垃圾焚烧发电装置自动控制解决方案

1垃圾焚烧发电装置自动控制解决方案一、前言中控作为国内著名自动化产品供应商，已经为多家垃圾焚烧发电企业从控制层到管理层提供了完整的解决方案，包括垃圾进厂计量，垃圾预处理，垃圾焚烧炉，汽机监控，厂用电与电气系统监控，尾气处理及生产管理环节等，实现了对整个生产过程数据采集、调节控制、顺序控制、联锁保护、历史数据采集、记录、打印，过程优化等功能；同时WebField系列DCS控制系统利用多种标准的软硬件接口可方便快捷的实现与第三方PLC、智能设备的无缝连接，实现垃圾发电企业在生产流程的各个环节实现自动化与信息化。目前垃圾焚烧主要是有采用三种炉型：炉排式垃圾焚烧炉、流化床垃圾焚烧炉、回转窑焚烧炉。其中炉排式垃圾焚烧炉与流化床垃圾焚烧炉主要用于处理城市生活垃圾，而回转窑焚烧炉则主要用于处理医疗垃圾与有毒的工业废弃物，不配置汽轮发电机，控制系统相对简单,在这里就不详细介绍。二、炉排式垃圾焚烧炉解决方案典型的炉排式垃圾焚烧炉主要有垃圾输送与灰渣系统、风烟系统、汽水系统组成。图1采用中控DCS系统的炉排垃圾焚烧炉工艺流程浙江中控技术股份有限公司22.1炉排垃圾焚烧炉的控制方案由于炉排垃圾焚烧炉燃料的特殊性，决定它特有的工艺流程与系统结构，所以在控制方案方面与燃烧其它燃料的锅炉相比有着很大的差别，主要表现在炉膛温度控制、负荷控制、渗滤液回喷流量控制等控制系统上。‹炉膛温度控制中控对炉排垃圾炉的炉膛温度控制是分两个阶段实现的，第一阶段是机组启动阶段，没有投垃圾，靠启动燃烧器（无启动燃烧的由辅助燃烧器完成）将炉膛升温达到“850℃/2S”标准。在炉膛温度未达标准之前垃圾给料门是关闭的。当炉膛温度达到标准后，给料门自动打开，开始投料，随着投料量的加大，垃圾燃烧负荷增加，启动燃烧器在燃烧器管理模块的控制下逐渐减少负荷，最后依次关闭，完全由垃圾提供的热量来维持炉内温度。此时进入第二阶段，在这一阶段即要保证炉膛温度达到“850℃/2S”标准；又要满足外界负荷的要求，需根据锅炉负荷的变化（主蒸汽流量的变化）通过计算不断的修正炉膛温度设定值“T2S”。当垃圾提供的热量不能满足“T2S”时，燃烧器管理模块决定是否起动辅助燃烧，并对其进行负荷分配。‹负荷控制中控的控制方案通过对垃圾热值的实时计算以及所涉及的风量蒸汽量计算，计算出垃圾给料机的平均给料速度、等待时间，同时计算出炉排的运动速度，送给液压系统来控制垃圾给料机与炉排的运动，这种模拟量与开关量相结合的方法，很好的克服了由于垃圾热值变化而引起的燃烧不稳定。中控在国内率先实现了采用DCS对炉排垃圾焚烧炉的给料系统与炉排驱动系统自动控制，掌握了此类垃圾炉自动控制的核心技术。‹渗滤液回喷流量控制垃圾焚烧厂大多采用渗滤液回喷入炉膛内通过燃烧来处理，因此渗滤液回流量对炉膛温度影响很大，必须根据燃烧情况对渗滤液量进行适当调整。中控根据国外经验并结合国内实际情况开发了渗滤液控制模块，可对渗滤液回流量进行可靠控制。‹石灰浆流量与浓度控制为了使烟气排放达到国家环保要求，中控根据烟气成分及布袋除尘器入口温度，通过计浙江中控技术股份有限公司3算实现了对石灰浆的流量及浓度的控制。2.2炉排垃圾炉控制方案的典型应用重庆同兴垃圾电厂采用法国阿尔斯通公司（ALSTOM）逆推式炉排焚烧技术，是目前国内采用该技术最大的垃圾焚烧项目之一。一期工程为二条600t/d的焚烧线，配两台12MW纯凝汽轮发电机组，日处理垃圾量最大可达1260吨。该厂的控制系统采用的是中控的WebFieldECS-100系统，来实现生产过程状态监视、运行操作、过程控制、事件报警、联锁保护等功能，并负责与各个子系统的PLC通讯。控制系统由五台操作站、一台工程师站，两台通讯站、五台过程控制站组成（见图2）,设计I/O点数为1992点，系统实际容量为2200点。BNCAUICS1-2CS2-1CS1-2CS2-3CS3CS1-1CS4CS5CS1-3BNCAUIOP131OP132OP133OP134OP135ENG130212121212121线型图例：双绞线柜间SBUS线HUB11/HUB12HUB21/HUB22图2重庆同兴垃圾发电厂DCS网络布置图三、循环流化床垃圾焚烧炉控制方案典型的循环流化床垃圾焚烧炉工艺流程与炉排垃圾炉相似，只是增加了垃圾预处理系统与冷渣系统，主要由垃圾输送与灰渣系统、风烟系统、汽水系统组成。浙江中控技术股份有限公司4图3采用中控DCS系统的循环流化床垃圾焚烧炉（图中的数据为仿真数据）3.1循环流化床垃圾焚烧炉的控制方案‹炉膛温度控制在锅炉起动阶段由于不投垃圾，不存在850℃/2S控制要求；当垃圾投入后以焚烧垃圾为主，煤量就可以根据炉膛温度逐步减少，作为辅助燃烧参与炉膛温度的调整，此控制方案充分体现了垃圾焚烧炉的特点与设计意图。中控通过对炉膛出口烟温及其变化率的计算，由给煤机管理模块来实现对炉膛温度的控制。‹负荷控制中控采用PID模块与垃圾-煤比例分配模块相结合，通过对垃圾与煤同时调整来实现锅炉负荷的控制。‹循环流化床垃圾焚烧炉床温控制循环流化床垃圾焚烧炉所燃烧的煤一般为劣质煤，同时垃圾的热值也比较低，所以床温一般不会太高，可以通过调整一二次风的配比建立专家规则库来控制床温。‹循环流化床垃圾焚烧炉二氧化硫排放控制循环流化床垃圾焚烧炉二氧化硫的排放量是通过石灰石给料调节系统来实现，二氧化硫测量值与给定值一起送入主调节器进行PID运算，计算结果作为石灰石PID控制回路的设浙江中控技术股份有限公司5定值。3.2循环流化床垃圾炉控制方案的典型应用浙江金华热电厂共建2台400t/d异重循环流化床垃圾焚烧锅炉、2套尾气处理系统，配置1套15MW抽凝式汽轮发电机组，总的垃圾处理能力为日处理垃圾800t/d。其中垃圾焚烧炉采用浙江大学热能工程研究所开发设计的异重循环流化床垃圾焚烧锅炉（示意图见图4）。DCS系统选用中控的ECS－100DCS控制系统，以实现两台流化床垃圾焚烧锅炉＋1×15MW汽轮发电机组DCS控制项目中现场过程数据采集、监控、控制等功能。图4浙江金华热电厂流化床垃圾焚烧项目DCS网络布置图根据现场情况及DCS的性能，控制系统共有控制站3个、操作站6个、工程师站1个，实际容量为1686点。系统投运以后,运行稳定,为用户创造了巨大的经济效益。浙江中控技术股份有限公司