摘要：本文结合工程实例，阐述了垃圾焚烧发电厂的原理及技术，在此基础上，就DCS系统在垃圾焚烧发电厂中的应用进行了探讨，以供读者参考。
关键词：垃圾焚烧发电厂；DCS系统；PLC技术；一体化应用
随着我国社会经济的快速增长和城市化进程的不断加快，城市生活垃圾存量呈现持续增长之势，环境问题日趋严重。现阶段我国城市生活垃圾主要以填埋、焚烧、堆肥三种主要的方式进行处理，然而传统的垃圾处理方式会对环境造成严重的污染，并且占地面积大，这样就会使原本就紧张的城市生活用地变得更加紧张，而垃圾焚烧发电处理方式能实现占地小、无害化彻底、垃圾减量等效果，不仅解决了垃圾处理问题，还能带来经济效益，必将成为垃圾处理的首选方式。本文以我工作电厂现状，就DCS系统在垃圾焚烧发电厂的应用进行探讨。
1 垃圾焚烧发电厂的工作原理及关键技术
随着垃圾焚烧技术的广泛应用与发展，形成了回转型垃圾焚烧炉、循环流化床（CFB）型垃圾焚烧炉和机械炉排型垃圾焚烧炉等几种炉型。其中，回转型垃圾焚烧炉垃圾处理量不大，飞灰处理难，燃烧不易控制，难以满足我国垃圾处理的需求。而国产的循环流化床（CFB）垃圾焚烧炉虽然相对其它炉型投资较少，但对炉壁磨损比较严重，维护成本较高，同时烟气中灰尘量较大，处理不彻底且操作比较复杂。机械炉排型垃圾焚烧炉技术成熟，运行可靠性高，容量大，对垃圾的适应性较强，是当今世界垃圾焚烧的主导性产品。
本人所工作的垃圾焚烧发电厂主要燃烧的垃圾为周边镇街生活垃圾及少量工业垃圾，垃圾高水分、低热值，为确保垃圾的完全燃烧且操作可靠方便，选用了机械炉排型垃圾焚烧炉，运行效果良好；并且能很好地抑制二噁英等污染物的生成，基本上杜绝了二次污染。
该垃圾焚烧发电厂工程共有3台日处理垃圾规模600吨机械炉排炉，2台25MW凝气式汽轮发电机组，1套DCS系统，整个工程流程包括了垃圾接收、焚烧及余热利用、烟气净化处理、灰渣收集处理等系统。
垃圾通过垃圾吊车抓斗抓到焚烧炉给料斗，经溜槽落至给料炉排再送入炉燃烧，垃圾燃烧所需的助燃空气因其作用不同分为一次风和二次风。一次风取自于垃圾贮存坑，使垃圾池维持负压，确保坑内臭气不会外逸，一次风经蒸汽空气预热器加热后由一次风机送入炉内，二次风从锅炉顶部吸取热空气，由二次风机加压后送入炉膛，使炉膛烟气产生强烈湍流，以消除化学不完全燃烧损失和有利于飞灰中碳粒的燃烬。垃圾在炉排上通过干燥、焚烧、燃烬三个过程，垃圾中的可燃成份已完全燃烧，灰渣落入出渣机，经加水冷却后进入灰渣贮坑，出渣机起水封和冷却渣作用。灰渣贮坑上方设有桥式抓斗起重机，可将汇集在灰渣贮坑中的灰渣抓取装运填埋或综合利用。
垃圾燃烧产生的高温烟气经余热锅炉冷却至200℃后进入烟气净化系统，采用“SNCR炉内脱硝+半干式脱酸+干石灰喷射+活性炭吸咐+布袋除尘”工艺，将垃圾焚烧后产生的酸性气体和重金属、二噁英，氮氧化物及粉尘处理后符合排放标准的烟气通过引风机送至烟囱排放至大气。余热锅炉以水为工质吸收高温烟气中的热量，产生蒸汽，供汽轮发电机组发电。
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2 DCS系统在垃圾焚烧发电厂的应用
全厂的控制工程设置一台分散控制系统（DCS）以中央控制室彩色LCD/键盘作为主要的监视和控制手段对3台炉排垃圾焚烧炉、2台汽轮发电机组及相应热力系统、辅助系统（如烟气处理系统、化学水处理系统）进行集中监视和控制。垃圾焚烧发电厂DCS系统与如下其它控制系统对接：数据采集处理系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、焚烧炉燃烧控制系统（ACC）、汽轮机调速系统（DEH）、炉膛安全监控系统（FSSS）、人机接口（HMI包括7台操作员站，2台工程师站、l台值长站、2台历史站）、操作台：提供14个操作台、GPS对时装置1套、DCS机柜之间及系统与操作站、工程师站、值长站、打印机之间连接的信号电缆、通信电缆、接地电缆，所有操作台设备由DCS统一从DCS配电柜配电，对过DCS系统实现了对垃圾焚烧发电厂的炉、机、电统一的监视和控制，基本上实现“全厂一体化”控制功能。本工程中，有一些大型设备的控制系统是随主设备采购的，未直接纳入DCS控制范围。主要有垃圾抓斗控制系统、除渣除灰部分、化水处理控制系统，根据各控制系统所采用硬件的特点，采用不同的网络结构，建立了以DCS系统为主体的全厂通讯网络。从而使运行人员可以在中央控制室的DCS系统液晶显示屏（LCD）上监控到全厂的主要设备信息。
3 工程设计体会
本文对垃圾焚烧发电厂的3×600t/d垃圾焚烧炉的子系统进行如下控制：
（1）主蒸汽母管压力控制：和利时的DCS系统负责确保主蒸汽母管压力基本稳定；
（2）每台锅炉的主汽压力控制：DCS系统负责通过控制垃圾焚烧量来保证垃圾焚烧炉的主汽压力的稳定；
（3）风量控制：DCS系统负责通过控制燃料量（包括垃圾焚烧量）与风量（一、二次风量）的匹配，保证垃圾焚烧炉内的垃圾得到充分的燃烧，并且炉膛出口的烟气含氧量在允许的范围以内。
（4）返料系统控制：为了确保返料系统的正常工作，DCS系统负责确保对返料风机的控制，在任何情况下，至少有一台返料风机在正常工作；如果有返料风机事故跳闸，备用的返料风机在DCS系统控制下，立即自动投入运行。
（5）点火装置控制：机组启动时，需要实现炉内点火和炉膛温度的逐步提升。DCS系统通过严密控制点火油的流量和压力，来确保点火成功并且能够按照锅炉厂规定的温升曲线，来逐步升高炉膛温度；当炉膛温度达500-550°C左右时，DCS系统开始供柴油助燃，把炉膛温度进一步提高。当炉膛温度能够达到 850°C时，开始逐步带负荷。
（6）汽包水位控制：DCS系统采用三冲量信号来保证汽包水位的稳定。由于采用了先进、成熟、可靠的控制策略，垃圾焚烧发电厂工程中DCS系统有效地保证了机组安全、稳定、可靠地运行。垃圾焚烧发电厂工程经过调试，并正式并网发电，DCS系统运行良好、稳定可靠。实践证明，该机组的DCS控制系统完全满足垃圾焚烧发电厂的控制要求。
4 结语
众所周知，垃圾是现代城市的一大公害，因此，采用垃圾焚烧发电的方式，不仅可以有效地解决垃圾污染问题，实现了能源的再生利用。而且，可以通过自动化控制系统（DCS）在垃圾焚烧发电厂的应用，确保了发电厂的安全稳定运行，为垃圾焚烧技术的发展提供理论依据。
参考文献：
[1]罗嘉.大型垃圾焚烧发电厂燃烧控制策略[J].电力自动化设备，2009，29（7）：146-148
[2]孙琳雅.DCS控制系统在热电站中的应用[J].电气应用，2007，26（3）：95-99
论文作者:黄若煊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
标签：发电厂论文; 系统论文; 垃圾焚烧论文; 垃圾论文; 炉膛论文; 烟气论文; 控制系统论文; 《基层建设》2019年第6期论文;