DCS系統(tǒng)在垃圾焚燒循環(huán)流化床熱電廠的應(yīng)用

DCS/SIS系統(tǒng)在垃圾焚燒循環(huán)流化床電廠的應(yīng)用 上海電氣環(huán)保南通區(qū)域垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目1引言：近年來(lái)，隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快，垃圾污染日益嚴(yán)重，處理不當(dāng)將會(huì)制約城市的生存與發(fā)展。為此，中國(guó)專門(mén)制定了全國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)“十一五”規(guī)劃，在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施垃圾處理收費(fèi)制度，并進(jìn)一步加大了對(duì)垃圾發(fā)電的政策支持力度。由于垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)具有高效率處理生活垃圾、節(jié)約能源、建設(shè)周期短以及有利于環(huán)保等特點(diǎn)，同時(shí)循環(huán)流化床鍋爐是值得采用的新鍋爐工藝，具有燃燒效率高，適應(yīng)性廣，燃燒強(qiáng)度高等特點(diǎn)，所以 CFBB 焚燒垃圾發(fā)電廠，既能很好解決城市生活垃圾問(wèn)題，又能適當(dāng)緩解近年來(lái)的能源危機(jī)問(wèn)題。 2項(xiàng)目簡(jiǎn)介：該項(xiàng)目由上海電氣環(huán)保熱電（南通）有限公司以BOT方式建設(shè)，位于如皋港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)，占地120畝，日處理城市生活垃圾1500噸。該項(xiàng)目的服務(wù)范圍為南通市、如皋市、通州市、靖江市的城市生活垃圾。同時(shí)可以對(duì)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的各種固體廢棄物就地處理；垃圾焚燒發(fā)電廠采用先進(jìn)的煙氣處理裝置，從而保障大氣質(zhì)量；垃圾處理過(guò)程中利用焚燒技術(shù)發(fā)電并網(wǎng)；焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的余熱又可以作為園區(qū)工業(yè)、生活用熱的來(lái)源；這樣，從垃圾處理、廢氣處理到發(fā)電、供熱都同時(shí)解決。跨區(qū)域的四個(gè)城市共用一個(gè)垃圾發(fā)電廠，這在國(guó)內(nèi)還是首例。項(xiàng)目自建成正式投產(chǎn)之日起經(jīng)營(yíng)年，經(jīng)營(yíng)期滿后，整體無(wú)償移交如皋市人民政府。該項(xiàng)目應(yīng)用日處理城市生活垃圾1500t 單臺(tái)日處理垃圾500t/d并產(chǎn)汽75t/h的循環(huán)流化床垃圾焚燒爐3臺(tái)，配2臺(tái)15MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組。該項(xiàng)目DCS系統(tǒng)采用上海自動(dòng)化儀表股份有限公司DCS公司自主開(kāi)發(fā)的SUPMAX800系統(tǒng)，SIS系統(tǒng)采用上海自動(dòng)化儀表股份有限公司DCS公司自主開(kāi)發(fā)的SUPDATA系統(tǒng)3系統(tǒng)實(shí)施介紹：全廠設(shè)一個(gè)總控制室，采用爐、機(jī)、電集中控制方式。對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控：3500t/d的循環(huán)流化床垃圾焚燒爐（額定產(chǎn)汽量75t/h），裝機(jī)容量為2C15MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組及其輔助系統(tǒng)等。31 DCS系統(tǒng)介紹DCS系統(tǒng)部分主要完成發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視和控制，包括模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）功能. 具體配置分以下幾部分：311 上位機(jī)配置：10臺(tái)操作員站進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和管理，其中包括一臺(tái)值長(zhǎng)站，另設(shè)兩臺(tái)工程師站進(jìn)行組態(tài)調(diào)試等兼做趨勢(shì)報(bào)警服務(wù)器312下位機(jī)配置：14套I/O控制站完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集、工程單位元變換、控制和聯(lián)鎖控制算法、控制輸出、通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到上位機(jī)。具體DPU的配置按如下：三臺(tái)鍋爐： 共6對(duì)（按每臺(tái)鍋爐2對(duì)配置，其中燃燒系統(tǒng)一對(duì)，汽水一對(duì)）二臺(tái)汽機(jī)： 共4對(duì)（按每臺(tái)汽機(jī)2對(duì)配置，其中主蒸汽系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)、回?zé)岢槠到y(tǒng)一對(duì)，油系統(tǒng)和真空系統(tǒng)一對(duì)）公用系統(tǒng)部分： 2對(duì) （減溫減壓、除氧給水各配置1對(duì)）遠(yuǎn)程循環(huán)水：1對(duì)遠(yuǎn)程綜合水：1對(duì)313配電柜配置：鍋爐間一套：汽機(jī)間一套儀表電源柜一套1）、DCS的電源分配柜和儀表電源分配柜均能接受由需方提供的二路交流220V10，50Hz1Hz的單相電源。這二路電源中的一路來(lái)自不停電電源UPS，另一路來(lái)自廠用電源。儀表電源分配柜內(nèi)應(yīng)配有兩路電源自動(dòng)切換裝置。2）、在各個(gè)機(jī)柜和站內(nèi)配置相應(yīng)的冗余電源切換裝置和回路保護(hù)裝置，并用這二路電源在機(jī)柜內(nèi)饋電。3）、在每機(jī)柜內(nèi)配置二套德國(guó)威德米勒冗余直流電源，具有足夠的容量和適當(dāng)?shù)碾妷?。每個(gè)直流電源都具有在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷率不超過(guò)50%的容量。4）、任一路電源故障都應(yīng)報(bào)警，二路冗余的電源應(yīng)通過(guò)二極管切換回路耦合。在一路電源故障時(shí)自動(dòng)切換到另一路，以保證任何一路電源的故障均不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的任一部分失電。5）、每個(gè)IO機(jī)柜配備二套德國(guó)威德米勒冗余直流電源，其中24V系統(tǒng)電源采用11冗余配置方案，5V系統(tǒng)電源采用21冗余配置方案314 軟件版本 ：Win2000，supmax800 315 歷史站配置：歷史站支持網(wǎng)絡(luò)冗余和工作備用歷史站之間的冗余。歷史站通過(guò)兩塊的以太網(wǎng)卡同SUPMAX800NET網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)工作的網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)時(shí)，服務(wù)器會(huì)自動(dòng)切換到另一條網(wǎng)絡(luò)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制的連續(xù)性。通過(guò)C網(wǎng)在工作和備用的歷史站之間冗余數(shù)據(jù)。（備：在一個(gè)大的系統(tǒng)中，服務(wù)器可以采用分布處理方式，以減輕單機(jī)的負(fù)荷。上面的這些任務(wù)可以完全由單機(jī)承擔(dān)，也可以分配給兩臺(tái)或更多的計(jì)算機(jī)，如圖四所示。在這種方式下，服務(wù)器的任務(wù)被分配到四臺(tái)計(jì)算機(jī)，大大減輕了單機(jī)的負(fù)荷，優(yōu)化了系統(tǒng)的性能。）315：網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方式： 本網(wǎng)絡(luò)又名為SUPMAX800NET網(wǎng)絡(luò)，是全冗余的100M高速以太網(wǎng)絡(luò)，由完全獨(dú)立的兩條網(wǎng)絡(luò)組成。SUPMAX800NET網(wǎng)絡(luò)是SUPMAX800系統(tǒng)的主干網(wǎng)，連接了所有的工作站和DPU。SUPMAX800NET符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3，速率為10M/100Mbps自適應(yīng)，采用星形拓?fù)溥B接方式，采用有源HUB或SWITCH作為中繼器。SUPMAX800NET采用上海自動(dòng)化儀表股份有限公司自主研發(fā)的基于IP的SMCP通訊協(xié)議，取消實(shí)時(shí)服務(wù)器結(jié)構(gòu)，采用完全對(duì)等的方式，減少系統(tǒng)因服務(wù)器崩潰造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：316系統(tǒng)控制方案：1）DAS系統(tǒng)：由supmax800現(xiàn)場(chǎng)控制站實(shí)現(xiàn)所有I/O信號(hào)數(shù)據(jù)采集，并將運(yùn)行參數(shù)、輸入輸出狀態(tài)、操作信息和異常情況等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地提供給運(yùn)行人員，指導(dǎo)他們安全可靠地操作，同時(shí)還進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和儲(chǔ)存，供事故分析信號(hào)處理：2）MCS系統(tǒng)：模擬量控制系統(tǒng)由SUPMAX800的以微處理器為基礎(chǔ)的分散處理單元（DPU）和I/O模件作為控制系統(tǒng)的硬件，應(yīng)用模塊化算法軟件經(jīng)合理組態(tài)，實(shí)現(xiàn)MCS各子系統(tǒng)控制功能。這些子系統(tǒng)包括如下：2 1）水調(diào)節(jié)系統(tǒng)給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為全程給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，任務(wù)是從啟動(dòng)到滿負(fù)荷正常運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中維持汽包水位在要求的范圍內(nèi)。低負(fù)荷時(shí)（如25以下）通過(guò)調(diào)節(jié)給水旁路調(diào)節(jié)閥來(lái)保持汽包水位的單沖量控制，高負(fù)荷時(shí)（如28%以上）則通過(guò)調(diào)節(jié)給水主回路調(diào)節(jié)閥維持汽包水位。由蒸汽流量、汽包水位和給水流量組成三沖量控制系統(tǒng)。二者的切換可自動(dòng)或手動(dòng)，且是無(wú)擾雙向切換。在設(shè)計(jì)時(shí)水位，蒸汽流量經(jīng)過(guò)溫壓補(bǔ)償校正，給水流量經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償校正。22) 主蒸汽溫度調(diào)節(jié)主蒸汽溫度控制系統(tǒng)由二級(jí)減溫調(diào)節(jié)組成, 采用串級(jí)調(diào)節(jié)，減溫器出口溫度作為導(dǎo)前溫度，過(guò)熱器出口溫度為主汽溫度，并作為主調(diào)參數(shù)，負(fù)荷（主蒸汽流量）作為前饋。23)燃燒控制：鍋爐指令：根據(jù)蒸汽母管壓力實(shí)際值與設(shè)定值比較經(jīng)PID運(yùn)算得總鍋爐指令，然后按比例分配給每臺(tái)鍋爐指令BD，或者根據(jù)總負(fù)荷需求按比例分配給每臺(tái)鍋爐BD。熱量信號(hào)：汽包壓力微分乘鍋爐蓄熱系數(shù)與蒸汽流量之和HR熱量信號(hào)與鍋爐指令高選HR_BD,根據(jù)鍋爐燃料風(fēng)特性曲線擬合相應(yīng)風(fēng)量后，得總風(fēng)量指令，減去一次風(fēng)量指令為二次風(fēng)量指令SAFD。床溫控制：床溫為主要控制對(duì)象，控制策略是當(dāng)負(fù)荷需求變化時(shí)，則一次風(fēng)量變化，一次風(fēng)量變化直接引起床溫變化，床溫變化則引起給煤量變化，從而達(dá)到床溫控制，且滿足負(fù)荷需求。24）一次風(fēng)量控制：保證流化且按負(fù)荷需求一次風(fēng)量曲線，微調(diào))。25）二次風(fēng)量控制：二次風(fēng)量指令SAFD經(jīng)氧量校正，為最后二次風(fēng)量指令，與實(shí)際二次風(fēng)比較經(jīng)PID運(yùn)算，調(diào)節(jié)二次風(fēng)量。負(fù)荷需求不變時(shí)，不調(diào)一次風(fēng)，主要通過(guò)調(diào)節(jié)煤來(lái)滿足床溫變化。垃圾量不受控，人工操作。26）料層差壓控制：通過(guò)排渣(冷渣機(jī)轉(zhuǎn)速)來(lái)穩(wěn)定，（風(fēng)室壓力由布風(fēng)阻力，和料層差壓組成，料層差壓由風(fēng)室壓力減空板阻力得到，且對(duì)應(yīng)負(fù)荷需求）。3）爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS） 執(zhí)行對(duì)供風(fēng)系統(tǒng)、引風(fēng)系統(tǒng)、爐膛壓力、汽包水位等進(jìn)行監(jiān)視，一旦檢測(cè)到危及系統(tǒng)安全的條件時(shí)，立即進(jìn)行MFT動(dòng)作，切斷主燃料，迫降減溫器，并指出首次跳閘原因，并給出聲光報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行有關(guān)的聯(lián)鎖動(dòng)作，以保證鍋爐的安全。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，燃燒系統(tǒng)停止。1 MFT保護(hù)邏輯由DCS系統(tǒng)組態(tài)完成，觸發(fā)條件為：A. 手動(dòng)MFTB. 引風(fēng)機(jī)跳閘C. 一次風(fēng)機(jī)跳閘D. 兩臺(tái)返料風(fēng)機(jī)跳閘E. 爐膛壓力高高F. 風(fēng)室風(fēng)壓高高G. 風(fēng)室風(fēng)壓過(guò)低H. 汽包水位高高I. 汽包水位低低J. 床溫連續(xù)高高K. 床溫連續(xù)低低 L.一次風(fēng)量低低MFT復(fù)位： 由熱態(tài)和冷態(tài)不同啟動(dòng)條件經(jīng)過(guò)爐膛吹掃后復(fù)位317 對(duì)總線協(xié)議的支持本系統(tǒng)采用獨(dú)立的HART協(xié)議卡件，可與外部支持HART協(xié)議的儀表進(jìn)行通信。該項(xiàng)目應(yīng)用超過(guò)800點(diǎn)，連接了不同廠家的儀表，可以在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上對(duì)其進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，及零位校正，量程修改等，代替用戶親自到現(xiàn)場(chǎng)，方便實(shí)用32 SIS系統(tǒng)介紹火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（Supervisory Information System，簡(jiǎn)稱SIS）是為火電廠全廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程綜合優(yōu)化服務(wù)的廠級(jí)監(jiān)控管理信息系統(tǒng)，本項(xiàng)目整合DCS系統(tǒng)、電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，垃圾預(yù)處理系統(tǒng)，垃圾吊系統(tǒng)，煙氣檢測(cè)系統(tǒng)，化水系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)，熱網(wǎng)系統(tǒng)共8個(gè)系統(tǒng)4531個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、計(jì)算分析、跟蹤查詢，提高生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行的質(zhì)量和效率，節(jié)能降耗，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。3.2.1 安全性：在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)分開(kāi)，DCS系統(tǒng)通過(guò)SIS接口機(jī)連到SIS網(wǎng)絡(luò)，SIS接口機(jī)通過(guò)1對(duì)冗余網(wǎng)卡與DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，以便實(shí)時(shí)取得DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)點(diǎn)，同時(shí)，通過(guò)另一對(duì)網(wǎng)卡講數(shù)據(jù)傳送到SIS網(wǎng)絡(luò)。兩對(duì)網(wǎng)卡的設(shè)置，既起到物理隔離作用，確保信息安全，又起到單向傳輸作用。SIS網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)之間通過(guò)硬件防火墻相連，有效防止病毒木馬等的入侵。3.2.2 可靠性：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用：部件級(jí)冗余stratus ftserver工業(yè)標(biāo)注容錯(cuò)服務(wù)器ftserver2000接口機(jī)和管理站配置：p4 3G/512M/80GB工控機(jī)主交換機(jī)與服務(wù)器連接配置：兩臺(tái)千兆工業(yè)交換機(jī)主交換機(jī)和子系統(tǒng)連接配置：百兆工業(yè)交換機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)：supdata（上海自儀DCS自主研發(fā)），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，響應(yīng)時(shí)間快、壓縮比率高，3.2.3 擴(kuò)充性：系統(tǒng)平臺(tái)提供多種數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式如TCPmodbus，串口Modbus，UDP，OPC等3.2.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：sis系統(tǒng)采用BS結(jié)構(gòu)，由服務(wù)器，管理站，接口機(jī)，客戶端交換機(jī)等連接成故障快速解決的環(huán)網(wǎng)3.2.5 應(yīng)用情況：該SIS系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集dcs系統(tǒng)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，垃圾預(yù)處理系統(tǒng)，垃圾吊系統(tǒng)，煙氣檢測(cè)系統(tǒng)，化水系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)，熱網(wǎng)系統(tǒng)共8個(gè)系統(tǒng)4531個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。共繪制36數(shù)據(jù)顯示幅畫(huà)面，10幅趨勢(shì)畫(huà)面，12張報(bào)表