垃圾焚燒發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

垃圾焚燒發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)的設(shè)計轉(zhuǎn)自：時間：201*年10月8日9:12

1引言

垃圾焚燒是一種技術(shù)高度復雜，成本相對昂貴的生活垃圾處理技術(shù)。因此，無論是其發(fā)展源流與應用現(xiàn)狀，目前均以歐美、日本等發(fā)達國家最具代表性。發(fā)達國家應用的垃圾焚燒技術(shù)，其特征代表了當前生活垃圾焚燒技術(shù)的最前沿，同時其所應用的垃圾焚燒技術(shù)對今后垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展也具有相當?shù)闹笇ё饔谩?/p>

由于種種原因，我國生活垃圾焚燒技術(shù)的研究和應用起步相對較晚，垃圾焚燒技術(shù)的研究落后于發(fā)展需要，目前國內(nèi)既缺少行業(yè)標準和專業(yè)規(guī)范，更缺乏完整、成熟、形成系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)。對垃圾焚燒及余熱發(fā)電的自動控制系統(tǒng)設(shè)計更是缺少規(guī)程、規(guī)范和成熟的運行經(jīng)驗。而目前只有深圳建有比較正規(guī)的生活垃圾處理廠，其工程規(guī)模為日處理生活垃圾450T。一期工程于1988年11月投產(chǎn)，裝有2臺日處理能力為150t／d的日本馬丁焚燒爐和1臺5000kW汽輪發(fā)電機組及其配套設(shè)備。二期工程于1996年7月投產(chǎn)，增建1臺處理能力為150t／d的國產(chǎn)垃圾焚燒爐和1臺3000kW的汽輪發(fā)電機組及配套設(shè)備。由于建廠比較早，其自動化控制和檢測水平不高，采用大量的常規(guī)儀表和控制開關(guān)進行手動控制。后經(jīng)技術(shù)改造，增加了一套PLC控制系統(tǒng)，使其控制水平有了一定的提高，達到了正常運行時絕大部分的工藝過程操作與工藝參數(shù)的顯示均能在中央控制室進行。

下面就由3臺日處理垃圾400噸的機械爐排焚燒爐配2臺12MW汽輪發(fā)電機組組成的城市生活垃圾處理廠探討其自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。2藝流程簡介

機械爐排焚燒爐垃圾焚燒發(fā)電廠主要由地衡稱重系統(tǒng)、垃圾卸料平臺、垃圾貯坑、垃圾焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、助燃空氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等組成。生活垃圾由垃圾運輸車運人垃圾焚燒處理廠，經(jīng)過地衡稱重后進入垃圾卸料平臺，按控制系統(tǒng)指定的卸料門將垃圾倒人垃圾貯坑。垃圾貯坑內(nèi)的垃圾由設(shè)在垃圾貯坑上方的吊車抓斗送人垃圾料斗，垃圾經(jīng)斜槽與推料機推人焚燒爐內(nèi)預熱段。爐排在驅(qū)動機構(gòu)的作用下使垃圾依次通過燃燒段和后燃燼段，燃燒后的爐渣落人爐渣貯坑。垃圾坑上部設(shè)有抽風口，抽出坑內(nèi)有害氣體，經(jīng)蒸汽一煙氣二級預熱后送人爐內(nèi)，作為焚燒爐的燃燒空氣。燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣，經(jīng)鍋爐各受熱面吸熱降溫后，煙氣經(jīng)過干式RCFB煙氣處理系統(tǒng)、布袋除塵器和引風機、煙囪排人大氣。余熱產(chǎn)生的蒸汽用于推動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。3垃圾發(fā)電廠控制方式

根據(jù)垃圾發(fā)電廠的規(guī)模和工藝特點，三條垃圾焚燒線、兩臺汽輪發(fā)電機組及相應熱力系統(tǒng)可采用一套DCS進行集中監(jiān)視和控制，同時考慮電氣監(jiān)控納入DCS系統(tǒng)。在集中控制室內(nèi)以彩色CRT、鍵盤作為主要的監(jiān)視和控制手段，實現(xiàn)爐、機、電集中的監(jiān)視和控制，還應設(shè)有緊急按鈕，以便在DCS全部故障時，能進行緊急停爐、停機操作，并使爐內(nèi)垃圾燃盡。在集中控制室設(shè)置有工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)，對鍋爐汽包水位、垃圾卸料區(qū)的操作和對焚燒爐內(nèi)燃燒過程等進行監(jiān)視。對于輔助系統(tǒng)如稱重地衡系統(tǒng)、垃圾池抓斗、化學水處理、除灰系統(tǒng)等，在就地設(shè)有獨立的控制設(shè)備和人機操作接口，用于調(diào)試、啟動和異常時在就地進行監(jiān)視和操作。采用通信方式或?qū)⑤o助控制系統(tǒng)的上位機遠距離設(shè)在集中控制室，在集中控制室內(nèi)進行監(jiān)視和操作。4控制系統(tǒng)組成

根據(jù)垃圾發(fā)電廠工藝流程的特點，控制系統(tǒng)主要由分散控制系統(tǒng)(DCS)、焚燒爐燃燒控制系統(tǒng)(SIGMA)、啟動燃燒器及輔助燃燒器系統(tǒng)、煙氣連續(xù)測量監(jiān)視系統(tǒng)、汽輪機控制系統(tǒng)(DEH)、汽輪機緊急跳閘系統(tǒng)(EST)、汽輪機安全監(jiān)視系統(tǒng)(TSl)、輔助車間控制系統(tǒng)(化學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)及電視監(jiān)視系統(tǒng)等幾部分組成。

分散控制系統(tǒng)主要由控制站、數(shù)據(jù)通訊總線和人機接口設(shè)備等三部分構(gòu)成。分散控制系統(tǒng)是主要的控制系統(tǒng)，其功能包括數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)控制、開環(huán)順序控制和聯(lián)鎖保護等。焚燒爐燃燒控制系統(tǒng)(SIGMA)為垃圾焚燒發(fā)電廠自控系統(tǒng)的核心部分，該系統(tǒng)一般由垃圾焚燒爐生產(chǎn)廠家自己配供，其功能由單獨的PLC來實現(xiàn)，并能與DCS通訊，通過DCS的CRT進行監(jiān)控。啟動燃燒器及輔助燃燒器系統(tǒng)通過硬接線與SIGMA系統(tǒng)交換信息，其他系統(tǒng)或通過與DCS系統(tǒng)進行通訊或與DCS硬接線交換信息，最后統(tǒng)一由DCS進行監(jiān)控。5控制系統(tǒng)功能5．1分散控制系統(tǒng)

分散控制系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、開環(huán)／頃序控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖保護等功能。

a．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)的重要測點信號及設(shè)備狀態(tài)信號，以便及時向操作人員提供有關(guān)的運行信息，實現(xiàn)系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行。一旦發(fā)生任何異常工況，及時報警，提高系統(tǒng)的可利用率。DAS具本功能如下：1)顯示：包括操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、趨勢顯示、報警顯示等。

2)制表記錄：包括定期記錄、事故追憶記錄、事故順序(SOE)記錄、追憶打印、跳閘一覽記錄等。3)歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索。4)性能計算。5)幫助指導。b．閉環(huán)控制系統(tǒng)(MCS)

閉環(huán)控制系統(tǒng)(MCS)包括如下子系統(tǒng)：1)爐膛壓力控制系統(tǒng)

2)反應塔入口、出口煙氣溫度控制系統(tǒng)3)過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)4)汽包水位控制系統(tǒng)5)煙氣SO2和HCL控制系統(tǒng)6)反應塔化學噴藥控制7)濾瀝液噴量控制系統(tǒng)8)旁路減溫減壓調(diào)節(jié)9)凝結(jié)水再循環(huán)控制系統(tǒng)10)除氧器水位控制系統(tǒng)11)除氧器壓力控制系統(tǒng)12)低加水位控制系統(tǒng)

13)給料溜槽閉式冷卻水箱控制系統(tǒng)14)減溫減壓裝置壓力、溫度控制系統(tǒng)

其中反應塔人口、出口煙氣溫度控制系統(tǒng)、煙氣SO2和HCL控制系統(tǒng)、濾瀝液噴量控制系統(tǒng)、給料溜槽閉式冷卻水箱控制系統(tǒng)是垃圾電廠不同與其它小型火電廠的控制系統(tǒng)。c．順序控制系統(tǒng)(SCS)

按照工藝系統(tǒng)及主要輔機的要求劃分成若干功能子組進行控制。操作員能通過CRT／鍵盤對各個子功能組進行順序啟、停，對其中的單個設(shè)備進行啟、停、或開關(guān)操作。5．2焚燒爐燃燒控制系統(tǒng)(SIGMA)

焚燒爐燃燒控制系統(tǒng)是垃圾焚燒過程中非常重要的控制系統(tǒng)，是垃圾焚燒爐自動控制的核心部分，該系統(tǒng)運行的好壞將直接影響焚燒爐的運行狀況和蒸汽產(chǎn)量，進而影響發(fā)電機組的發(fā)電量。該系統(tǒng)一般由垃圾焚燒爐生產(chǎn)廠家配供，由PLC來實現(xiàn)，并與DCS系統(tǒng)能進行通訊�？刂茖ο蟀�括垃圾加料器、加料斗開閉擋板驅(qū)動器、爐排驅(qū)動裝置、爐渣滾筒、推灰器、自動潤滑裝置、篩灰裝置、油壓系統(tǒng)的驅(qū)動和控制裝置、水洗凈裝置等。焚燒爐燃燒控制系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：1)一次風量、溫度控制系統(tǒng)2)二次風量、溫度控制系統(tǒng)3)爐墻溫度控制系統(tǒng)4)爐排控制系統(tǒng)5)爐膛出口溫度控制系統(tǒng)5．3工業(yè)電視系統(tǒng)

每臺焚燒爐設(shè)置爐膛火焰監(jiān)視電視系統(tǒng)一套，汽包水位監(jiān)視電視一套。同時設(shè)置一套工業(yè)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，并在垃圾料斗、垃圾貯池、垃圾卸料平臺、渣坑撈渣機出口設(shè)攝像頭監(jiān)視，以便實現(xiàn)在集中控制室進行垃圾抓斗、焚燒爐給料、撈渣控制。5．4煙氣連續(xù)測量監(jiān)視系統(tǒng)

反應塔進口煙氣分析(SO2、HCI、O2、HF、煙氣流量、壓力、溫度)信號和反應塔出口煙氣排放分析(SO2、NOx、O2、HCI、HF、CO、煙氣粉塵含量、壓力、溫度、濕度)信號進入DCS系統(tǒng)進行控制調(diào)節(jié)和進入環(huán)境監(jiān)測站。6控制系統(tǒng)可靠性措施6．1冗余配置

1)主要的I／O通道冗余配置，并分別配置在不同I／O模板上。

2)連接各分散處理單元、I／O處理系統(tǒng)、人機接口及系統(tǒng)外設(shè)等的數(shù)據(jù)通訊總線冗余配置，冗余配置的數(shù)據(jù)通訊總線在任何時候都同時工作。6．2分散控制系統(tǒng)備用余量

1)通訊總線負荷率≤30％(以太網(wǎng)≤15％)2)控制器CPU的負荷率≤60％(最忙時)3)操作員站CPU的負荷率≤40％(最忙時)4)I／O模件槽裕量15％5)I／O點裕量10％6)系統(tǒng)電源負荷裕量40％

6．3機組的重要保護和跳閘功能采用獨立的多個測量通道。跳閘回路采取三取二邏輯。6．4當分散控制系統(tǒng)發(fā)生全局性或重

大故障時，為確保機組緊急安全停機，應設(shè)置下列獨立于DCS的緊急事故操作手段：1)垃圾焚燒爐余熱鍋爐緊急停爐2)汽機緊急跳閘3)發(fā)電機緊急跳閘4)汽包事故放水門5)汽機真空破壞門6)直流潤滑油泵7)交流潤滑油泵8)電動給水泵

6．5設(shè)置高可靠、高電源品質(zhì)的控制系統(tǒng)電源。6．6分散控制系統(tǒng)DCS基本配置情況

6．6．1系統(tǒng)提供的模擬量、數(shù)字量的數(shù)量和備用量情況如下：

按規(guī)范書要求加10％后要求總點數(shù)為1738點，實際配置總點數(shù)為1976點。6．6．2DCS操作員站

1)系統(tǒng)提供3個全功能操作員站(包括兩臺噴墨打印機)。

2)每一個操作員站服務器都是冗余數(shù)據(jù)高速公路上的一個站，且每個主機操作員站有獨立的冗余通訊處理模件，分別與冗余的數(shù)據(jù)總線相連。3)任何顯示和控制功能均能在任一操作員站上完成。

4)任何CRT畫面均能在小于1秒的時間內(nèi)完全顯示出來。所有顯示的數(shù)據(jù)每秒更新一次。6．6．3工程師站

1)提供一套工程師站(包括一臺激光彩色打印機)，用于程序開發(fā)、系統(tǒng)診斷和維護、控制系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫和畫面的編輯及修改。

2)12程師站能調(diào)出任一己定義的系統(tǒng)顯示畫面。在工程師站上生成的任何顯示畫面和趨勢圖等，均能通過數(shù)據(jù)高速公路加載到操作員站。

3)工程師站設(shè)置軟件保護密碼，以防一般人員擅自改變控制策略、應用程序和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。6．6．4系統(tǒng)配置了二級數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡，即機組控制級網(wǎng)絡和外圍設(shè)備級網(wǎng)絡，通訊速率分別為100M和10M波特。

6．6．5提供一個“數(shù)字主時鐘”，使掛在數(shù)據(jù)高速公路上的各個站時鐘同步、定時校準�！皵�(shù)字主時鐘”本身須與電廠的主時鐘同步，并自動同步校正，精度為0．5毫秒。7輔助系統(tǒng)熱工目動化7．1垃圾抓斗控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)，并與DCS有通訊接口，主要數(shù)據(jù)送到DCS�？梢栽谥骺厥覍崿F(xiàn)全自動方式。就地值班室設(shè)有就地控制操作設(shè)備，運行人員可以在就地進行操作。7．2化學水處理控制系統(tǒng)

化學水處理及其廢水處理系統(tǒng)，設(shè)置獨立的水處理車間，車間內(nèi)設(shè)控制室。控制系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)。采用CRT／鍵盤構(gòu)成監(jiān)視和控制中心，遠距離設(shè)置在集中控制室內(nèi)。正常運行時就地無人值班，在集中控制室完成監(jiān)視和控制。7．3循環(huán)水和燃油控制系統(tǒng)

循環(huán)水控制系統(tǒng)和燃油控制系統(tǒng)由DCS進行監(jiān)視和控制，不設(shè)獨立的控制系統(tǒng)。7．4除灰控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)，并與DCS有通訊接口，主要數(shù)據(jù)送到DCS�？梢栽谥骺厥覍崿F(xiàn)全自動方式。8結(jié)束語

由于我國生活垃圾焚燒技術(shù)的研究和應用起步較晚，垃圾焚燒技術(shù)的研究落后目前發(fā)展需要。對垃圾焚燒及余熱發(fā)電的自動控制系統(tǒng)設(shè)計更是缺少規(guī)程、規(guī)范和成熟的運行經(jīng)驗。本人在考察了深圳市政環(huán)境綜合處理廠的基礎(chǔ)上，同時參照以往小型火力發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗，在重慶同興生活垃圾處理廠投標工作中，進行了以上垃圾處理廠控制方式的設(shè)計

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垃圾焚燒發(fā)電廠熱工控制方案：

摘要：本文以連江垃圾焚燒發(fā)電廠為例，闡述了垃圾焚燒發(fā)電廠控制的特點、策略、手段以及控制系統(tǒng)的確定。關(guān)鍵詞：垃圾，發(fā)電，熱工控制

垃圾焚燒發(fā)電是國內(nèi)近年來興起的有效的集約化、規(guī)模化垃圾處理方式，這一產(chǎn)業(yè)也被歸為朝陽產(chǎn)業(yè)。根據(jù)工程的可行性研究、初步設(shè)計和施工圖設(shè)計，談談垃圾焚燒發(fā)電的熱工控制。一.工程概述

連江垃圾焚燒發(fā)電廠一期工程由兩條焚燒線和一套汽輪機發(fā)電機組以及輔助系統(tǒng)組成。焚燒線主要工藝設(shè)備為兩臺日處理量為250t/d的逆、順推爐排式垃圾焚燒爐，兩臺單鍋筒自然循環(huán)余熱鍋爐，蒸發(fā)量為20t/h、過熱器出口溫度為400℃、壓力為4.0MPa，兩套煙氣處理系統(tǒng)。汽輪機額定功率為7500KW，進汽壓力為3.8MPa。發(fā)電機年發(fā)電量6600萬度。垃圾電廠的規(guī)模都比較小，但是整個垃圾焚燒發(fā)電廠涉及到的子系統(tǒng)與常規(guī)電廠相當，從控制策略、控制手段和控制規(guī)模上講，可以說是麻雀雖小，五臟俱全。1.垃圾焚燒發(fā)電廠對熱工自動化的控制要求

每天處理一定的垃圾量，并要求充分燃燒；通過燃燒控制使余熱鍋爐蒸發(fā)量穩(wěn)定在額定值上；充分利用余熱發(fā)電，提高經(jīng)濟效益；確保爐膛的溫度，促進二惡英的分解；通過煙氣處理，控制煙氣排放參數(shù)在國家標準規(guī)定值以下；控制排放廢物符合國家標準。2.熱工自動化：

1)保證工藝設(shè)備對熱工自動化控制系統(tǒng)的要求，確保工藝設(shè)備能夠安全、可靠的運行。在保證經(jīng)濟合理性的前提下，遵照先進、適用的原則，盡量采用先進的技術(shù)、質(zhì)量可靠的設(shè)備，并適宜地提高自動化水平。

2)本專業(yè)包括熱工檢測、熱工報警、熱工保護、熱工控制等部分，盡量采用標準設(shè)計、典型設(shè)計和通用設(shè)計。二.監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

本工程以南京科遠自動化集團股份有限公司的NT6000為核心構(gòu)成DCS控制系統(tǒng)，完成對兩條焚燒線和一套汽輪發(fā)電機組及其輔助系統(tǒng)和相應的熱力系統(tǒng)的監(jiān)控。并為二期設(shè)備預留相應的通道和容量。本DCS控制系統(tǒng)由現(xiàn)場控制站、操作站、通訊網(wǎng)絡、現(xiàn)場儀表等構(gòu)成。

1.監(jiān)控系統(tǒng)的功能1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS)

1)顯示功能：包括回路操作顯示，分組顯示，棒狀圖顯示，趨勢顯示，工藝流程圖顯示等等。

2)報警管理：報警顯示，可按報警時間，報警優(yōu)先級，報警區(qū)域，報警類型來管理所有報警。報警包括工藝參數(shù)越限報警、控制設(shè)備故障報警、控制系統(tǒng)自診斷故障報警等。

3)制表記錄：包括操作工藝設(shè)備的記錄與定期記錄，事故追憶記錄，聯(lián)鎖動作的記錄，事故順序（SOE)記錄，跳閘一覽記錄等。4)歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索、性能計算、指導信息、管理報告。

1.2模擬量控制系統(tǒng)（MCS)

控制系統(tǒng)能滿足焚燒爐、鍋爐和汽機及其輔助系統(tǒng)安全可靠、穩(wěn)定高效運行。在系統(tǒng)故障時，自動地將系統(tǒng)無擾動地從“自動”方式切換為“手動”方式，或從一種控制方式轉(zhuǎn)換為另一種控制方式。1.3順序控制系統(tǒng)（SCS)

以程序控制為基礎(chǔ)，對下列系統(tǒng)進行順序控制，例如焚燒爐爐排的控制，汽機保護系統(tǒng)的控制，鍋爐吹灰器和布袋除塵器反吹程序控制，1.4開環(huán)控制和聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

對于水泵、液位槽／池等要求開環(huán)控制、聯(lián)鎖控制。2.監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成2.1現(xiàn)場控制站

控制站由控制器、輸入、輸出、通訊等單元構(gòu)成。

為了確保汽輪發(fā)電機組更安全可靠運行，盡量減少停機，控制站采用雙機熱備結(jié)構(gòu)。其中一臺為控制主機，另一臺為后備機，它隨時準備在主機出現(xiàn)故障時代替主機來繼續(xù)對I/O進行控制。

通訊系統(tǒng)為雙纜冗余，部分重要輸入、輸出考慮冗余，參與保護的參數(shù)實現(xiàn)三取二信號輸入以確保系統(tǒng)安全、可靠。三取二配置的I/O要接入不同的I/O模板上。每條焚燒線（焚燒爐和鍋爐）各設(shè)一個現(xiàn)場控制站。汽機設(shè)一個現(xiàn)場控制站。還有公用輔助系統(tǒng)設(shè)一個現(xiàn)場控制站。公用系統(tǒng)控制站還配有二個遠程I/O站，放置于綜合水泵房。這樣的系統(tǒng)可以使事故分散，更有利于焚燒爐與鍋爐、汽機的單獨安全運行。

2.2操作站

由工業(yè)級控制機與人機接口、操作臺、打印機、彩色硬拷機等構(gòu)成。DCS系統(tǒng)共提供8臺全功能操作員站（3爐2機各1套，公用輔助系統(tǒng)1套，，電氣系統(tǒng)1套，值長站1套），布置在集控室內(nèi)。提供2臺工程師站布置在工程師室內(nèi)。2.3打印機

一臺用于報警打印，一臺用于工藝過程參數(shù)打印，一臺為彩色硬拷貝機。

3.監(jiān)控系統(tǒng)可靠性措施3.1控制站具有分散性

首先控制站在地理位置上是分散布置的，其次控制站所實現(xiàn)的如數(shù)據(jù)采集、過程控制等按功能進行分散，也就意味著整個控制系統(tǒng)的危險性分散。3.2冗余配置

1)控制站采用雙機熱備結(jié)構(gòu)

2)通訊總線雙纜冗余，重要的I/O通道冗余

3)操作站為多站配置，其中任一操作站故障其它站均能實現(xiàn)此站功能。

3.3鍋爐和機組的重要保護和跳閘功能采用獨立的多個測量通道，跳閘回路采取三取二邏輯。

3.4對每個獨立的控制對象，考慮有投入運行的許可條件，以避免不符合條件的投運，還考慮動作聯(lián)鎖，以便在危險的運行條件下使設(shè)備

跳閘。

3.5當主控系統(tǒng)發(fā)生全局性或產(chǎn)生大故障時，為確保機組緊急安全停機，設(shè)置獨立于主控系統(tǒng)的緊急停機按鈕。鍋爐操作臺需要布置以下操作按鈕：

（1）、緊急停爐（雙按鈕，加防護罩不帶指示燈）；（2）、汽包事故放水門（雙按鈕，開、關(guān)各一副，加防護罩帶指示燈）；

（3）、向空排汽門（雙按鈕，開、關(guān)各一副，加防護罩帶指示燈）。

汽機操作臺需要布置以下操作按鈕：

（1）、緊急停機（雙按鈕，加防護罩不帶指示燈）；（2）、啟動交流潤滑油泵（單按鈕，加防護罩帶指示燈）；（3）、啟動直流潤滑油泵（單按鈕，加防護罩帶指示燈）；（4）、開真空破壞門（單按鈕，加防護罩指示燈）；電氣操作臺需要布置以下操作按鈕：

（1）、緊急停發(fā)電機（雙按鈕，加防護罩不帶指示燈）；（2）、分發(fā)電機滅磁開關(guān)（雙按鈕，加防護罩不帶指示燈）；（3）、啟動消防水泵（單按鈕，加防護罩指示燈）；（4）、增磁、減磁（各一副按鈕，加防護罩指示燈）。系統(tǒng)配置如圖一所示。

企業(yè)范圍的信息分析Internet專用隔離服務器客戶端安全操作直觀、易用的編程工具接口機工程師站操作站

eNET工業(yè)標準控制器開放的通訊及系統(tǒng)集成1:1虛擬仿真硬件平臺操作系統(tǒng)冗余I/O總線eBUSHARTPROFIBUSMODBUS完全集成的智能化現(xiàn)場總線連

圖一三.垃圾焚燒爐、鍋爐控制方式

垃圾焚燒爐的控制原則是按余熱鍋爐的蒸發(fā)量控制垃圾的投入量、爐排運動及一、二次燃燒空氣量，保證余熱鍋爐效率最大。當爐膛溫度＜850℃時，投入輔助燃燒器，確保二惡英的分解。垃圾焚燒爐、鍋爐熱工控制系統(tǒng)主要由以下幾大部分構(gòu)成：

1)以DCS為核心的監(jiān)控系統(tǒng)；（主控系統(tǒng)）DCS系統(tǒng)同時提供MODBUS和PROFIBUS兩種通訊協(xié)議與控制子系統(tǒng)進行通訊。Modbus協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡和其它設(shè)備之間可以通信。常用于智能儀表的通訊。

PROFIBUS具有高速低成本，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I／O的

通信。是一種用于自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)�？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場智能化提供了可行的解決方案，最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標準保證，并經(jīng)實際應用驗證具有普遍性。常用于PLC等車間級控制系統(tǒng)的通訊。

2)焚燒爐綜合燃燒控制系統(tǒng)（ACC）；（與主控系統(tǒng)通訊）通過PLC（S7-300）實現(xiàn)爐排液壓自動控制和接受DCS來的含氧量、爐膛溫度和主汽流量信號，可實現(xiàn)自動燃燒。ACC系統(tǒng)與總控室DCS的通訊采用ProfiBus-DP現(xiàn)場總線通訊。

1．在本地操作面板上設(shè)有切換開關(guān),可以選擇”DCS信號接受/不接○

受”,當選擇”不接受”時，DCS不能操作爐排系統(tǒng)所有動作，但顯示仍正常。

2．當選擇”DCS信號接受時”,大部分動作都能本地(OP面板)和主控○

室同時操作,以最后操作的動作為最后指令。主要控制推料器、逆順推爐排的進退，各個風門的開關(guān)，主油泵、濾油泵和冷卻油泵的啟停，還有行程和閥位的反饋顯示，液壓站壓力、油溫、油位參數(shù)和泵的狀態(tài)顯示。還有相關(guān)控制變量的設(shè)定值進行設(shè)定，包括速度、時間和長短行程設(shè)定。

3．其中對逆推爐排/順推爐排/推料間隔控制中的”間隔開,間隔�！薄�

時間設(shè)定設(shè)有選擇開關(guān),當選擇”本地”時（就地面板上“本地／遠方”指示燈變紅色）,DCS不能操作;當選擇”遠方”時（就地面板上“本地／遠方”指示燈變無色）,本地不能操作。注意：推料/逆推/順推/出渣

DCS/PLC選擇開關(guān)是共用一個的。

4．對于少數(shù)操作不頻繁的參數(shù)\\動作,DCS就不設(shè)操作,用戶必須到○

本地操作面板去操作。

5ACC與DCS系統(tǒng)之間有一個讓ACC緊急停止信號硬接線，為○無源常開觸點。

3)啟動燃燒器控制系統(tǒng)，輔助燃燒器控制系統(tǒng)；（在就地綜合燃燒控制系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)上監(jiān)控。）燃燒器控制邏輯由廠家根據(jù)具體情況進行PLC編程，通過硬接線方式與DCS系統(tǒng)進行通訊。

實現(xiàn)遠程和就地的燃燒器控制，在DCS上實現(xiàn)啟停，油調(diào)節(jié)閥的控制，自動控制時設(shè)有點火允許開關(guān)，在現(xiàn)場的配合下，DCS向PLC發(fā)出吹掃指令，吹掃完成后實現(xiàn)點火。根據(jù)爐膛溫度，DCS能夠自動啟停輔助燃燒器，確保爐膛溫度不低于850℃。

4)煙氣凈化處理系統(tǒng)；（與主控系統(tǒng)通訊）煙氣凈化系統(tǒng)PLC控制采用了西門子公司的S7-300系列，可采用PROFIBUS協(xié)議與DCS系統(tǒng)通訊，需要進入的點達到500多點，按以往項目的經(jīng)驗，由于通訊的點太多，控制站的響應速度會變慢。為了避免出現(xiàn)這種情況，建議采取以下幾個控制方案：

1煙氣處理系統(tǒng)所有點采用硬接線方式進入DCS系統(tǒng)，此方案需○

要另購控制和信號電纜，信號分配器等，同時增加工程量。2煙氣處理系統(tǒng)和布袋除塵控制系統(tǒng)另外配一臺上位機，通過以太○

網(wǎng)與PLC通訊，放在中控室進行監(jiān)視和操作。此方案需要購買上位機、組態(tài)軟件包，同時由工程師進行組態(tài)。

3將廠家配套的觸摸屏移到中控室，以利于操作，現(xiàn)場檢修時點動○

操作不方便，可通過對講系統(tǒng)配合完成檢修。

5)就地監(jiān)視儀表和控制設(shè)備；全廠各種電動門、電磁閥、電動機、執(zhí)行器等控制均進入DCS集中控制并具有狀態(tài)、故障顯示，就地也可以實現(xiàn)控制功能。

6)輔助設(shè)備控制系統(tǒng)；（如化學水及廢水處理系統(tǒng)，與主控系統(tǒng)通訊。）

化學水處理控制系統(tǒng)和污水處理控制系統(tǒng)各由一臺PLC控制站和一臺上位機組成控制系統(tǒng)，同時兩臺上位機可通過交換機組成一個對等的工業(yè)以太網(wǎng)絡（通訊協(xié)議為TCP/IP），實現(xiàn)操作站和工程師站的互備。通過ProfiBus協(xié)議與DCS系統(tǒng)進行通訊，監(jiān)視相關(guān)參數(shù)。飛灰固化控制系統(tǒng)操作不頻繁,DCS就不設(shè)操作,用戶必須到本地操作面板去操作。

空壓機控制系統(tǒng)，通過MODBUS協(xié)議與DCS系統(tǒng)通訊，監(jiān)視空壓機的運行狀態(tài)，通過硬接線方式，實現(xiàn)DCS上的啟停操作。7)電氣綜合自動化系統(tǒng)。通過MODBUS協(xié)議通訊或硬接線方式和DCS系統(tǒng)進行通訊，主要監(jiān)視主變、廠用變，高低壓配供線路的電壓、電流、功率和電氣主開關(guān)狀態(tài)等。

8）煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)。（與主控系統(tǒng)通訊。）煙氣的污染源監(jiān)測參數(shù)和排放參數(shù)通過硬接線進入DCS系統(tǒng)，另外提供一路給煙氣凈化處理系統(tǒng)作為控制變量。上位機通過串口與傳輸儀進行通訊，利用廠里電信局域網(wǎng)上傳環(huán)保局。

9）鍋爐吹灰系統(tǒng)通過MODBUS協(xié)議與DCS系統(tǒng)進行通訊，監(jiān)控吹

灰系統(tǒng)的啟停和手/自動、故障狀態(tài)顯示。

10）地磅稱重系統(tǒng)通過MODBUS協(xié)議與DCS系統(tǒng)進行通訊，僅上傳日期、總重和凈重數(shù)據(jù)。

11）模擬屏數(shù)據(jù)顯示，通過MODBUS協(xié)議與DCS系統(tǒng)進行通訊，按環(huán)保部門要求顯示煙氣、污水排放相關(guān)參數(shù)。1.焚燒爐燃燒控制系統(tǒng)

1)帶有煙氣中含氧量校正的一次風量調(diào)節(jié)；2)二次風量調(diào)節(jié)；3)一次風溫度調(diào)節(jié)；

4）按蒸發(fā)量控制的加料器往返速度調(diào)節(jié)；5）按蒸發(fā)量控制的逆推爐排的往返速度調(diào)節(jié)。2.鍋爐控制系統(tǒng)

1)鍋爐給水三沖量串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；

鍋爐給水控制的主要任務是使鍋爐的給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量，保證鍋爐進出的物質(zhì)平衡和正常運行所需的工況，就是對鍋爐汽包水位實現(xiàn)自動控制，使其在允許范圍內(nèi)變化，以提高鍋爐汽輪機組的安全性和鍋爐運行的經(jīng)濟性。

本工程采用常用的串級三沖量控制方式。串級三沖量控制系統(tǒng)原理框圖如圖二所示，該系統(tǒng)由主、副兩個PI調(diào)節(jié)器和三個沖量（汽包水位、蒸汽流量、給水流量）構(gòu)成。這個系統(tǒng)有三個回路，即I為主回路，Ⅱ為副回路，Ⅲ為前饋回路，副回路的作用主要為快速消除內(nèi)擾，主回路用于校正水位偏差，而前饋通道則用于補償外擾，主要用于克

服“虛假水位”現(xiàn)象。該系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器PI1為水位調(diào)節(jié)器，它根據(jù)水位偏差產(chǎn)生給水流量給定值，副調(diào)節(jié)器PI2為給水流量調(diào)節(jié)器，它根據(jù)給水流量偏差來控制給水流量，蒸汽流量信號作為前饋信號用來維持負荷變動時的物質(zhì)平衡，由此構(gòu)成的是一個前饋－反饋雙回路控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可保證穩(wěn)態(tài)時汽包水位無靜態(tài)偏差，其控制品質(zhì)較高。為了測量準確，汽包的液位采取三選中的測量措施且汽包液位有汽包壓力補償，給水流量有給水溫度補償，主蒸汽流量要有主蒸汽溫度與壓力的補償。

汽包水位設(shè)定值圖二

2）過熱蒸汽溫度串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)

鍋爐汽包通道出來的過熱蒸汽必須達到設(shè)計的溫度，為此設(shè)計兩級過熱器蒸汽溫度串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。以末級過熱蒸汽溫度申級調(diào)節(jié)系統(tǒng)為

例，由末級過熱器汽溫構(gòu)成副回路，主汽溫度構(gòu)成主回路。對來自給水量或蒸汽流量的干擾，副回路能及時消除影響，并減少干擾對主汽溫度的影響。在此控制系統(tǒng)中，副回路對主汽溫度起粗調(diào)作用，而主調(diào)節(jié)器對主汽溫度起細調(diào)作用。另外，汽溫對象為一高階慣性環(huán)節(jié)，它可用一個一階慣性環(huán)節(jié)和一個純滯后環(huán)節(jié)的串聯(lián)近似，這樣就可以用史密斯補償器進行補償，可以顯著改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。3)爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)；

4）減溫減壓器出口壓力溫度控制系統(tǒng)。3.煙氣處理控制系統(tǒng)1)反應塔出口溫度調(diào)節(jié)；

2）排煙量與中間反應物回流量間的自動調(diào)節(jié)；

3)排煙中HCL和SO2酸性氣體含量與石灰乳量間的自動調(diào)節(jié)。4.程序、順序控制系統(tǒng)（SCS)

程序、順序控制主要在鍋爐輔助控制系統(tǒng)中，包括：

啟動燃燒器、輔助燃燒器、爐排漏灰系統(tǒng)、風機系統(tǒng)、布袋除塵器控制系統(tǒng)、石灰漿制備系統(tǒng)、鍋爐定期排污系統(tǒng)、鍋爐自動吹灰系統(tǒng)等。5.鍋爐保護系統(tǒng)5.1事故停爐保護

由主控系統(tǒng)內(nèi)完成。當停爐的條件出現(xiàn)時（按鍋爐供貨商提供的要求設(shè)計）保護系統(tǒng)能自動切斷進入焚燒系統(tǒng)的垃圾和其他燃料，即加料器和爐排停止運動，關(guān)閉所有燃燒器，關(guān)閉所有風機。

鍋爐安全保護系統(tǒng)包括：MFT、爐膛吹掃、油泄漏試驗、鍋爐點

火、爐膛火焰監(jiān)視和滅火保護功能、MFT首出原因和快速減負荷（RUNBACK）等。5.2局部保護1)鍋爐汽包水位保護

高水位保護：打開緊急放水電動門；低水位保護：只能停爐。

2）主蒸汽壓力超壓保護：打開生火排汽電動門。6.綜合燃燒控制裝置

由PLC構(gòu)成的綜合燃燒控制裝置控制下列各環(huán)節(jié)，與主控系統(tǒng)通訊。油壓裝置系統(tǒng)、加料斗檔板、加料器系統(tǒng)、爐排系統(tǒng)、一次和二次燃燒空氣系統(tǒng)、爐排漏灰排除系統(tǒng)、排爐渣系統(tǒng)、輔助燃燒器管理系統(tǒng)。四.垃圾發(fā)電廠汽機的運行模式

1.垃圾焚燒發(fā)電廠汽機的運行模式有其自身的特點：1)正常情況時

垃圾燃燒的熱慣性很大，蒸發(fā)量不能立即改變。為了充分利用熱能，必須至少有一臺運行在前壓調(diào)節(jié)方式下，這樣才能保證機爐系統(tǒng)穩(wěn)定運行。2)汽機檢修時

當汽機故障檢修時，焚燒爐應繼續(xù)運行處理一定的垃圾量，產(chǎn)生的多余蒸汽應經(jīng)旁路冷凝系統(tǒng)冷凝后回收凝結(jié)水重復使用或者直接由旁路放空系統(tǒng)放空（這種情況造成能源的浪費），即停機不停爐。3)汽機處于盤車與升速狀態(tài)時

鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，除了全廠輔助用汽和汽機用汽外，多余的蒸汽應排入旁路冷凝系統(tǒng)或者直接由旁路放空系統(tǒng)放空。4）當外電網(wǎng)發(fā)生故障時

應有一臺汽機帶廠用電運行在轉(zhuǎn)速控制方式下。一般垃圾焚燒發(fā)電廠的廠用電為本廠總額定發(fā)電量的20％左右，多余的蒸汽應通過旁路冷凝系統(tǒng)冷凝回收水。

2.汽機控制系統(tǒng)主要由以下幾大部分構(gòu)成：2.1以DCS為核心的監(jiān)控系統(tǒng)（主控系統(tǒng)）1)汽機、除氧器模擬量控制系統(tǒng)（MCS)。

包括熱井水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，除氧器液位自動系統(tǒng)，除氧器壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)等單回路控制系統(tǒng)。

2)一、二級減溫減壓裝置壓力、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也是單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。只有在汽機停機或抽汽參數(shù)不符合要求時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)才運行。3)汽機緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）。由南京科遠內(nèi)部組網(wǎng)實現(xiàn)與DCS系統(tǒng)通訊。

2.2汽機安全監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）

主要監(jiān)視汽機超速、軸振動、軸位移等參數(shù)，分別由汽機安全監(jiān)視儀表和主控系統(tǒng)監(jiān)視，以確保其系統(tǒng)安全性和數(shù)據(jù)可靠性。

2.3汽機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH系統(tǒng)實現(xiàn)前壓、功率、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）由南京科遠內(nèi)部組網(wǎng)實現(xiàn)與DCS系統(tǒng)通訊。

采用南京科遠數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種汽輪機智能控制裝置，它接受汽機轉(zhuǎn)速、主蒸汽壓力、發(fā)電機功率信號，經(jīng)過速度／負荷PID、限

制控制PID和串級PID等運算后，輸出控制信號給執(zhí)行機構(gòu)宋驅(qū)動進汽閥；此外還可實現(xiàn)一系列的系統(tǒng)保護。本工程中它要實現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電所要求的前壓控制、功率控制和轉(zhuǎn)速控制。在汽機正常運行時，有一臺運行在前壓調(diào)節(jié)狀態(tài)下。外電網(wǎng)跳閘時，控制器切換到轉(zhuǎn)速控制方式，帶約20%的廠用電運行�？刂瓶驁D如圖三所示：

圖三

2.4汽機聯(lián)鎖保護系統(tǒng)

汽輪機是在高溫高壓蒸汽推動下作高速運轉(zhuǎn)的設(shè)備，在機組啟動、運行或停機過程中，如果不按規(guī)定的要求操作，很容易發(fā)生葉片損壞、大軸彎曲等嚴重事故。汽輪機系統(tǒng)中還有很多輔機設(shè)備密切配合，協(xié)同工作來保證整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。因此，必須對包括下列內(nèi)容：潤滑油壓力過低、汽機超速、汽機軸位移大、冷凝器真空度過低、發(fā)電

機故障、軸振動和軸承溫度等進行監(jiān)視和保護。汽機保護邏輯如圖四所示。在汽機聯(lián)鎖保護系統(tǒng)中，重要的信號如汽輪機轉(zhuǎn)速HH信號、凝汽器壓力HH信號、潤滑油壓力LLL信號均采用"3取2”信號組合法，同時選擇高性能指標的檢測元件，保護系統(tǒng)的拒動作率和誤動作率都很小，使得該系統(tǒng)的可靠性得到了很大的提高。

2.5機組保護

機組保護主要是機組的跳閘保護，由主控系統(tǒng)內(nèi)完成。當汽輪機、發(fā)電機部分的跳閘條件出現(xiàn)時，保護系統(tǒng)能關(guān)閉汽機主汽門，調(diào)節(jié)門及抽汽逆止門，并立即投入旁路系統(tǒng)，保證系統(tǒng)壓力恒定。另外，在汽機就地盤及中央控制室的控制臺上設(shè)有緊急停機按鈕。以便在緊急情況出現(xiàn)時，操作人員能夠迅速按下按鈕，及時控制局面。五.熱工自動化設(shè)備選型5.1溫度測量

1)選用符合IEC標準且為電站設(shè)計的熱電偶、熱電阻測溫元件；2)聯(lián)鎖保護用溫度信號一般選用溫度開關(guān)或電接點雙金屬溫度計；3)就地溫度顯示選用雙金屬溫度計。5.2壓力測量

1)選用智能式壓力、差壓變送器；

2)聯(lián)鎖保護用壓力信號一般選用壓力開關(guān)或電接點壓力表；3)就地壓力顯示，選用彈簧管壓力表，膜盒式壓力表、膜片壓力表。5.3流量測量

根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)，對于汽水流量采用孔板、噴咀測量、其他導電介質(zhì)流量選用電滋流量計、燃料油流量測量選用金屬管轉(zhuǎn)子流量計等。5.4物位側(cè)量

1)液位測量一般選用差壓液位變送器。常壓容器選用靜壓式液位變送器；

2)儲漿.液位側(cè)量選用超聲波物位計；3）液位信號測量選用磁性浮球液位開關(guān)。5.5調(diào)節(jié)閥

1)選用國內(nèi)先進或引進的電動調(diào)節(jié)閥（應帶有手輪）；

2）風、煙道系統(tǒng)的風門檔板選用角行程電動執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動。全開、全關(guān)的風門由開關(guān)量控制并帶位置信號反饋，需要調(diào)節(jié)的二次風門擋板由4-20mA信號控制。5.6變頻器

選用性能良好的變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速進而達到改變送、引風機風，泵出口流量的目的。變頻器的使用大大節(jié)省了電能和提高了控制品質(zhì)。

5.7煙氣排放監(jiān)測系統(tǒng)

1)為了確保煙氣的排放指標符合國家標準，每條焚燒線設(shè)一套煙氣檢測儀表以檢測煙氣中的HCL、SO2、CO2、NOX、CO、O2等組分含量。同時根據(jù)煙氣中的HCL、SO2氣體含量控制向反應器中Ca(OH）2的加入量。

2)每條焚燒線設(shè)一臺煙塵監(jiān)測儀表。六、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)服務器置于電子間，在中控室設(shè)置監(jiān)視器。具體監(jiān)視對象有：1）門衛(wèi)室2）地磅房3）垃圾卸料平臺4）垃圾進料斗5）爐膛火焰監(jiān)視6）汽包水位7）汽輪機間8）煙囪9）循環(huán)水泵房

工程技術(shù)部：朱志雄

友情提示：本文中關(guān)于《垃圾焚燒發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)的設(shè)計》給出的范例僅供您參考拓展思維使用，垃圾焚燒發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)的設(shè)計：該篇文章建議您自主創(chuàng)作。

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