城市生活垃圾焚烧发电厂自动控制系统概述

城市生活垃圾焚烧发电厂自动控制系统概述

【摘要】本文以某电力集团的一个垃圾焚烧发电厂项目为例，阐述了垃圾焚烧发电厂热工控制系统特点、方案、控制手段及控制系统配置。

【关键词】垃圾焚烧发电；自动控制

1 引言

城市生活垃圾焚烧发电是把城市生活垃圾收集后，送入垃圾焚烧发电厂进行焚烧处理。生活垃圾进行高温焚烧，在高温焚烧中产生的热能转化为高温蒸气，推动汽轮机转动，使发电机产生电能的过程。

2 工程概述

垃圾焚烧发电项目一期工程由三条400t/d垃圾焚烧线和二台12MW汽轮机发电机组以及辅助公用系统组成。

垃圾焚烧发电厂主要由垃圾焚烧系统、余热利用系统、烟气处理系统、污水处理系统等组成。

3 垃圾焚烧发电热控自动化的控制方式

根据垃圾发电厂工艺流程的特点，控制系统主要由分散控制系统(DCS)、焚烧炉燃烧控制系统(ACC)、烟气连续测量监视系统、汽轮机控制系统(DEH)、汽轮机紧急跳闸系统

(EST)、汽轮机安全监视系统(TSl)、辅助车间控制系统等几部分组成。

4 垃圾焚烧发电DCS系统的构成

DCS控制系统完成对三条焚烧线和两台汽轮发电机组及其辅助公用系统的监控。DCS 控制系统由服务器、现场控制站、工程师站、操作员站、冗余通讯网络、现场仪表等成。

4.1 监控系统的功能

数据采集系统（DAS)具有图形显示功能、报警管理、制表记录、历史数据存储和查询功能；模拟量控制系统（MCS)能满足焚烧炉、锅炉和汽机及其辅助系统安全可靠、稳定高效运行；顺序控制系统（SCS)以程序控制为基础，对焚烧炉联锁控制、焚烧炉炉排的控制、汽机联锁保护等。

4.2 监控系统的构成

（1）现场控制站

控制站由主控单元控制器、模拟量输入输出卡件、开关量输入输出卡件、网络通讯等单元构成。主控单元控制器采用双机热备冗余结构， 通讯系统也为双网冗余。

（2）操作员站

操作站、工程师站平时各自完成所控的对象，需要通过密码身份验证登陆，赋予相应权限。

（3）打印机

控制系统设一个打印机（用于事件、报警、图形、数据等打印），安放在工程师站内。

（4）GPS装置

GPS装置与DCS系统的服务器连接。

（5）电源

电源柜内配置冗余电源切换装置和回路保护设备。

4.3 监控系统可靠性措施

设备冗余配置，锅炉和机组的重要保护和跳闸功能采用独立的多个测量通道，跳闸回路采取三取二逻辑、十取三等逻辑。当主控系统发生全局性或产生大故障时，为确保机组紧急安全停机，设置独立于主控系统的紧急停机按钮。

4.4 DCS监控系统通讯网络

DCS系统外部设备通讯网络设有并支持，RS323 RS422/485接口MODBUS协议、及PROFIBUS -DP现场总线、HATE协议等。 DCS与厂级监控信息系统（SIS）配置一台数据采集接口相连，数据采集接口功能由独立操作员站完成并设防火墙。

4.5 垃圾焚烧余热锅炉控制方式

以 DCS 为核心的监控系统，同时提供MODBUS 和PROFIBUS-DP 两种通讯协议与控制子系统进行通讯。焚烧炉综合燃烧控制系统（ACC）与焚烧余热锅炉主控系统通讯通过 PLC（S7-300）实现炉排液压系统自动控制并接受 DCS 来的含氧量、炉膛温度和主汽流量信号，可实现自动燃烧控制。

4.6 烟气净化处理系统

布袋除尘控制系统配一套PLC，通过RS485接口与 DCS系统通讯，气力输灰系统直接进入DCS系统进行监视和操作。

4.7 辅助车间控制系统

污水处理控制系统是一套完整独立的控制系统（DCS），只将必要的监视控制通过OPC协议通讯到主DCS系统监控。垃圾抓斗控制系统，系统采用PLC控制 ,在垃圾吊主控室实现设备操作，DCS不设控制监测。

4.8 烟气在线监测系统（CEMS）

烟气在线监测系统在每套焚烧线的烟气出口安装了独立的监测探头，配置独立的监测分析设备。

4.9 余热锅炉吹灰系统

焚烧余热锅炉乙炔脉冲吹灰系统自带PLC控制系统，由PLC控制吹灰时间、频率。

5 焚烧炉燃烧控制子系统

焚烧炉燃烧控制子系统包括：锅炉给水三冲量串级调节系统 ，过热蒸汽温度串级调节系统 ，炉膛负压调节系统，烟气净化处理控制系统，顺序控制系统（SCS)，锅炉联锁保护系统 （MFT），综合燃烧控制装置 （ACC）。

6 汽轮机控制系统构成

以DCS为核心的汽轮机监控系统包括：汽机危急跳闸系统（ETS）、汽机安全监视系统（TSI）、汽机数字电液调节系统（DEH）、凝汽器热井水位自动调节系统、疏水调节系统、射水真空调节系统、轴封调节系统、循环水调节系统、除氧器模拟量控制系统（MCS)、除氧器液位自动系统，除氧器压力自动调节系统。

7 工业电视监控系统

工业电视监控系统服务器置于电子间，在中控室设置监视器，工业电视系统设置一套服务器可通过网络实时查询监视。基本监视对象有：门卫室、地磅房、垃圾卸料平台、垃圾进料斗、炉膛火焰监视、汽包水位、出渣口、烟囱、厂区等重要的设备安全及保安管理点。

8 结论

由于种种原因，我国生活垃圾焚烧技术的研究和应用起步相对较晚，垃圾焚烧技术的研究落后于发展需要，目前国内既缺少行业标准和专业规范，更缺乏完整、成熟、形成系统的设计技术。发达国家应用的垃圾焚烧技术，其特征代表了当前生活垃圾焚烧技术的最前沿，同时其所应用的垃圾焚烧技术对今后垃圾焚烧技术的发展也具有相当的指导作用。