摘要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，一方面人們對環(huán)境保護(hù)、資源利用的要求不斷提高，另一方面城市化的急速發(fā)展，人口過度集中，產(chǎn)生大量的生活垃圾無法及時(shí)有效地處理。所以，垃圾焚燒發(fā)電因?yàn)闊o害化、減量化和資源化的特點(diǎn)，可轉(zhuǎn)廢為寶已經(jīng)被很多國家采用，而垃圾焚燒發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)也得到廣泛的推廣和應(yīng)用。本文重點(diǎn)介紹應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并對其主要控制系統(tǒng)組成和功能進(jìn)行詳細(xì)的敘述，希望能為環(huán)保行業(yè)同類自動(dòng)焚燒控制系統(tǒng)發(fā)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；發(fā)電自動(dòng)控制；分散控制系統(tǒng)（DCS）

1.垃圾發(fā)電廠的工藝流程

垃圾焚燒發(fā)電廠主要由垃圾給料系統(tǒng)、焚燒爐及余熱鍋爐系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、熱力汽水系統(tǒng)、原水預(yù)處理系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、燃料油供應(yīng)系統(tǒng)等的過程檢測和控制系統(tǒng)，以及可燃?xì)怏w檢測系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)等組成。從人們生活聚集處運(yùn)來的垃圾，到達(dá)垃圾焚燒廠之后，卸載至稱重計(jì)量設(shè)備，然后統(tǒng)一卸入垃圾池內(nèi)，通過傳送設(shè)備進(jìn)入焚燒爐進(jìn)行焚燒，產(chǎn)生的余熱會(huì)被送至鍋爐內(nèi)回收，用于凝汽式汽輪機(jī)的發(fā)電；產(chǎn)生的廢氣通過除塵、脫硫脫硝等煙氣處理技術(shù)處理之后，排入大氣。產(chǎn)生的爐渣通過降毒處理之后送填埋場處置；煙氣系統(tǒng)收集的飛灰收集處理之后，也送至填埋場填埋。產(chǎn)生的滲濾液在廠內(nèi)處理到達(dá)要求綜合排放標(biāo)準(zhǔn)之后，排放到市政污水管網(wǎng)。

2.垃圾發(fā)電廠的自動(dòng)控制方式

垃圾焚燒線、相應(yīng)的熱力系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機(jī)組等主要生產(chǎn)車間可以組合運(yùn)用一套集散控制系統(tǒng)DCS集中控制和監(jiān)視，同時(shí)再配合一套電氣監(jiān)控，就可以組成垃圾發(fā)電廠的自動(dòng)控制方式。對于爐、機(jī)、電等三個(gè)重點(diǎn)區(qū)域各項(xiàng)重點(diǎn)參數(shù)的監(jiān)控，可以在集中控制室內(nèi)，操作員通過LED操作站進(jìn)行監(jiān)視和操作。集控室規(guī)范設(shè)置有緊急按鈕，可以在DCS遇到緊急情況下，進(jìn)行應(yīng)急的處理，比如緊急停爐、緊急停機(jī)操作等。同時(shí)，在集中控制室內(nèi)通過工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)，可以對垃圾卸料、鍋爐汽包水位和焚燒爐內(nèi)的燃燒過程等進(jìn)行監(jiān)視。

對于稱重地磅系統(tǒng)、垃圾坑抓斗、化學(xué)水處理、除灰系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)，設(shè)置有獨(dú)立的可編程邏輯控制設(shè)備（PLC）和人機(jī)操作界面，用于調(diào)試、啟動(dòng)和異常時(shí)的就地監(jiān)視和操作。輔助控制系統(tǒng)的上位機(jī)應(yīng)通過通信或遠(yuǎn)程方式設(shè)置在集控室，并在集控室進(jìn)行監(jiān)控和操作。

3.垃圾發(fā)電廠機(jī)組主要自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和功能

垃圾發(fā)電廠控制系統(tǒng)主要由廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)、機(jī)組控制系統(tǒng)及輔助車間控制系統(tǒng)等組成。機(jī)組控制系統(tǒng)包括散控制系統(tǒng)（DCS）、成套儀表和控制裝置兩大類系統(tǒng)。公用及輔助系統(tǒng)（化水、循環(huán)水、綜合泵房、滲濾液、煙氣處理等系統(tǒng)）納入全廠分散控制系統(tǒng)DCS網(wǎng)絡(luò)。通過以上系統(tǒng)能滿足發(fā)電廠全部工藝流程的需要。。

3.1分散控制系統(tǒng)（DCS）

分散控制系統(tǒng)是垃圾發(fā)電廠最重要的控制系統(tǒng)，具有閉環(huán)控制、開環(huán)順序控制、聯(lián)鎖保護(hù)和數(shù)據(jù)采集等功能，主要由分散處理站、人機(jī)接口裝置和通信系統(tǒng)三個(gè)部分組成。可實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電廠整體生產(chǎn)過程的狀態(tài)監(jiān)視、過程控制、事件報(bào)警、生產(chǎn)操作、運(yùn)行聯(lián)鎖、安全保護(hù)等工作。 主要包括有以下：

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(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)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一旦發(fā)生任何異常工況，及時(shí)報(bào)警，提高系統(tǒng)的可利用率。

B.模擬量控制系統(tǒng)(MCS)

模擬量控制系統(tǒng)(MCS)包括如下子系統(tǒng)： 1)爐膛壓力控制系統(tǒng)；2)反應(yīng)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(yīng)塔化學(xué)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)。

C.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。操作員能通過CRT/鍵盤對各個(gè)子功能組進(jìn)行順序啟、停，對其中的單個(gè)設(shè)備進(jìn)行啟、停、或開關(guān)操作。

D.鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）

鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)主要功能由四部分組成：1）安全監(jiān)控功能，在鍋爐熄火、爐膛壓力過高、送引風(fēng)機(jī)跳閘情況下使主燃料跳閘（MFT）。2）爐膛吹掃功能。3）燃料及油槍管理功能。4）主燃料投入的管理。

3.2成套儀表和控制裝置

成套儀表和控制裝置由設(shè)備制造廠直接配置。由汽機(jī)制造廠配置的有汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)、汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）和汽機(jī)本體監(jiān)測儀表系統(tǒng)(TSI)。由汽機(jī)制造廠配置的有吹灰控制動(dòng)力裝置和汽包水位工業(yè)電視。

A.數(shù)字式電液調(diào)速系統(tǒng)（DEH）

數(shù)字式電液調(diào)速系統(tǒng)（DEH）是由控制裝置、執(zhí)行部套和相關(guān)測量部件組成，通過靜態(tài)解偶和動(dòng)態(tài)PID來協(xié)調(diào)控制調(diào)節(jié)汽閥的執(zhí)行部套，以期達(dá)到轉(zhuǎn)速、電量或機(jī)前壓力的穩(wěn)定。

B.汽機(jī)本體監(jiān)測儀表系統(tǒng)(TSI)

用來連續(xù)測量汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、振動(dòng)等機(jī)械參數(shù)，并將測量結(jié)果送到控制、保護(hù)系統(tǒng)。供運(yùn)行值班人員監(jiān)視、分析。同時(shí)具備在參數(shù)超過限制時(shí)執(zhí)行報(bào)警和保護(hù)措施。

3.3工業(yè)電視系統(tǒng)

每臺(tái)焚燒爐設(shè)置一套爐膛火焰監(jiān)測電視系統(tǒng)和一套汽包水位監(jiān)測電視。同時(shí)，設(shè)置一套工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，在垃圾斗、垃圾貯槽、垃圾卸料平臺(tái)、渣坑擋渣器出口設(shè)置攝像頭進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對垃圾抓斗的控制，集中控制室焚燒爐進(jìn)料及攔渣器。

3.4煙氣連續(xù)測量監(jiān)視系統(tǒng)

在煙道直管段設(shè)置在線式煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測以下指標(biāo)：煙氣的流量、溫度、壓力，濕度、氧濃度、煙塵、氯化氫（HCL）、HF、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）等，可以通過預(yù)留的通訊接口與當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)，方便政府在線監(jiān)督管理。

4.輔助系統(tǒng)熱工自動(dòng)化

4.1垃圾抓斗控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用PLC，并與DCS有通信接口。主數(shù)據(jù)被發(fā)送到DCS。主控室可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)模式。就地值班室設(shè)有就地控制和操作設(shè)備，操作人員可就地操作。

4.2化學(xué)水處理控制系統(tǒng)

在化水控制室設(shè)DCS遠(yuǎn)程控制站，在集控室的輔助操作員站上對化水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

4.3滲濾液處理系統(tǒng)

滲濾液系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)，在就地設(shè)置控制室，設(shè)操作員站兼工程師站，與主控DCS通訊，實(shí)現(xiàn)在集中控制室的集中監(jiān)控。。

4.4除灰控制系統(tǒng)

除灰控制系統(tǒng)采用PLC，并與DCS有通信接口。主數(shù)據(jù)被發(fā)送到DCS，主控室可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)模式。

5.控制系統(tǒng)可靠性措施

5.1冗余配置

控制系統(tǒng)連接各分散處理單元、電源和氣源、I/O處理系統(tǒng)、人機(jī)接口及系統(tǒng)外設(shè)等的數(shù)據(jù)通訊總線冗余配置，在任何時(shí)候都可以同時(shí)工作，分別配置在不同I/O模板上。

5.2機(jī)組保護(hù)和跳閘功能

該機(jī)組的重要保護(hù)和跳閘功能，回路采取三取二邏輯，采用獨(dú)立的多個(gè)測量通道。

5.3分散系統(tǒng)故事操作

當(dāng)分散控制系統(tǒng)發(fā)生全局性或重大故障時(shí)，獨(dú)立于DCS的緊急事故操作手段為：一是垃圾焚燒爐緊急停爐；二是汽機(jī)緊急跳閘；三是發(fā)電機(jī)緊急跳閘；四是汽包事故放水門；五是汽機(jī)真空破壞門；六是直流潤滑油泵；七是交流潤滑油泵；八是電動(dòng)給水泵，這些措施可以確保機(jī)組緊急安全停機(jī)。

5.4數(shù)據(jù)可靠性

分散處理單元之間用于跳閘、重要聯(lián)鎖和超馳控制的信號(hào)，將直接采用硬接線，而不是通過數(shù)據(jù)通訊總線發(fā)送。

結(jié)束語：由于我國對垃圾焚燒技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚，垃圾焚燒技術(shù)的研究滯后于當(dāng)前的發(fā)展需要。垃圾焚燒發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺乏法規(guī)、規(guī)范和成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，研究垃圾焚燒發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對于提高裝置自動(dòng)化水平，簡化生產(chǎn)操作，提高垃圾焚燒爐的控制精度、優(yōu)化控制指標(biāo)、減少焚燒垃圾所產(chǎn)生的有毒氣體、降低環(huán)境污染，降低國內(nèi)固體垃圾焚燒裝置控制系統(tǒng)投資成本意義重大。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡桂川.朱新才.周雄主編.垃圾焚燒發(fā)電與二次污染控制技術(shù)[J].重慶大學(xué)出版社.2012

[2]劉海.石海芳.生活垃圾焚燒爐排技術(shù)及其應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2011

[3]周修杰主編.2010-2015年中國垃圾發(fā)電行業(yè)投資分析及前景預(yù)測報(bào)告[EB\OL].中國投資咨詢網(wǎng).2010.9

[4]蔣建忠.周利峰.垃圾焚燒爐的燃燒調(diào)整[J].熱電技術(shù).2007（2）

[5]王建榮.垃圾焚燒電站設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].中國電力.2003(8)