摘要：隨著社會的進步，一方面人們對環(huán)境保護、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有效地處理。所以，垃圾焚燒發(fā)電因為無害化、減量化和資源化的特點，可轉廢為寶已經(jīng)被很多國家采用，而垃圾焚燒發(fā)電自動控制系統(tǒng)也得到廣泛的推廣和應用。本文重點介紹應用于垃圾焚燒發(fā)電廠的自動控制系統(tǒng)，并對其主要控制系統(tǒng)組成和功能進行詳細的敘述，希望能為環(huán)保行業(yè)同類自動焚燒控制系統(tǒng)發(fā)展提供一些參考。

關鍵詞：垃圾焚燒；發(fā)電自動控制；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)、原水預處理系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、燃料油供應系統(tǒng)等的過程檢測和控制系統(tǒng)，以及可燃氣體檢測系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)等組成。從人們生活聚集處運來的垃圾，到達垃圾焚燒廠之后，卸載至稱重計量設備，然后統(tǒng)一卸入垃圾池內(nèi)，通過傳送設備進入焚燒爐進行焚燒，產(chǎn)生的余熱會被送至鍋爐內(nèi)回收，用于凝汽式汽輪機的發(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)處理到達要求綜合排放標準之后，排放到市政污水管網(wǎng)。

2.垃圾發(fā)電廠的自動控制方式

垃圾焚燒線、相應的熱力系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機組等主要生產(chǎn)車間可以組合運用一套集散控制系統(tǒng)DCS集中控制和監(jiān)視，同時再配合一套電氣監(jiān)控，就可以組成垃圾發(fā)電廠的自動控制方式。對于爐、機、電等三個重點區(qū)域各項重點參數(shù)的監(jiān)控，可以在集中控制室內(nèi)，操作員通過LED操作站進行監(jiān)視和操作。集控室規(guī)范設置有緊急按鈕，可以在DCS遇到緊急情況下，進行應急的處理，比如緊急停爐、緊急停機操作等。同時，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)的燃燒過程等進行監(jiān)視。

對于稱重地磅系統(tǒng)、垃圾坑抓斗、化學水處理、除灰系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)，設置有獨立的可編程邏輯控制設備（PLC）和人機操作界面，用于調(diào)試、啟動和異常時的就地監(jiān)視和操作。輔助控制系統(tǒng)的上位機應通過通信或遠程方式設置在集控室，并在集控室進行監(jiān)控和操作。

3.垃圾發(fā)電廠機組主要自動控制系統(tǒng)的組成和功能

垃圾發(fā)電廠控制系統(tǒng)主要由廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)、機組控制系統(tǒng)及輔助車間控制系統(tǒng)等組成。機組控制系統(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。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)鎖保護和數(shù)據(jù)采集等功能，主要由分散處理站、人機接口裝置和通信系統(tǒng)三個部分組成?？蓪崿F(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、事件報警、生產(chǎn)操作、運行聯(lián)鎖、安全保護等工作。 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)有關的重要測點信號及設備狀態(tài)信號，以便及時向操作人員提供有關的運行信息，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。

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，對其中的單個設備進行啟、停、或開關操作。

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、送引風機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備制造廠直接配置。由汽機制造廠配置的有汽機數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)、汽機緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）和汽機本體監(jiān)測儀表系統(tǒng)(TSI)。由汽機制造廠配置的有吹灰控制動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)行部套和相關測量部件組成，通過靜態(tài)解偶和動態(tài)PID來協(xié)調(diào)控制調(diào)節(jié)汽閥的執(zhí)行部套，以期達到轉速、電量或機前壓力的穩(wěn)定。

B.汽機本體監(jiān)測儀表系統(tǒng)(TSI)

用來連續(xù)測量汽輪機的轉速、振動等機械參數(shù)，并將測量結果送到控制、保護系統(tǒng)。供運行值班人員監(jiān)視、分析。同時具備在參數(shù)超過限制時執(zhí)行報警和保護措施。

3.3工業(yè)電視系統(tǒng)

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

3.4煙氣連續(xù)測量監(jiān)視系統(tǒng)

在煙道直管段設置在線式煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測以下指標：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，可以通過預留的通訊接口與當?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。主控室可實現(xiàn)全自動模式。就地值班室設有就地控制和操作設備，操作人員可就地操作。

4.2化學水處理控制系統(tǒng)

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

4.3滲濾液處理系統(tǒng)

滲濾液系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)，在就地設置控制室，設操作員站兼工程師站，與主控DCS通訊，實現(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，主控室可實現(xiàn)全自動模式。

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)、人機接口及系統(tǒng)外設等的數(shù)據(jù)通訊總線冗余配置，在任何時候都可以同時工作，分別配置在不同I/O模板上。

5.2機組保護和跳閘功能

該機組的重要保護和跳閘功能，回路采取三取二邏輯，采用獨立的多個測量通道。

5.3分散系統(tǒng)故事操作

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

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，將直接采用硬接線，而不是通過數(shù)據(jù)通訊總線發(fā)送。

結束語：由于我國對垃圾焚燒技術的研究和應用起步較晚，垃圾焚燒技術的研究滯后于當前的發(fā)展需要。垃圾焚燒發(fā)電自動控制系統(tǒng)的設計缺乏法規(guī)、規(guī)范和成熟的運行經(jīng)驗。隨著計算機技術、總線技術、網(wǎng)絡技術、通信技術的發(fā)展，研究垃圾焚燒發(fā)電自動控制系統(tǒng)的應用，對于提高裝置自動化水平，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、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：

[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[J].重慶大學出版社.2012

[2]劉海.石海芳.生活垃圾焚燒爐排技術及其應用[J].重慶科技學院學學報（自然科學版）.2011

[3]周修杰主編.2010-2015年中國垃圾發(fā)電行業(yè)投資分析及前景預測報告[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.2007（2）

[5]王建榮.垃圾焚燒電站設計特點[J].中國電力.2003(8)