DCS系统在循环流化焚烧垃圾发电中的应用

　　引言

　　近年来，随着中国城市化进程的加快，垃圾污染日益严重，垃圾处理不当将会制约城市的生存与发展。为此，中国专门制定了《全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划》 ，在全国范围内实施垃圾处理收费制度，并进一步加大了对垃圾发电的政策支持力度。由于垃圾焚烧发电技术具有高效率处理生活垃圾、节约能源、建设周期短以及有利于环保等特点;同时，循环流化床锅炉CFBB(circulating fluidized bed boilers)具有燃烧效率高、适应性强和燃烧强度大等特点，是值得采用的新锅炉工艺。所以，采用循环流化床锅炉焚烧垃圾发电，既能很好地解决城市生活垃圾问题，又能适当缓解近年来的能源危机问题 。

　　一、项目简介

　　上海电气南通区域垃圾焚烧热电联产项目由上海电气环保热电(南通)有限公司以BOT方式建设，位于如皋港经济开发区内，占地12000㎡，日处理城市生活垃圾15oot。该项目的服务范围为南通市、如皋市、通州市和靖江市的城市生活垃圾。同时，建成后的垃圾发电厂可以对开发区内的各种固体废弃物进行就地处理。电厂采用先进的烟气处理装置，保障了大气质量;垃圾处理过程中利用焚烧技术发电并网;焚烧发电厂产生的余热可以作为园区工业和生活用热的来源。这样，从垃圾处理、废气处理到发电、供热的问题可以同时解决。项目自建成正式投产之日起经营25年，经营期满后，将整体无偿地移交给如皋市人民政府。该项目包括3台日处理垃圾500t 、产汽75t/h的循环流化床垃圾焚烧炉，2台15MW抽凝式汽轮发电机组。项目中DCS系统采用上海自动化仪表股份有限公司DCS公司自主开发的SUPMAX800系统。

　　二、CFBB焚烧垃圾发电厂工艺流程

　　2.1循环流化床垃圾焚烧炉

　　循环流化床垃圾焚烧处理技术与设备集垃圾焚烧、供热和发电于一体，是一种基于循环流化床燃烧技术而发展起来的、新型的、先进的垃圾处理技术和设备。循环流化床是国家相关行业政策明确推荐的节能环保燃烧炉型。该炉型特别适用于燃用劣质燃料，对生活垃圾的高灰分、高水分和低热值具有较好的适应性。

　　2.2垃圾焚烧工艺流程

　　垃圾焚烧工艺流程如图1所示。

　　2.3流程简介

　　当城市垃圾运到焚烧厂倒入垃圾池后，经抓吊入料斗，从焚烧炉的顶端投放进炉内，落在活动床的中　央;在流化床内，垃圾被剧烈运动的砂粒挤成碎片而很快燃烧掉。产生的蒸汽进入汽轮机做功继而发电，产生的烟气则进入除尘排放或综合利用。

　　三、DCS控制与管理

　　DCS控制系统应建立在功能完善、危险分散、物理分离和负荷均衡的基础上，以便增强系统的可靠性和可利用率川。在此基础上，DCS系统应采用合适的冗余配置，由分散处理单元、过程输入输出通道、数据通信系统和人机接口等组成，具有诊断至通道级的自诊断功能以及高度的可靠性。

　　当系统内任一组件发生故障时，均不应影响整个系统的工作。在控制方面，DCS系统应完成模拟量控制系统MCS(modulation control System)、顺序控制系统SCS(sequence control system)、电气控制系统(electrical control system)、数据采集系统DAS(data acquisition system)和锅炉炉膛安全监控系统FSSS(furnaces safety supeoisory system)功能，以满足机组各种运行工况的要求，确保机组安全、可靠、高效运行;在应用方面，DCS系统应易于组态、使用、修改和扩展，具有开放性，易于与其他系统通信;在具体对象设计方面，DCS系统应按垃圾电厂的生产过程，分级分层设计，以便在DCS局部故障或设备故障时，可自动或操作员手动选择较低一级的控制方式，而不致丧失对整个过程的控制。

　　四、系统实施介绍

　　全厂设有一个总控制室，采用炉、机、电集中控制方式对以下内容进行监控： 3x500 t/d的循环流化床垃圾焚烧炉(额定产汽量75t/h )、装机容量为2xC15MW的抽凝式汽轮发电机组及其辅助系统等。

　　4.1分散控制系统(DCS)

　　DCS系统部分主要完成发电生产过程的监视和控制，包括MCS、SCS、DAS和FSSS功能。系统具体配置如下。

　　4.1.1上位机配置

　　10台操作员站进行生产现场的实时监视和管理，其中包括1台值长站，另设2台工程师站进行组态调试等，并兼做趋势报警服务器。

　　4.1.2下位机配置

　　14套I/O控制站完成现场信号采集、工程单位元变换、控制和联锁控制算法、控制输出以及通过系统网络将数据和诊断结果传送到上位机。具体分散处理单元(DPU)的配置如下：3台锅炉，共6对(按每台锅炉2对配置，其中燃烧系统1对，汽水1对); 2台汽机，共4对(按每台汽机2对配置，其中主蒸汽系统、再热蒸汽系统、回热抽汽系统1对，油系统和真空系统l对);公用系统部分，2对(减温减压、除氧给水各配置l对) ; 远程循环水1对;远程综合水1对。

　　4.1.3 配电柜配置

　　系统共配置了3套配电柜，即锅炉间1套、汽机间1套、仪表电源柜1套。

　　DCS的电源分配柜和仪表电源分配柜均能接收由电厂需求方提供的两路交流220V(1±10%)和(50±l)Hz的单相电源。这两路电源中的一路来自不停电电源UPS，另一路来自厂用电源。仪表电源分配柜内应配有两路电源自动切换装置。

　　在各个机柜和站内配置相应的冗余电源切换装置和回路保护装置，并用这两路电源在机柜内馈电。

　　在每个机柜内配置2套德国魏德米勒冗余直流电源，且2套冗余直流电源具有足够的容量和适当的电压。每个直流电源都具有在单独运行时负荷率不超过50%的容量。

　　任意一路电源故障都应报警，两路冗余的电源应通过二极管切换回路藕合，即在一路电源故障时自动切换到另一路，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。

　　每个I/O机柜配备2套德国魏德米勒冗余直流电源，其中24V系统电源采用1+1冗余配置方案，SV系统电源采用2+1冗余配置方案