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

JIANG Hong—an ，CAO Jun—bin ，ZHANG Hong—wen ，WANG Shu—fa．g，WANG Shi—qiang2,WANG Hong—liang （1．BeiJing China sciences Environment CO，，Ltd，，Beijing 100080，China；2．Tianjin Zhonghuan Automation Technical Control Equipment CO．，Ltd．，Thianjin 300110．China）

Abstract：There is 3 set of 55t CFB for waste in DongGuan ZhongKe waste incineration power plant．The incinerationCan deal 400t of the garbage each day．DCS-2001 is used to monitor、alarm、control and protect all of the automationequipments in burning system、generating electric power system、ash-slag conveying system、FGD system etc．DCS-2001has been designed many special method of the oontrol functions for the incineration．The loealization of waste incinerationtechnology come to true in the power plant．

Key words：waste incineration；power plant；distributed control system（DCS）；redundancy

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）?？刂葡到y(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)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李為民．城市生活垃圾分類評(píng)價(jià)、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)與衛(wèi)生處理技術(shù)規(guī)范實(shí)用手冊(cè)[M】北京：北京電子出版種，2005．

[2] 建設(shè)部，同家環(huán)境保護(hù)總局，科技部．城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策【J】．環(huán)境保護(hù)，2002，（9）：10-1 1．

[3]Mullen J F．Consider fluid—bed incineratrion for hazardous waste destruction【J】．Chemical Engineering Progress，1992，88 （6）：50— 58．

[4]天津中環(huán)自動(dòng)化技術(shù)控制設(shè)備有限公司．DCS一2001硬件使用手冊(cè)【z】．2003．

[5]天津中環(huán)自動(dòng)化技術(shù)控制設(shè)備有限公司．DCS一2001軟件使用手冊(cè)【Z】．2003．