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垃圾焚烧发电自动化控制应用

中国工控网 中字

近年来,在国家大力倡导下,以垃圾焚烧发电行业为首的清洁能源行业迎来一轮又一轮的蓬勃发展。中国垃圾焚烧发电进入快速发展轨道,垃圾焚烧发电装机规模、发电量均居世界第一。2017年垃圾发电量已超过350亿千瓦时。垃圾发电行业的发展会带来自动化产品需求的增加。

对此,笔者走访了光大环保能源(常州)垃圾焚烧发电厂,行政人员和热控专工耿斌热情接待了我们。不得不说,光大环保能源(常州)垃圾焚烧发电厂优美的工厂环境令人惊叹,鸽子齐飞,喷泉涌流,外墙以蓝白为主色,墙面绘有人、鸟、城市等自然、环保元素,呈现出一幅人类与大自然和谐相处、厂区与城市融为一体的画面,厂房北侧还有一个钟楼,实际却是个烟囱。

光大环保能源(常州)是中国光大国际有限公司采用BOT模式投资、建设、运营的常州市市政基础重点工程。总投资4.12亿元,建设规模为日处理生活垃圾800吨,年处理生活垃圾约27万吨,年发电量约8615度。

光大环保能源(常州)生产工艺由比利时吉宝西格斯公司引进,关键设备均系国外引进设备,焚烧炉采用2台日处理垃圾400吨的西格斯往复式机械炉排炉。烟气采用“脱销+半干法+活性炭+布袋除尘”的处理工艺,烟气排放全部达到2010标准。

根据垃圾发电厂工艺流程的特点,自动化控制系统主要由分散控制系统(DCS)、焚烧炉燃烧控制系统(SIGMA)、启动燃烧器及辅助燃烧器系统、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(化学水及废水处理控制系统、垃圾抓斗控制系统、除灰控制系统等)及电视监视系统等几部分组成。

而分散控制系统主要由控制站、数据通讯总线和人机接口设备等三部分构成。分散控制系统是主要的控制系统,其功能包括数据采集、闭环控制、开环顺序控制和联锁保护等。

焚烧炉燃烧控制系统(SIGMA)为垃圾焚烧发电厂自控系统的核心部分,该系统一般由垃圾焚烧炉生产厂家自己配供,其功能由单独的PLC来实现,并能与DCS通讯,通过DCS的CRT进行监控。

启动燃烧器及辅助燃烧器系统通过硬接线与SIGMA系统交换信息,其他系统或通过与DCS系统进行通讯或与DCS硬接线交换信息,最后统一由DCS进行监控。

光大环保能源(常州)垃圾焚烧发电厂热控专工耿斌表示:“垃圾焚烧处理技术,利用垃圾焚烧的余热发电,变废为宝,将是今后环保技术的一个重要发展方向。这种垃圾焚烧的余热锅炉的热容量小,发电机组小,一般为20兆瓦以内。因此,垃圾焚烧发电厂的控制系统比大型电厂简单得多。”

一般来说,大型电厂的主机控制系统是无法采用PLC来控制的,只有一些辅机系统才能够使用PLC。但是,随着现场总线技术及微处理器性能的突飞猛进,高档PLC集散控制系统已经成功应用在中型及较复杂的控制领域中,垃圾焚烧发电厂就可以使用高档PLC控制系统,这样可以大大降低控制系统的成本。像光大常州垃圾电厂主要采用的是S7-400的PLC进行控制,控制精度高且运行稳定。

此外,全厂采用一套美国Foxbor的DCS系统,以全厂集中操作和各工段分散控制相结合的系统运行模式实现垃圾焚烧发电厂整体生产过程的状态监视、生产操作、过程控制、事件警报、运行联锁、安全保护。

随着城市生活垃圾的越来越多,原有的垃圾焚烧电厂生活垃圾处理规模已不能满足垃圾产生的需求,未来,更多的垃圾焚烧电厂会进行改扩建工程,会带来PLC、DCS、仪表类自动化产品的需求。

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