節(jié)、控制就是完全一樣的。但鍋爐部分有幾處不同。

　　1）垃圾給料系統(tǒng)控制

　　垃圾電廠以垃圾為主燃料，而垃圾的形狀不規(guī)則，大小不一，進(jìn)料設(shè)備調(diào)節(jié)的好壞決定了進(jìn)料的均勻程度。

　　垃圾給料的主要設(shè)備有大滾筒、小滾筒、上鏈板、下鏈板、撥輪（如圖2所示）。其啟動(dòng)順序?yàn)榇鬂L筒、小滾筒、下鏈板、撥輪、上鏈板，它的停順序正好倒過(guò)來(lái)。

　　自動(dòng)調(diào)節(jié)以上鏈板為控制對(duì)象．以氧量為調(diào)節(jié)對(duì)象，其它幾個(gè)設(shè)備如大滾筒、小滾筒的控制可與上鏈板“同操”控制，即根據(jù)上鏈板轉(zhuǎn)速成比例調(diào)節(jié)輸出。

　　2）排渣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制

　　普通燃煤鍋爐所排出的灰渣顆粒小而均勻．而垃圾焚燒爐因垃圾的品質(zhì)決定了它的灰渣粗糙、大小密度不均勻，很容易造成結(jié)塊堵料的情形。因此垃圾處理系統(tǒng)中的垃圾破碎、篩選、磁選等工作尤為重要。良好的垃圾處理工作加上DCS的定時(shí)振動(dòng)控制，就可以徹底解決出渣堵料的問(wèn)題。

　　該電廠使用的是滾筒式冷卻除渣機(jī)，出渣系統(tǒng)的主要設(shè)備有：振動(dòng)排渣給料機(jī)、滾筒冷渣輸渣機(jī)、出渣振動(dòng)篩、返砂機(jī)、斗鏈（如圖3所示）。它的啟動(dòng)順序?yàn)榉瞪皺C(jī)、斗鏈、出渣振動(dòng)篩、滾筒冷渣輸渣機(jī)、振動(dòng)排渣給料機(jī)、停順序相反。

　　冷渣輸渣機(jī)的調(diào)節(jié)對(duì)象為爐床壓力．這是一個(gè)單回路PID調(diào)節(jié)，而振動(dòng)排渣機(jī)的調(diào)節(jié)比較特殊，間歇式振動(dòng)排渣和連續(xù)PID調(diào)節(jié)。操作人員可以根據(jù)垃圾質(zhì)量情況選擇這兩種控制方式之一．當(dāng)垃圾比較均勻、顆粒較小時(shí)可選擇連續(xù)調(diào)節(jié)方式，相反可以選擇間歇式振動(dòng)排渣方式。

　　經(jīng)過(guò)這樣一系列的優(yōu)化、完善，系統(tǒng)可連續(xù)、穩(wěn)定完成排渣工作。

　　3）燃燒控制

　　一般的垃圾焚燒爐雖然有垃圾破碎、分撿．仍不能保證垃圾燃燒的熱值穩(wěn)定，燃料成份中非可控因素較多，但循環(huán)流化床垃圾焚燒爐的爐內(nèi)循環(huán)灰作為熱載體，蓄熱量大，燃燒穩(wěn)定性好，溫度均勻，為自動(dòng)調(diào)節(jié)帶來(lái)了方便。

　　循環(huán)流化床燃燒溫度一般控制在850％～950％之間，垃圾電廠所燒垃圾有的以工業(yè)垃圾為主，有的以生活垃圾為主。對(duì)于工業(yè)垃圾而言，當(dāng)爐膛溫度較高時(shí)，玻璃、金屬等物質(zhì)將熔化，冷卻后不易出渣，所以當(dāng)垃圾源不同時(shí)，爐膛溫度的控制點(diǎn)有所不同，需要人為設(shè)定偏低一些。

　　燃燒控制被調(diào)節(jié)對(duì)象為爐膛溫度、氧量、蒸汽流量等，根據(jù)負(fù)荷的變化調(diào)整垃圾給料轉(zhuǎn)速及送風(fēng)量。

　　4）輸灰系統(tǒng)的順序控制

　　氣力輸送系統(tǒng)具有輸送灰氣比高，耗氣量少，輸送流速低．磨損小等優(yōu)點(diǎn)。主要由倉(cāng)泵部分，氣源部分，管道和灰?guī)觳糠纸M成，采用計(jì)算機(jī)控制方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的協(xié)調(diào)有序運(yùn)行。其控制重點(diǎn)在于在實(shí)踐中摸索出哪些閥先開(kāi)．哪些閥后開(kāi)，好的控制流程可以減少灰塵對(duì)閥體的磨損，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

　　5）氣凈化系統(tǒng)控制

　　尾氣凈化實(shí)際上由爐內(nèi)凈化和爐后凈化兩部分組成。在循環(huán)流化床垃圾焚燒爐內(nèi)，過(guò)量空氣系數(shù)小，氮氧化物生成量少，可以有效控制有害氣體的生成。計(jì)算機(jī)按照煤量、爐內(nèi)SO2的含量去調(diào)節(jié)石灰石回轉(zhuǎn)閥變頻，向爐內(nèi)添加一定量的石灰石實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)為了更好的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制，做了兩種控制—脫硫。在Ca／S為1：1．5時(shí)，脫硫效率大于80％。

　　爐后的凈化采用了循環(huán)流化床半干法煙氣凈化技術(shù)。從鍋爐出來(lái)的煙氣從凈化塔底部進(jìn)入，由計(jì)算機(jī)根據(jù)煙氣中SO、HF、HC1等有害氣體的含量，向反應(yīng)塔中噴灑適量的消石灰、活性炭，經(jīng)噴水增濕，有效脫除煙氣中氯化氫、氟化氫、二氧化硫等有害氣體。凈化后的煙氣從凈化塔上部出來(lái)去布袋除塵器，過(guò)濾后最終通過(guò)煙囪排到大氣中。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　機(jī)組投產(chǎn)后，運(yùn)行人員在主控室就可以完成對(duì)全廠各部分包括焚燒鍋爐、蒸汽輪機(jī)等設(shè)備的控制。該廠垃圾燃燒徹底，垃圾減量98％以上，減容90％以上，灰渣無(wú)臭味，可直接填埋，也可用于生產(chǎn)地面磚，設(shè)備投資低，適合國(guó)情。

　　該機(jī)組的自動(dòng)化水平在全國(guó)的垃圾焚燒循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組中處于領(lǐng)先地位。

　　垃圾焚燒既環(huán)保又可實(shí)現(xiàn)能源再生，該行業(yè)極具發(fā)展前途，也將為自控行業(yè)帶來(lái)生機(jī)。

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