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一、前言

    隨著經濟的發展、人口的不斷增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的產生量也日漸增多。在當今世界，大量的垃圾已成為城市中一個長期存在的污染源。對垃圾的處理不當，可能會造成嚴重的大氣污染、水污染和土壤污染，并將占用大量的土地。對城市垃圾的常用處理方法有填埋、堆肥，制沼氣、填海、焚燒等，垃圾焚燒是目前固體廢棄物處理的最有效途徑之一，而流化床焚燒作為一種性能優越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分復雜的國情。

二、流化床焚燒垃圾發電的一般運行模式

   流化床焚燒垃圾電廠包括垃圾收集上料系統、流化床垃圾焚燒鍋爐、汽輪發電機系統、三廢處理系統及輔助工程系統等，單臺爐最大處理垃圾能力多為150t/d到400 t/d，煤與垃圾按一定比例混合（例如1：3）作為鍋爐燃料。鍋爐的數量根據垃圾源并結合其他實際情況確定，通常設計一臺備用鍋爐。主要焚燒城市生活垃圾發電，并可提供冬委供暖、工業用汽，焚燒后的灰渣可以制成建筑材料或作為筑路材料。

三、流化床焚燒垃圾發電的現場實施要求
 
    全廠采用一套DCS系統實現垃圾爐、汽輪機、發電機、化學水、除塵、氣力吹灰、輸煤、除渣、垃圾前處理等系統的監控。控制主設備系統的各I/O控制站集中安裝在電子設備間，在輸煤、除渣、垃圾前處理等附屬系統現場處設置遠程I/O站，通過現場總線與電子設備間的主控單元相連。這樣既保證了數據傳輸的實時性，又節約了大量的信號電纜。DCS系統還提供了標準通訊協議的接口，方便地將電廠的發電機組及輸電線路的重要參數傳輸到電力調度系統。集中控制室中各操作站相互冗余，操作工以各工藝系統對應的用戶名登錄后，即可實現對本工藝系統的監控；值長以專用用戶名登錄后，可以監視全廠各工藝系統的運行狀況。DCS系統采集電廠各系統的數據，集中顯示、分別處理控制，提高了電廠運行處理響應速度、運行效率及運行質量，保證了發電機組的安全。

四、控制系統功能

（一）、DCS系統主要實現以下功能：

    數據采集和處理系統（DAS）
    快速準確地反映機組參數、設備狀態、工藝報警、性能指標、趨勢記錄、事故追憶等，為操作員提供準確的操作和事故分析依據。

    模擬量調節系統（MCS）
    主要實現汽包水位、蒸汽溫度、爐膛壓力、燃料量、一次風量、二次風量、料層差壓、爐膛差壓、軸封壓力、凝汽器水位、除氧器水位及壓力等調節。

    順序控制系統（SCS）

    1．石灰石給料子系統。
    2．給煤子系統。
    3．垃圾給料子系統。
    4．引風機子系統。
    5．一次風機子系統。
    6．二次風機子系統。
    7．汽包緊急放水子系統。
    8．鍋爐排污、對空放汽子系統。
    9．除氧給水子系統。
    10．給水泵子系統。
    11．凝結水泵子系統。
    12．射水泵子系統。
    13．高、低加熱器子系統。
    14．循環水子系統。
    15．汽機油系統。
    16．垃圾前處理子系統。
    17．除灰程控子系統。
    18．輸煤程控子系統。
    19．化學制水、再生程控子系統。

    鍋爐安全監視保護（FSSS）

        包括燃燒器控制系統（BCS）、燃料安全系統（FSS），完成鍋爐程控點火、燃燒器管理和爐膛安全保護的所有功能。

    汽機保護系統（ETS）

     采用西門子PLC實現汽機保護的所有功能，并通過Profibus-DP與DCS系統通訊，實現ETS系統的遠程監控，并將跳閘信號進入SOE記錄，以便更加準確、直觀地分析跳閘原因。

    電氣控制系統（ECS）

               主要完成了電氣系統的所有高、低壓開關的遠方控制、聯鎖保護，自動準同期遠程控制，手、自動勵磁調節等。

    與第三方系統通訊

包括與電氣綜合保護裝置通訊、與電力調度中心遠動通訊等。

（二）、流化床垃圾焚燒爐關鍵環節的控制方案

    垃圾前處理控制

主要包括垃圾的接收、存儲、分揀、破碎、輸送等環節，進入電廠的垃圾經過稱重裝置（汽車衡）后，稱重數據采用通訊方式送到DCS系統顯示和記錄，垃圾焚燒發電廠可根據DCS提供的垃圾稱重量向政府有關部門申請補貼。DCS系統實現垃圾儲坑料位高度監視、報警、趨勢記錄，垃圾含水量的監視、報警、趨勢記錄和控制，保證充足的入爐垃圾量和合適的水份；完成破碎機的控制、垃圾輸送過程的順序控制、聯鎖保護功能。垃圾前處理結果的好與壞直接影響到垃圾在鍋爐中焚燒的質量，DCS系統強大的分析、處理和控制功能可以很好地解決這個問題。

    垃圾鍋爐的燃燒控制

          由于城市生活垃圾隨著季節變化或影響造成供給電廠的垃圾量及熱值的不穩定，為保證供電或供熱采用以煤補充。根據電廠的實際特點，我們設計了一套燃燒控制方案適應垃圾爐以下幾種燃料狀態：

    1、圾供應充足且穩定，此時的控制方案是在DCS系統中，給煤量為定值控制、垃圾量為變值控制，此時為自動方式。具體設置給煤量為一定值，通過調節給煤機的轉速來控制給煤量；同時垃圾進料器根據燃燒控制指令，自動調節進入爐膛的垃圾量。此種方式可盡可能多地焚燒垃圾。

    2、 垃圾供應不很充足、但比較穩定，此時的控制方案是在DCS系統中，垃圾量為定值控制、給煤量為變值控制，此時為自動方式。具體設置垃圾量為一定值，通過調節垃圾進料器來控制垃圾量；同時給煤機根據燃燒控制指令，自動調節進入爐膛的給煤量。

    3、煤供應不充足，垃圾供應很充足，此時的控制方案是在DCS系統中，給煤量為手動控制、垃圾量為變值控制，此時為半自動方式。當操作工用軟手操改變入爐煤量時，垃圾進料器根據燃燒控制指令自動調節入爐的垃圾量。

    4、 垃圾供應不充足，煤供應很充足，此時的控制方案是在DCS系統中，垃圾量為手動控制、給煤量為變值控制，此時為半自動方式。當操作工用軟手操改變入爐垃圾量時，給煤機根據燃燒控制指令自動調節入爐的煤量。

    在燃燒控制方案中設有入爐最小煤量限制，用以穩定爐床溫度；同時根據負荷指令自動控制一次風量、二次風量，并設置最低流化風量，確保爐膛內燃料始終處于強流化狀態，滿足負荷控制要求，提高燃燒效率。控制方案中設計給定值與過程值偏差大報警、閥門故障報警、回路故障報警等，當報警發生時，調節回路由自動切手動，這樣有效地避免了對鍋爐運行造成大的擾動，保證了運行參數的穩定，并且通過查詢報警記錄及操作記錄可方便的分析事故原因。 DCS系統采用靈活的燃燒控制方案后，無論從負荷的調整范圍、燃料變化的適應性及靜動態調節品質來看，都是比較好的。

    垃圾廢水、鍋爐尾氣處理控制

    DCS系統監控坑底廢液池中廢水的液位，設有高低液位報警，并設計聯鎖控制、自動調節回路，自動調節廢水以一定流量噴至爐內流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污 染。一般情況下，若保持爐膛內煙氣溫度和煙氣停留時間分別為850℃和3秒左右，并保持強烈混合 ，便使有害成分在爐膛內充分裂解和破壞，這一要求正好符合流化床鍋爐的燃燒特點， 所以再通過DCS系統控制爐膛煙氣溫度維持850℃左右，就幾乎不存在二惡英、呋喃排放問題。除塵系統采用電除塵、袋式除塵兩級除塵方式，DCS系統采集電場的電壓、袋式除塵的汽源壓力等重要參數，用于顯示、報警和趨勢記錄，由DCS系統內完成時序、聯鎖邏輯，設備故障中斷程控并提示人工干預等功能，實現了除塵過程自動控制，保證了各項排放指標均滿足環保要求。

五、結束語

    和利時公司的第四代DCS系統HOLLIAS-MACS系統完全能夠滿足流化床垃圾爐的控制要求，方便地實現上述功能，HOLLIAS-MACS系統主要具有如下的特點：

    系統具有開放的體系結構，可以提供多層的開放數據接口。

    系統具備強大的處理功能，并提供方便的組態復雜控制系統的能力與用戶自主開發專用高級控制算法的支持能力。

    CLIENT/SERVER（客戶/服務器）結構

    HOLLIAS-MACS系統采用CLIENT/SERVER（客戶/服務器）結構，所有的數據管理和處理均由系統服務器完成，使系統內部各項數據更加準確，并確保一致性。
    同時系統不需要配置專門的服務器，通過設置可以靈活、方便地選擇任一臺操作站為服務器，并將服務分開，大幅度地降低了通訊及系統負荷，同時使系統的各項任務分配更加合理。

    現場總線技術

    HOLLiAS-MACS系統現場控制站內采用國際上最流行的現場總線Profibus-DP來連接主控單元和I/O模塊。Profibus-DP是專門為自動控制系統與在設備級分散I/O之間進行通訊而設計的。既可滿足高速傳輸，又有簡單實用、經濟性強等特點。

    系統冗余技術

    HOLLiAS-MACS系統在可靠性、維護性、可維護性、先進性方面具有突出的特點，對重要設備如服務器、網絡、主控單元（DPU）、系統電源等均采取了冗余設計。
    和利時公司HOLLiAS-MACS系統自動調節回路的高投入率、附屬系統的程序控制、完善的聯鎖保護措施以及良好的人機界面的設計，都能夠極大地降低運行人員的勞動強度，提高整個機組的運行效率，為垃圾焚燒電廠的安全、可靠、高效運行提供有效保障。

    總之，采用具有強大功能的和利時公司HOLLiAS-MACS系統，通過具有豐富流化床鍋爐控制經驗的熱電工程部工程技術人員的努力及電廠相關技術人員的密切配合，結合和利時公司流化床鍋爐控制的成熟方案，完全能夠實現垃圾焚燒發電的全廠優化控制。