本文描述了垃圾焚燒發(fā)電廠的特點(diǎn)和組成，并介紹了電廠新型系統(tǒng)的發(fā)展方向、特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用，并結(jié)合科遠(yuǎn)的工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單介紹了科遠(yuǎn)NT6000分散控制系統(tǒng)(DCS)在垃圾焚燒發(fā)電廠的應(yīng)用。

1、垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)

近年來(lái)，人們對(duì)發(fā)電機(jī)組的環(huán)保要求越來(lái)越高，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展和普遍應(yīng)用。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)，我國(guó)目前正在逐步加大垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的資金投入。

隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，人類對(duì)能源的消耗不斷增加，由此到來(lái)的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。對(duì)能源需求的增加與對(duì)污染排放的控制這一矛盾迫使科技工作者不斷尋求高效低污染的燃燒技術(shù)，加快新型燃燒裝置及環(huán)保設(shè)備的開發(fā)。降低成本、提高可靠性、降低污染排放成為電力行業(yè)的追求目標(biāo)。

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)作為傳統(tǒng)行業(yè)派生的新行業(yè)，由于其燃料主要是生活垃圾等，因此，燃燒過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化，而且使垃圾容量大幅縮減，清潔環(huán)保；垃圾焚燒機(jī)組還有建設(shè)周期短，節(jié)約能源且環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。故該項(xiàng)技術(shù)目前越來(lái)越受到重視，并得到迅速推廣和不斷發(fā)展。

2、垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)要求

垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的主要組成部分有：焚燒鍋爐、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備。

同常規(guī)的火電機(jī)組相比，垃圾焚燒發(fā)電中以發(fā)電為輔，垃圾燃燒為主。反映在燃燒系統(tǒng)上，燃燒的熱值變化較慢，燃料成份中非可控因素較多，蒸汽負(fù)荷的變動(dòng)較小，壓力的變化較大。因而，對(duì)于垃圾焚燒發(fā)電，傳統(tǒng)的火電燃燒系統(tǒng)的機(jī)理和控制方法并不完全適應(yīng)于垃圾焚燒發(fā)電。垃圾焚燒發(fā)電的獨(dú)特之處決定了其對(duì)控制系統(tǒng)的要求既等同于常規(guī)要求，又在常規(guī)要求中有著極大的變通性。

1）對(duì)分系統(tǒng)強(qiáng)烈的獨(dú)立性的要求：

對(duì)于垃圾焚燒，以垃圾焚燒為主，發(fā)電為輔，在整個(gè)控制系統(tǒng)的構(gòu)成上，獨(dú)立性的要求明顯高于常規(guī)的火電機(jī)組。采用分布式的控制系統(tǒng)，不但可以減少整個(gè)控制系統(tǒng)的成本，分布式系統(tǒng)的更大的靈活性保證了垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)實(shí)可操作性和管理的靈活性。從國(guó)內(nèi)已經(jīng)正式投運(yùn)的垃圾焚燒電廠的情況看，分布式控制系統(tǒng)的選用是垃圾焚燒電廠最佳的選擇方案。

2）對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的高性能、高要求：

現(xiàn)代化的垃圾焚燒發(fā)電廠，對(duì)信息的傳輸與交換比常規(guī)的火電機(jī)組更大。采用先進(jìn)的高速控制網(wǎng)絡(luò)，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理系統(tǒng)的交互運(yùn)作，都可提供強(qiáng)有力的傳輸網(wǎng)絡(luò)的支持。

3）對(duì)運(yùn)行成本的迫切的要求：

在垃圾焚燒發(fā)電中，對(duì)低運(yùn)行成本的要求集中在兩個(gè)方面：①靈活、方便的硬件配置可保證系統(tǒng)的功能性要求與硬件系統(tǒng)的最合理的配合，從而構(gòu)成最合理的性能價(jià)格比；②極低的設(shè)備維護(hù)成本和系統(tǒng)管理成本，這就要求選擇的自動(dòng)化控制系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)充性、開放性（可最大限度的利用現(xiàn)有的成熟的信息資源）和長(zhǎng)期工業(yè)惡劣場(chǎng)所運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

3、NT6000分散控制系統(tǒng)(DCS)在垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用

毫無(wú)疑問，對(duì)于垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的要求是極高的，而科遠(yuǎn)的NT6000分散控制系統(tǒng)(DCS)產(chǎn)品能夠完全勝任垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組控制要求，特別是其推出的最新型控制器——T2550能夠完全滿足垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組對(duì)于分系統(tǒng)強(qiáng)烈的獨(dú)立性的要求。

T2550繼承了科遠(yuǎn)自動(dòng)化產(chǎn)品一貫的高可靠性和易用性，沿著控制系統(tǒng)的最新發(fā)展，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上作了進(jìn)一步的優(yōu)化。T2550擁有獨(dú)立的冗余CPU，具有獨(dú)立自治能力，摒棄傳統(tǒng)的擴(kuò)展機(jī)座層的概念，進(jìn)一步提高了處理能力和系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。
與傳統(tǒng)的控制器比較，其具有以下特點(diǎn)：

① 運(yùn)算速度更快

由于采用獨(dú)立機(jī)架設(shè)計(jì)，采用了更強(qiáng)大的處理芯片，T2550的控制周期最快可能達(dá)到50ms，脈沖量輸出可能達(dá)到10ms。常規(guī)控制器，包括T940一般只能達(dá)到250ms。T2550是目前市場(chǎng)上處理速度最快的控制器。

② 操作響應(yīng)速度更快

T2550的控制網(wǎng)絡(luò)高達(dá)100Mbps,操作響應(yīng)周期可以縮短到1.5~2s，超過(guò)技術(shù)規(guī)范2.5-3S的要求。

③ 可靠性更高

由于每個(gè)機(jī)架都有冗余CPU，相比較傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，功能更分散，可靠性更高。T2550采用低功耗和專用芯片,發(fā)熱量大大降低,沒有任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件,對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求降低，可靠性增加。

④ 增加了在線組態(tài)功能

T2550控制器不但可以在下載控制策略，而且可以在線組態(tài)。

⑤ 增加虛擬仿真調(diào)試功能
T2550控制器增加了虛擬仿真調(diào)試功能。

4、工程應(yīng)用情況介紹

科遠(yuǎn)先后在多家垃圾焚燒發(fā)電廠成功實(shí)施了控制系統(tǒng)工程，以臨沂中環(huán)新能源有限公司垃圾發(fā)電工程為例，該電廠安裝兩條垃圾焚燒線，日處理城市生活垃圾單臺(tái)四百噸，年處理29.2萬(wàn)噸生活垃圾，一臺(tái)25兆瓦凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，母管制。全廠設(shè)置一套分散控制系統(tǒng)（DCS）， 以全廠集中操作與各工段分散控制相結(jié)合的系統(tǒng)運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電廠整體生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)監(jiān)視、生產(chǎn)操作、過(guò)程控制、事件報(bào)警、運(yùn)行聯(lián)鎖、安全保護(hù)。完成數(shù)據(jù)采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）和聯(lián)鎖保護(hù)（PRO）等系統(tǒng)功能。

垃圾焚燒發(fā)電廠的其他生產(chǎn)過(guò)程，如焚燒線燃燒控制、煙氣處理系統(tǒng)、汽機(jī)數(shù)字電調(diào)和垃圾吊控制等系統(tǒng)將通過(guò)數(shù)據(jù)通訊方式分別接入分散控制系統(tǒng)（DCS），建立全廠生產(chǎn)運(yùn)行管理。

根據(jù)系統(tǒng)性能價(jià)格比盡可能高、系統(tǒng)性能穩(wěn)定和系統(tǒng)組態(tài)維護(hù)方便的要求，同時(shí)針對(duì)本機(jī)組的特點(diǎn)和控制要求，經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)研和論證，最終確定采用科遠(yuǎn)的NT6000分散控制系統(tǒng)(DCS)完成其控制功能。此系統(tǒng)在本工程的基本結(jié)構(gòu)為：

系統(tǒng)共配置7臺(tái)操作員站（其中一臺(tái)工程師站），6對(duì)冗余的T2550控制器，完全滿足垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組對(duì)于分系統(tǒng)的獨(dú)立性要求的特點(diǎn)，其中#1～#3控制器主要控制余熱鍋爐及垃圾焚燒線輔助部分；#4～#6控制器主要控制汽輪機(jī)及其輔助設(shè)備。系統(tǒng)配置的總I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)1800點(diǎn)左右。系統(tǒng)配置了3臺(tái)打印機(jī)，其中報(bào)表打印機(jī)1臺(tái)、圖形打印機(jī)1臺(tái)、工程師站配打印機(jī)1臺(tái)。

機(jī)組投產(chǎn)后，運(yùn)行人員在主控室，就可以完成全廠各部分的控制，包括焚燒鍋爐、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)等等。該機(jī)組的自動(dòng)化水平在全國(guó)的垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組中處于領(lǐng)先地位。

本分散控制系統(tǒng)中，DCS完成全廠邏輯順序控制及所有PID回路控制。其中, 邏輯順序控制分以下幾個(gè)部分:

(1) 1-2-3級(jí)吹掃:其目的是為了確保1-2-3級(jí)燃燒室風(fēng)煙系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備正常且信道暢通，是爐膛保護(hù)要求的重要操作之一；
(2) 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)；
(3) 焚化爐—鍋爐吹掃:其目的是為了確保焚化爐—鍋爐整個(gè)風(fēng)煙系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備正常且信道暢通，是爐膛保護(hù)要求的重要操作之一；(4) 第二級(jí)預(yù)熱:其目的是為了提高第二級(jí)溫度使其達(dá)到設(shè)定值，是第一級(jí)預(yù)熱及第一燃燒室燃燒器投入的前提條件；
(5) 第一級(jí)預(yù)熱:目的是為了提高第一級(jí)溫度使其達(dá)到設(shè)定值；
(6) 順序停運(yùn)；
(7) 燃燒器順序點(diǎn)火/停運(yùn)；
(8) 給料系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)；
(9) 除渣系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)；
(10) 渣坑水位聯(lián)鎖控制；
(11) 吹灰系統(tǒng)順序控制；
(12) 鍋爐保護(hù)；
(13) 主燃料跳閘；
(14) 料油跳閘；
(15) 正常發(fā)電模式；
(16) 孤網(wǎng)運(yùn)行模式；
(17) 汽輪機(jī)故障模式；
(18) 化學(xué)水處理控制；
(19) 污水處理控制。

主要PID控制回路包括：

(1) 爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

此系統(tǒng)為單沖量調(diào)節(jié)回路。按系統(tǒng)工藝，爐膛應(yīng)保持一定的負(fù)壓值，故需對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行PI 調(diào)節(jié)。為防止引風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行過(guò)大或過(guò)小，造成鍋爐熄火，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中引入高、低限幅模塊。

(2) 干燥爐排溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

此系統(tǒng)為單沖量調(diào)節(jié)回路。按系統(tǒng)工藝，進(jìn)入焚燒爐一燃室1#爐排的垃圾含有一定水分，直接影響爐膛溫度，增加1#-2#燃燒器的負(fù)擔(dān)。因此，從三燃室引入混合煙氣進(jìn)行干燥。由于三燃室混合煙氣的溫度較高，故通過(guò)調(diào)節(jié)干燥風(fēng)機(jī)使干燥爐排溫度維持在設(shè)定的工作范圍。

(3) 再循環(huán)煙氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

此系統(tǒng)為單沖量調(diào)節(jié)回路。通過(guò)調(diào)節(jié)再循環(huán)風(fēng)機(jī)使四燃室煙氣溫度維持在設(shè)定的工作范圍。

(4) 一燃區(qū)爐膛溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

此系統(tǒng)為條件切換多輸出調(diào)節(jié)回路。按系統(tǒng)工藝，焚燒爐一燃室分為起爐運(yùn)行和正常運(yùn)行兩個(gè)階段。在起爐運(yùn)行階段，爐膛溫度主要由1#-6#燃燒器的燃油量來(lái)控制，通過(guò)調(diào)節(jié)1#-6#燃燒器回油調(diào)節(jié)閥來(lái)維持系統(tǒng)對(duì)爐膛溫度的要求。在正常運(yùn)行階段，爐膛溫度主要靠1#-4#爐排上垃圾的燃燒來(lái)維持，通過(guò)調(diào)節(jié)1#-4#爐排的排風(fēng)調(diào)節(jié)閥 (送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定，排風(fēng)調(diào)節(jié)閥可調(diào)節(jié)送風(fēng)量)來(lái)控制1#-4#爐排上垃圾的燃燒，從而達(dá)到系統(tǒng)對(duì)爐膛溫度的要求。此調(diào)節(jié)過(guò)程將直接影響爐膛負(fù)壓，為防止?fàn)t膛負(fù)壓的減少對(duì)系統(tǒng)的影響，當(dāng)爐膛負(fù)壓突破一定值時(shí)(如小于1kpa)，對(duì)排風(fēng)調(diào)節(jié)閥限幅。

(5) 鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

此系統(tǒng)為三沖量調(diào)節(jié)回路。通過(guò)采用給水流量、蒸汽流量和汽包水位主信號(hào)一起對(duì)給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，使汽包水位保持在設(shè)定范圍內(nèi)，以適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量。

(6) 過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

系統(tǒng)將減溫器后蒸汽溫度作為前饋信號(hào)引入調(diào)節(jié)，與過(guò)熱蒸汽溫度主信號(hào)一起對(duì)減溫水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行PI調(diào)節(jié)。

(7) 汽機(jī)前壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

此系統(tǒng)為條件切換輸出調(diào)節(jié)回路。正常發(fā)電時(shí)，利用汽輪機(jī)與旁路系統(tǒng)平衡配置，通過(guò)汽輪機(jī)同步控制器調(diào)速汽門來(lái)調(diào)節(jié)<