DCS在垃圾焚烧炉排控制系统优化中的应用

DCS在垃圾焚烧炉排控制系统优化中的应用汪嘉涛1胡津烽2杨春伟31、2.杭州绿能环保发电有限公司，浙江杭州3100533.杭州和利时自动化有限公司，浙江杭州310018摘要：本文主要例举了关于垃圾焚烧炉核心控制系统的优化实例，这些项目的优化均应用了DCS系统，弥补了进口设备在国内垃圾焚烧处理生产过程中的缺陷，对我们的实际运行产生了积极的影响。关键词：DCS，垃圾焚烧，炉排，优化中图分类号TP1.概述城市生活垃圾焚烧发电作为一种可持续发展的垃圾处理模式，已经广泛应用于我国各大中型城市，该模式实现了城市生活垃圾的减量化、资源化、无害化处理，有利于城市的经济与环境协调发展，有利于实现社会可持续发展的目标。杭州绿能环保发电有限公司（以下简称公司）成立于2002年，位于杭州市滨江区，公司致力于垃圾焚烧发电这个高科技环保领域，一期工程建成了三台由杭州锅炉集团和日本三菱重工合作生产的马丁逆推式炉排生活垃圾焚烧炉，并且搭配了一套7.5MW的汽轮发电机组。公司生活垃圾焚烧炉核心控制系统采用的是日本三菱重工的炉排控制系统，由于国内外入炉垃圾成分存在较大的差异，因此该系统在实际应用过程中出现了一些问题。为提高生产过程中运行人员对焚烧状态的调控能力，我们经过多年的探索与实验，利用和利时的DCS系统对炉排控制系统进行了一系列优化，取得了明显的成效。2.优化实例2.1炉排运行控制优化公司投运初期采用日本三菱重工炉排控制系统的燃烧自动控制模式，垃圾燃烧情况达不到理想效果。于是我们将炉排控制系统中重要的输入、输出点直接通过硬接线的方式接到DCS系统的模块上，然后在DCS程序中增加了时间控制功能块，用于调整炉排的运行和停止时间，同时将炉排系统中重要设备的实时状态传送至DCS画面，使运行人员能更清楚地掌握炉排各部件的动作情况。我们将炉排控制系统中的重要设备状态、控制方式以及各报警点均纳入了DCS系统，运行人员通过DCS画面即可轻松实现对垃圾焚烧炉核心系统的监控。2.2炉膛二次风量优化原炉膛二次风由鼓风机一次风支路分出，该系统的二次风量完全由一次风量的多少决定，在垃圾剧烈燃烧的情况下，即使二次风门挡板全开，其二次风量也无法满足实际需求，此时往往造成缺氧燃烧。于是我们对炉膛二次风系统进行了改造，新增了二次风机并重新布置了风管路，将二次风机的启停控制接入DCS系统，实现了炉膛二次风量的单独控制，使调节炉膛含氧量的能力大幅提高，降低了不充分燃烧情况的发生概率，有效抑制了CO等有害气体的生成。2.3炉排底部小风室清灰功能优化原炉排底部小风室清灰风来自大风仓，在实际吹灰过程中由于大风仓风压不够高，导致清灰效果不理想，存在清灰不尽的现象，有时甚至有堵灰及小风室放灰门卡死的情况发生。为优化炉排底部小风室清灰功能，我们对清灰风管路进行了改造，搭配了单独的高压清灰风机，由DCS系统配合炉排气动放灰阀的开闭动作进行风机自动启停控制。同时，我们根据实际情况适当延长了气动放灰阀的动作时间，确保放灰装置每次动作后都能将炉排缝隙中漏到小风室的灰渣完全放尽。2.4炉排润滑油脂系统优化炉排系统中的转动设备需要定期进行润滑油脂的添加，运行人员按要求定时进行手动加油操作，但在一些温度较高的润滑点如熔渣滚筒轴承等部位，加油间隔稍长便极易发生润滑油脂因高温干硬结块，进而堵塞油路的情况，这使运行人员必须频繁加油来保证设备运行顺畅，大量加油工作对运行造成了较大的工作负担。因此，我们设计了一整套润滑油脂添加系统，利用电动干油泵的定时启停对关键设备进行自动加油，系统中还安装了压力传感器来判断加油时的油压是否正常，通过监视接入到DCS系统中的数据，运行人员可以实现对该系统的远程操控。2.5炉排一次风门挡板控制优化我们的炉排从前往后共设有5组小风室，进入小风室的风量由各小风室配备的小风门控制，原炉排控制程序中仅对2#风门挡板进行开度控制，其余挡板的开度是随2#风门挡板的开度进行等量调节，虽然5个风门挡板都有各自的显示仪表，但开度动作均一致，无法根据需要单独进行调节。考虑到实际运行过程中炉排上各部位的垃圾燃烧所需的风量是不同的，要想对焚烧过程采取精细化控制，则必须对各组小风门进行单独控制。我们将一次风门挡板的开度控制接入DCS系统，为每一组小风门设立了单独的控制模块及开度反馈，实现了对单扇风门挡板的独立控制。这使得运行人员在实际运行过程中可以根据火床情况进行不同燃烧区域的进风量调节，以求达到更理想的垃圾焚烧工况。3.DCS应用效果公司的炉排控制系统虽然引进了日本的先进技术，但是在国内生活垃圾焚烧处理过程中仍然暴露出一些问题，我们利用DCS这一先进的控制系统，尽力弥补进口核心设备本身的一些不足，应用效果总结如下：①因为运行人员对整个生产的控制主要在DCS界面内完成，因此将炉排运行控制接入DCS系统，降低了运行人员操作进口设备的难度，使运行人员能够轻松地掌握进口核心设备的运行方法；②炉膛二次风流量和炉排底部小风室清灰功能的优化实际利用了DCS系统的集控能力，在与原控制系统信号完美对接后，使我们可以很方便地对设备进行精准操控，明显增强了我们对环保指标的控制能力，有力保证了生产运行的正常、稳定；③炉排润滑油脂系统的优化是在运行若干年后进行的，此项优化一方面减轻了运行人员的工作负担，使司炉人员能将精力更多地投入到对焚烧的精细化管理上，显著提高了整体运行水平，另一方面通过合理调配有限资源，保障了关键设备的正常运作；④炉排一次风门挡板控制优化属于对运行方式的改善，这项优化过程较为复杂，但实际效果非常显著，公司在生产运行方面要求员工精益求精，除了加强职业精神，提高工作责任心外，探索新的操控模式，寻求科学的精细化运行手段也至关重要，风门挡板的独立控制恰好为实现精细化运行奠定了坚实的基础。经过多年的检验，以上五项关于炉排控制系统的优化均取得了非常理想的效果，无论是相关设备的运行稳定性，还是炉排系统的重要参数指标，均能让人满意。在垃圾焚烧技术日益成熟的今天，生活垃圾焚烧处理已逐渐成为我国一种主流的垃圾处理模式，我们在对该处理模式核心控制系统自动化应用方面的研究与实践取得的成绩使我们坚信通过不断地探索与实验，能够弥补进口设备在国内垃圾焚烧处理应用过程中的缺陷。