生活垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)項(xiàng)目儀表及自動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案

1、生活垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)項(xiàng)目儀表及自動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案1.1.1 設(shè)計(jì)總則（1）垃圾焚燒發(fā)電廠自動(dòng)化控制的目的是要獲得最佳 的垃圾焚燒效果，滿足嚴(yán)格的煙氣凈化要求，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的垃 圾熱能利用和防止事故發(fā)生。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)對工廠各種輔助設(shè) 備，公用設(shè)施的運(yùn)行控制。（2）垃圾焚燒發(fā)電廠的自動(dòng)化控制將采用成熟的控制 技術(shù)和冗余容錯(cuò)設(shè)計(jì)，具有高可靠性且采用性能價(jià)格比適宜 的設(shè)備與元件，包括必需的系統(tǒng)硬、軟件。自動(dòng)化控制采用 適用可靠的技術(shù)，根據(jù)垃圾焚燒設(shè)施的特點(diǎn)設(shè)計(jì)，能夠滿足 設(shè)施安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和防止對環(huán)境二次污染的要求。（3）垃圾焚燒發(fā)電廠的自動(dòng)控制將具有較高的自動(dòng)化 水平，采用分散型控制系統(tǒng)。使得電廠工作人員

2、能在少量就 地操作和巡回檢查配合下，在中央控制室內(nèi)通過分散型控制 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對垃圾焚燒線、汽輪發(fā)電系統(tǒng)、煙氣凈化等工藝過 程及輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)視和分散控制（4）對于不影響整體工藝控制的輔助裝置，將設(shè)立現(xiàn) 場就地控制柜，實(shí)現(xiàn)就地控制，但重要的現(xiàn)場信息將全部送 入中央控制室集中監(jiān)視。（5）對于重要的工藝環(huán)節(jié)，將設(shè)置現(xiàn)場工業(yè)電視監(jiān)視 系統(tǒng)，能在中央控制室內(nèi)集中監(jiān)視。（6）設(shè)置獨(dú)立于主控系統(tǒng)的事故停車系統(tǒng)，一旦主控 系統(tǒng)發(fā)生故障或需要緊急停車時(shí)，系統(tǒng)將確保人員和設(shè)施的 安全。1.1.2 主控系統(tǒng)1.1.2.1 工藝控制自動(dòng)化控制系統(tǒng)將對全廠進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對工藝系統(tǒng)的 檢測、調(diào)節(jié)、保護(hù)、聯(lián)鎖以及報(bào)警，保證

3、垃圾全量完全燃燒 并達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，保證系統(tǒng)安 全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。垃圾焚燒工藝控制系統(tǒng)見圖 5-6主控系統(tǒng)什一UU受料供料系統(tǒng)焚燒系統(tǒng)煙氣凈化系統(tǒng)汽機(jī)發(fā)電系統(tǒng)殘?jiān)占幚硐到y(tǒng)輔助系統(tǒng)交通管制系統(tǒng)焚燒爐除酸反應(yīng)塔汽輪發(fā)電機(jī)組爐渣收集處理系統(tǒng)除鹽水系統(tǒng)垃圾稱重系統(tǒng)一次風(fēng)系統(tǒng)布袋除塵器汽水系統(tǒng)飛灰收集處理系統(tǒng)燃油系統(tǒng)垃圾卸料系統(tǒng)二次風(fēng)系統(tǒng)石灰制漿系統(tǒng)減溫減壓系統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)垃圾儲(chǔ)存系統(tǒng)輔助燃燒系統(tǒng)活性碳噴射循環(huán)水系統(tǒng)污水處理系統(tǒng)垃圾吊車系統(tǒng)鍋爐汽水系統(tǒng)引風(fēng)排煙其它滲濾液處理系統(tǒng)其它其它圖5-6垃圾焚燒工藝控制系統(tǒng)1.122 工藝控制系統(tǒng)的構(gòu)成工藝自動(dòng)化控制系統(tǒng)將采用先進(jìn)成熟的分散

4、型控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：監(jiān)控級、過程控制級、現(xiàn)場設(shè) 備級和數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。（1）監(jiān)控級垃圾焚燒發(fā)電廠監(jiān)控級由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與人機(jī)接口（顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等），操作臺(tái)、打印機(jī)、彩色硬拷機(jī) 等構(gòu)成，其主要功能如下：連續(xù)動(dòng)態(tài)模擬流程圖顯示裝置各部分運(yùn)行狀態(tài)、報(bào) 警和模擬量參數(shù)等； 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、復(fù)原和事故追憶; 報(bào)表編輯、歷史和實(shí)時(shí)曲線記錄與打?。?報(bào)警信息的顯示、編輯與打印，對于重要的報(bào)警信 號可配置聲響、閃光等裝置； 實(shí)時(shí)信息編輯與打??； 組和點(diǎn)的顯示和設(shè)定值調(diào)整； 自動(dòng)執(zhí)行所有程序、管理功能和維護(hù)行為（操作指 導(dǎo)、運(yùn)行維護(hù)、操作步驟） ； 提供開放性的數(shù)據(jù)鏈接。（2）過程控制級 過程控制

5、級由各功能控制站（包括冗余控制器、輸入、 輸出、通訊等模塊組件）組成，其功能是實(shí)現(xiàn)對工藝過程的 數(shù)據(jù)采集（DAS ）、閉環(huán)控制（MCS）、順序控制（SCS）及聯(lián)鎖 保護(hù)等。各功能控制站通過通訊系統(tǒng)與監(jiān)控級設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù) 通訊、提交過程信息，并接收來自操作員站和工程師站的命 令。a）垃圾焚燒發(fā)電廠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （ DAS ）至少應(yīng)完成下 列功能：過程變量與數(shù)據(jù)的采集和處理（包括輸入信號預(yù)處理和開關(guān)量變態(tài)處理）二次參數(shù)計(jì)算功能報(bào)警處理，應(yīng)有多級定值報(bào)警和可變限值報(bào)警，并有非正常報(bào)警閉鎖功能，防止在機(jī)組啟停階段一些參數(shù)的誤報(bào)警。事故順序記錄功能機(jī)組在線性能計(jì)算和運(yùn)行優(yōu)化：對主要參數(shù)要進(jìn)行實(shí)際值與額定值

6、的偏差計(jì)算及由此引起的費(fèi)用計(jì)算，并提供運(yùn)行操作指導(dǎo)，即機(jī)組在線參數(shù)性能優(yōu) 化計(jì)算。歷史數(shù)據(jù)存貯和檢索：對重要的過程數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù) 據(jù)信息進(jìn)行在線存貯，其信息應(yīng)可保存至少48h，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)可以立即調(diào)出相應(yīng)趨勢畫面。并定期 將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入分散型控制系統(tǒng)為歷史數(shù)據(jù)存貯 設(shè)置的光盤及硬盤中。應(yīng)使工程師方便地通過數(shù)據(jù) 的組號，測點(diǎn)號，測點(diǎn)名稱，時(shí)間等任一項(xiàng)目來檢 索所存貯的數(shù)據(jù)。b）垃圾焚燒發(fā)電廠閉環(huán)控制回路（ MCS）將可能包括: 自動(dòng)燃燒控制（ ACC ）輔助燃燒器燃燒控制爐排速度及垃圾給料速度控制蒸汽 -空氣加熱器出口溫度控制 焚燒爐二次燃燒空氣與一次燃燒空氣的比值調(diào)節(jié) 煙氣含氧量與進(jìn)風(fēng)流量間串

7、級控制爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)鍋爐汽包水位三沖量串級調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)煙氣凈化反應(yīng)塔出口煙氣溫度控制 袋式除塵器入口溫度控制SO2與HCL排放量與石灰量控制汽機(jī)前壓控制 除氧器壓力、液位控制 旁路減溫減壓器后蒸汽壓力、溫度調(diào)節(jié)汽封壓力控制滲濾液池液位調(diào)節(jié)、 pH 調(diào)節(jié)除鹽設(shè)備中和池 pH 調(diào)節(jié)其他必要的調(diào)節(jié)和控制c）垃圾焚燒發(fā)電廠順序控制（SCS）和程序控制將可能包括：焚燒爐起停順序控制 焚燒爐爐排的程序控制和順序控制汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的邏輯控制 鍋爐吹灰器和袋式除塵器反吹程序控制 水泵、液位槽 /池等的連鎖控制、開環(huán)控制、位式控 制（ 3）現(xiàn)場設(shè)備級 垃圾焚燒發(fā)電廠的現(xiàn)場設(shè)備級由所有現(xiàn)場儀表、控制設(shè) 備（閥

8、門等）和電氣設(shè)備（風(fēng)機(jī)、泵等）組成。各生產(chǎn)參數(shù)將通過各種電量和非電量的儀表分別檢測，它們將包括： 主體設(shè)備和工藝系統(tǒng)在各工況下安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的 各種參數(shù)輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)閥門的開閉狀態(tài)和調(diào)節(jié)閥的開度 儀表和控制用電源、氣源、液壓源和其他必要條件 的供給狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)必需的環(huán)境參數(shù)相關(guān)信號通過各過程控制站送到中控室的操作員站和 工程師站或各就地控制室的操作員站上，部分信號就地顯 示。（4）數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng) 將監(jiān)控級、過程控制級及現(xiàn)場設(shè)備級聯(lián)接起來的就是全 廠數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，其上層將可能采用高速工業(yè)以太網(wǎng)，下層 則可能采用總線形式（如 MODBUS 、 PROFIBUS 等）。1.1.2.3

9、系統(tǒng)配置1）配置原則 由于垃圾焚燒工藝對可靠性的要求，控制系統(tǒng)將按如下原則配置 :過程控制站冗余配置通訊網(wǎng)絡(luò)冗余配置I/O接口要有1520%的備用量，柜內(nèi)應(yīng)留有 15% 的卡件安裝空間并裝有 15%的備用接線端子控制（調(diào)節(jié)）回路冗余配置；重要回路 1 : 1，次重 要回路n : 1（ n為實(shí)際回路數(shù)）；控制回路和后備控 制回路之間能夠自動(dòng)切換、手動(dòng)與自動(dòng)之間能夠無 擾動(dòng)切換。重要檢測信號的輸入，可選用雙重化的輸入卡件。 分散控制系統(tǒng)內(nèi)部電源為冗余配備，每個(gè)電源單元 的容量應(yīng)不小于實(shí)際最大負(fù)載的 125%， 2套電源能 自動(dòng)切換，切換速度滿足控制系統(tǒng)的要求?；静僮鞣绞綖樽詣?dòng)方式、 手動(dòng)方式以及

10、手動(dòng) -自動(dòng) 切換方式。2）配置方案垃圾焚燒發(fā)電廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的配置方案見附圖監(jiān)控級焚燒線（焚燒爐 /鍋爐/煙氣凈化系統(tǒng)）操作員站 3 個(gè)， 互為冗余。每個(gè)站配置 2 個(gè)顯示終端。汽輪發(fā)電機(jī)操作員站 2 個(gè)，互為冗余。每個(gè)站配置 2 個(gè)顯示終端。電氣和公用工程操作員站 2 個(gè)，配置 2 個(gè)顯示終端。當(dāng)一臺(tái)操作員站發(fā)生故障時(shí)，其他操作員站中的任意一 臺(tái)均能承擔(dān)起此臺(tái)的操作任務(wù)，也就是任意一臺(tái)操作員站能 對全廠的工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和操作。值長站（兼作工程師站） 1 個(gè)，配置 1 個(gè)顯示終端，具有比操作員站更多的權(quán)限，可以實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)設(shè)置和診斷 以及對系統(tǒng)的日常維護(hù)。打印設(shè)備 4 臺(tái)。主控室設(shè) 2

11、 臺(tái)打印機(jī)， 1 臺(tái)用于報(bào)警打印，1 臺(tái)用于工藝過程參數(shù)打印， 1 臺(tái)為彩色硬拷貝機(jī)；另 外，在工程師站還設(shè)有 1 臺(tái)激光打印機(jī)。監(jiān)控級設(shè)備連接在通訊速率為 10/100Mbps 的自適應(yīng)高 速工業(yè)以太網(wǎng)上。電氣的兩個(gè)操作員站也掛接在此網(wǎng)上。 過程控制級主控單元 6 組，均為冗余配置（雙電源模塊、雙CPU、雙通訊模塊）。其中 3 條焚燒線各為 1 組，共 3 組，高低壓 電氣系統(tǒng)、脫鹽水系統(tǒng)、受料供料系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和殘?jiān)?集處理系統(tǒng)等公用工程為 1 組，汽機(jī)發(fā)電系統(tǒng)各為 1 組，共 2 組。每組主控單元控制一功能塊（或過程）或一組相對集 中的設(shè)備。各主控單元之間通過高速工業(yè)以太網(wǎng)連接，局部

12、故障不會(huì)造成系統(tǒng)性能的降低。主控單元與現(xiàn)場 I/O 站通過 現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊，也可與現(xiàn)場儀表設(shè)備實(shí)現(xiàn)硬接線。1.1.3 工廠相關(guān)控制系統(tǒng)1.1.3.1 可燃?xì)怏w監(jiān)測系統(tǒng) 對于可燃?xì)怏w，如垃圾貯坑內(nèi)、滲濾液池內(nèi)的沼氣等將 設(shè)置可燃?xì)怏w監(jiān)測系統(tǒng)。其信息送入主控系統(tǒng)記錄，并設(shè)置 越限報(bào)警功能。1.1.3.2 工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)重要的生產(chǎn)過程和設(shè)備，如垃圾料斗、焚燒爐爐膛、汽包水位和垃圾吊車等將采用工業(yè)電視監(jiān)視。攝像機(jī)安裝于現(xiàn)場，彩色監(jiān)視器集中安裝在中央控制室中。垃圾吊車的監(jiān)視畫面可同時(shí)在中控室和垃圾吊車控制室的彩色監(jiān)視器上顯 示。1.1.3.3 電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)為使垃圾焚燒發(fā)電廠具有較高的自動(dòng)化水平，

13、在中央控 制室內(nèi)的值班人員，通過操作站上的顯示畫面，對電氣設(shè)備 進(jìn)行監(jiān)視和操作。一些電氣設(shè)備，如各種泵、風(fēng)機(jī)、傳動(dòng)裝置的電機(jī)控制 電路與主回路的電氣裝置需要安裝在電氣控制室內(nèi)（即 MCC ），電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（起、停、故障、電流）在MCC柜與中央控制室的操作站上均能監(jiān)視與操作。主要電量參數(shù)顯示，電氣工種應(yīng)選用智能型儀表向中央 控制室送出標(biāo)準(zhǔn)信號或進(jìn)行通訊。1.1.3.4 保護(hù)和聯(lián)鎖系統(tǒng)當(dāng)分散控制系統(tǒng)發(fā)生全局性或重大故障時(shí)，為確保機(jī)組緊急安全停機(jī)防止事故的擴(kuò)大，應(yīng)設(shè)置下列獨(dú)立于 DCS 的 緊急事故操作手段：a. 垃圾焚燒爐 -余熱鍋爐緊急跳閘b. 汽機(jī)緊急跳閘c. 發(fā)電機(jī)緊急跳閘d. 汽包事故放

14、水門e. 汽機(jī)真空破壞門f. 直流潤滑油泵g. 交流潤滑油泵h. 發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)i. 工藝要求的其它保護(hù)及聯(lián)鎖保護(hù)項(xiàng)目將根據(jù)相關(guān)設(shè)備的要求、工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)、安 全運(yùn)行的目的和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置而定。1.1.4 電源與氣源采用符合儀表和控制系統(tǒng)用電要求的電源。電源冗余配 置且互為備用，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)無擾動(dòng)切換，電源容量為系統(tǒng) 容量的 1.5 倍以上。儀表和控制用電配置不間斷電源，不間斷時(shí)間維持 30 分鐘。儀表氣源品質(zhì)與壓力將符合各相關(guān)規(guī)定和要求，并設(shè)置 專用氣罐以便維持 15 分鐘的用氣量。1.1.5 儀表選型 所有儀表的選型以滿足技術(shù)條件為先導(dǎo)，在重視質(zhì)量、 精度和壽命的前提下，適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)

15、性。1.1.5.1 工業(yè)電視系統(tǒng)與大屏幕 在中央控制室和抓斗控制室配置 CCTV 系統(tǒng)。分別在中 控室和垃圾抓斗控制室控制工業(yè)電視。監(jiān)視電視具有不同畫 面切換、固定畫面顯示及多幅畫面顯示等功能。在中控室設(shè)大屏幕投影系統(tǒng)，采用先進(jìn)的、全數(shù)字化處理的 DLP 投影技術(shù)顯示； 在主廠區(qū)入口處設(shè)置公眾顯示屏， 該屏為雙基色 LED 顯示屏，實(shí)時(shí)顯示本廠的煙氣排放情況和 排放指標(biāo)。1.1.5.2 現(xiàn)場儀表溫度測量1）選用符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)且為電站設(shè)計(jì)的熱電偶、熱電阻 測溫元件。熱電偶、熱電阻的信號直接進(jìn)入 DCS 的輸入模件， 在模件內(nèi)實(shí)現(xiàn)冷端溫度補(bǔ)償和線性化處理。2）聯(lián)鎖保護(hù)用溫度信號一般選用溫度開關(guān)

16、或電接點(diǎn)雙 金屬溫度計(jì)。3）就地溫度顯示選用雙金屬溫度計(jì)。壓力測量1）選用智能型壓力、差壓變送器。2）聯(lián)鎖保護(hù)用壓力信號一般選用壓力開關(guān)或電接點(diǎn)壓 力表。3）就地壓力顯示，選用彈簧管壓力表，膜盒式壓力表， 膜片壓力表。流量測量根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)，對于汽水流量采用孔板、噴咀測量（變送器采用電容式差壓變送器） 、其他介質(zhì)流量可選用 機(jī)翼式流量測量裝置、 威力巴、 電磁流量計(jì)、 超聲波流量計(jì)、 金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。物位測量1）液位測量一般選用差壓液位變送器，常壓容器選用 靜壓式液位變送器；2）液位信號測量可選用磁性浮子液位開關(guān)；3）固體物位選用超聲波物位計(jì)；4）料位信號測量選用射頻導(dǎo)納料位開關(guān)或超聲

17、波料位 開關(guān)，音叉料位計(jì)等。分析儀表1）煙氣排放監(jiān)測。 為了確保煙氣的排放指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，每條焚燒線設(shè) 一套煙氣和粉塵監(jiān)測儀表。在線檢測煙氣中的HCL 、SO2、CO2、NOx、CO、O2、H2O 和粉塵等的含量。本廠將設(shè)置足 夠的接口以便將有關(guān)檢測數(shù)據(jù)輸送至當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保部門；2）PH 值，電導(dǎo)率測量應(yīng)選用可靠性高的，精度高的智能型進(jìn)口產(chǎn)品；3）含氧量測量選用進(jìn)口或國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)氧化鋯分析儀；4）沼氣檢測選用優(yōu)質(zhì)的紅外氣體分析儀。調(diào)節(jié)閥1）選用進(jìn)口或國產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥或電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥作為調(diào)節(jié)回路的執(zhí)行元件，需要聯(lián)鎖動(dòng)作的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng) 配有閉鎖電磁閥。重要的調(diào)節(jié)如鍋爐給水、旁路減溫減壓等 選用進(jìn)口的電力行業(yè)廣泛采用的知名品牌的閥門。2）執(zhí)行器應(yīng)配備手輪。3）風(fēng)門和其他一些閥門采用國內(nèi)先進(jìn)而且成熟的電動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)。變頻器為了達(dá)到更好的控制精度并且節(jié)省電能，選用變頻器來 調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制送、引風(fēng)機(jī)風(fēng)量，泵出口流量等。汽機(jī)前壓調(diào)節(jié)采用智能型電子式控制裝置，它既能執(zhí)行汽機(jī)的前壓、 轉(zhuǎn)速、功率等調(diào)節(jié)功能又能