生活垃圾焚烧发电厂建设项目仪表及自动控制设计方案

1、生活垃圾焚烧发电厂建设项目仪表及自动控制设计方案1.1.1 设计总则（1）垃圾焚烧发电厂自动化控制的目的是要获得最佳 的垃圾焚烧效果，满足严格的烟气净化要求，实现稳定的垃 圾热能利用和防止事故发生。同时还实现对工厂各种辅助设 备，公用设施的运行控制。（2）垃圾焚烧发电厂的自动化控制将采用成熟的控制 技术和冗余容错设计，具有高可靠性且采用性能价格比适宜 的设备与元件，包括必需的系统硬、软件。自动化控制采用 适用可靠的技术，根据垃圾焚烧设施的特点设计，能够满足 设施安全、经济运行和防止对环境二次污染的要求。（3）垃圾焚烧发电厂的自动控制将具有较高的自动化 水平，采用分散型控制系统。使得电厂工作人员

2、能在少量就 地操作和巡回检查配合下，在中央控制室内通过分散型控制 系统实现对垃圾焚烧线、汽轮发电系统、烟气净化等工艺过 程及辅助系统的集中监视和分散控制（4）对于不影响整体工艺控制的辅助装置，将设立现 场就地控制柜，实现就地控制，但重要的现场信息将全部送 入中央控制室集中监视。（5）对于重要的工艺环节，将设置现场工业电视监视 系统，能在中央控制室内集中监视。（6）设置独立于主控系统的事故停车系统，一旦主控 系统发生故障或需要紧急停车时，系统将确保人员和设施的 安全。1.1.2 主控系统1.1.2.1 工艺控制自动化控制系统将对全厂进行控制，实现对工艺系统的 检测、调节、保护、联锁以及报警，保证

3、垃圾全量完全燃烧 并达到环保标准，实现汽轮发电机组并网发电，保证系统安 全、经济运行。垃圾焚烧工艺控制系统见图 5-6主控系统什一UU受料供料系统焚烧系统烟气净化系统汽机发电系统残渣收集处理系统辅助系统交通管制系统焚烧炉除酸反应塔汽轮发电机组炉渣收集处理系统除盐水系统垃圾称重系统一次风系统布袋除尘器汽水系统飞灰收集处理系统燃油系统垃圾卸料系统二次风系统石灰制浆系统减温减压系统压缩空气系统垃圾储存系统辅助燃烧系统活性碳喷射循环水系统污水处理系统垃圾吊车系统锅炉汽水系统引风排烟其它渗滤液处理系统其它其它图5-6垃圾焚烧工艺控制系统1.122 工艺控制系统的构成工艺自动化控制系统将采用先进成熟的分散

4、型控制系统，系统采用分级网络结构：监控级、过程控制级、现场设 备级和数据通讯系统。（1）监控级垃圾焚烧发电厂监控级由工业控制计算机与人机接口（显示器、键盘、鼠标等），操作台、打印机、彩色硬拷机 等构成，其主要功能如下：连续动态模拟流程图显示装置各部分运行状态、报 警和模拟量参数等； 数据的存储、复原和事故追忆; 报表编辑、历史和实时曲线记录与打印； 报警信息的显示、编辑与打印，对于重要的报警信 号可配置声响、闪光等装置； 实时信息编辑与打印； 组和点的显示和设定值调整； 自动执行所有程序、管理功能和维护行为（操作指 导、运行维护、操作步骤） ； 提供开放性的数据链接。（2）过程控制级 过程控制

5、级由各功能控制站（包括冗余控制器、输入、 输出、通讯等模块组件）组成，其功能是实现对工艺过程的 数据采集（DAS ）、闭环控制（MCS）、顺序控制（SCS）及联锁 保护等。各功能控制站通过通讯系统与监控级设备进行数据 通讯、提交过程信息，并接收来自操作员站和工程师站的命 令。a）垃圾焚烧发电厂数据采集系统 （ DAS ）至少应完成下 列功能：过程变量与数据的采集和处理（包括输入信号预处理和开关量变态处理）二次参数计算功能报警处理，应有多级定值报警和可变限值报警，并有非正常报警闭锁功能，防止在机组启停阶段一些参数的误报警。事故顺序记录功能机组在线性能计算和运行优化：对主要参数要进行实际值与额定值

6、的偏差计算及由此引起的费用计算，并提供运行操作指导，即机组在线参数性能优 化计算。历史数据存贮和检索：对重要的过程数据和计算数 据信息进行在线存贮，其信息应可保存至少48h，当发生事故时可以立即调出相应趋势画面。并定期 将这些数据转存入分散型控制系统为历史数据存贮 设置的光盘及硬盘中。应使工程师方便地通过数据 的组号，测点号，测点名称，时间等任一项目来检 索所存贮的数据。b）垃圾焚烧发电厂闭环控制回路（ MCS）将可能包括: 自动燃烧控制（ ACC ）辅助燃烧器燃烧控制炉排速度及垃圾给料速度控制蒸汽 -空气加热器出口温度控制 焚烧炉二次燃烧空气与一次燃烧空气的比值调节 烟气含氧量与进风流量间串

7、级控制炉膛负压调节锅炉汽包水位三冲量串级调节过热蒸汽温度调节烟气净化反应塔出口烟气温度控制 袋式除尘器入口温度控制SO2与HCL排放量与石灰量控制汽机前压控制 除氧器压力、液位控制 旁路减温减压器后蒸汽压力、温度调节汽封压力控制渗滤液池液位调节、 pH 调节除盐设备中和池 pH 调节其他必要的调节和控制c）垃圾焚烧发电厂顺序控制（SCS）和程序控制将可能包括：焚烧炉起停顺序控制 焚烧炉炉排的程序控制和顺序控制汽机保护系统的逻辑控制 锅炉吹灰器和袋式除尘器反吹程序控制 水泵、液位槽 /池等的连锁控制、开环控制、位式控 制（ 3）现场设备级 垃圾焚烧发电厂的现场设备级由所有现场仪表、控制设 备（阀

8、门等）和电气设备（风机、泵等）组成。各生产参数将通过各种电量和非电量的仪表分别检测，它们将包括： 主体设备和工艺系统在各工况下安全、经济运行的 各种参数辅机运行状态电动、气动、液动阀门的开闭状态和调节阀的开度 仪表和控制用电源、气源、液压源和其他必要条件 的供给状态与运行参数必需的环境参数相关信号通过各过程控制站送到中控室的操作员站和 工程师站或各就地控制室的操作员站上，部分信号就地显 示。（4）数据通讯系统 将监控级、过程控制级及现场设备级联接起来的就是全 厂数据通讯系统，其上层将可能采用高速工业以太网，下层 则可能采用总线形式（如 MODBUS 、 PROFIBUS 等）。1.1.2.3

9、系统配置1）配置原则 由于垃圾焚烧工艺对可靠性的要求，控制系统将按如下原则配置 :过程控制站冗余配置通讯网络冗余配置I/O接口要有1520%的备用量，柜内应留有 15% 的卡件安装空间并装有 15%的备用接线端子控制（调节）回路冗余配置；重要回路 1 : 1，次重 要回路n : 1（ n为实际回路数）；控制回路和后备控 制回路之间能够自动切换、手动与自动之间能够无 扰动切换。重要检测信号的输入，可选用双重化的输入卡件。 分散控制系统内部电源为冗余配备，每个电源单元 的容量应不小于实际最大负载的 125%， 2套电源能 自动切换，切换速度满足控制系统的要求。基本操作方式为自动方式、 手动方式以及

10、手动 -自动 切换方式。2）配置方案垃圾焚烧发电厂计算机控制系统的配置方案见附图监控级焚烧线（焚烧炉 /锅炉/烟气净化系统）操作员站 3 个， 互为冗余。每个站配置 2 个显示终端。汽轮发电机操作员站 2 个，互为冗余。每个站配置 2 个显示终端。电气和公用工程操作员站 2 个，配置 2 个显示终端。当一台操作员站发生故障时，其他操作员站中的任意一 台均能承担起此台的操作任务，也就是任意一台操作员站能 对全厂的工艺设备进行监视和操作。值长站（兼作工程师站） 1 个，配置 1 个显示终端，具有比操作员站更多的权限，可以实现对控制系统设置和诊断 以及对系统的日常维护。打印设备 4 台。主控室设 2

11、 台打印机， 1 台用于报警打印，1 台用于工艺过程参数打印， 1 台为彩色硬拷贝机；另 外，在工程师站还设有 1 台激光打印机。监控级设备连接在通讯速率为 10/100Mbps 的自适应高 速工业以太网上。电气的两个操作员站也挂接在此网上。 过程控制级主控单元 6 组，均为冗余配置（双电源模块、双CPU、双通讯模块）。其中 3 条焚烧线各为 1 组，共 3 组，高低压 电气系统、脱盐水系统、受料供料系统、辅助系统和残渣收 集处理系统等公用工程为 1 组，汽机发电系统各为 1 组，共 2 组。每组主控单元控制一功能块（或过程）或一组相对集 中的设备。各主控单元之间通过高速工业以太网连接，局部

12、故障不会造成系统性能的降低。主控单元与现场 I/O 站通过 现场总线进行通讯，也可与现场仪表设备实现硬接线。1.1.3 工厂相关控制系统1.1.3.1 可燃气体监测系统 对于可燃气体，如垃圾贮坑内、渗滤液池内的沼气等将 设置可燃气体监测系统。其信息送入主控系统记录，并设置 越限报警功能。1.1.3.2 工业电视监视系统重要的生产过程和设备，如垃圾料斗、焚烧炉炉膛、汽包水位和垃圾吊车等将采用工业电视监视。摄像机安装于现场，彩色监视器集中安装在中央控制室中。垃圾吊车的监视画面可同时在中控室和垃圾吊车控制室的彩色监视器上显 示。1.1.3.3 电气设备监控系统为使垃圾焚烧发电厂具有较高的自动化水平，

13、在中央控 制室内的值班人员，通过操作站上的显示画面，对电气设备 进行监视和操作。一些电气设备，如各种泵、风机、传动装置的电机控制 电路与主回路的电气装置需要安装在电气控制室内（即 MCC ），电机的运行状态（起、停、故障、电流）在MCC柜与中央控制室的操作站上均能监视与操作。主要电量参数显示，电气工种应选用智能型仪表向中央 控制室送出标准信号或进行通讯。1.1.3.4 保护和联锁系统当分散控制系统发生全局性或重大故障时，为确保机组紧急安全停机防止事故的扩大，应设置下列独立于 DCS 的 紧急事故操作手段：a. 垃圾焚烧炉 -余热锅炉紧急跳闸b. 汽机紧急跳闸c. 发电机紧急跳闸d. 汽包事故放

14、水门e. 汽机真空破坏门f. 直流润滑油泵g. 交流润滑油泵h. 发电机灭磁开关i. 工艺要求的其它保护及联锁保护项目将根据相关设备的要求、工艺系统的特点、安 全运行的目的和自动化控制系统的配置而定。1.1.4 电源与气源采用符合仪表和控制系统用电要求的电源。电源冗余配 置且互为备用，能够实现自动无扰动切换，电源容量为系统 容量的 1.5 倍以上。仪表和控制用电配置不间断电源，不间断时间维持 30 分钟。仪表气源品质与压力将符合各相关规定和要求，并设置 专用气罐以便维持 15 分钟的用气量。1.1.5 仪表选型 所有仪表的选型以满足技术条件为先导，在重视质量、 精度和寿命的前提下，适当考虑经济

15、性。1.1.5.1 工业电视系统与大屏幕 在中央控制室和抓斗控制室配置 CCTV 系统。分别在中 控室和垃圾抓斗控制室控制工业电视。监视电视具有不同画 面切换、固定画面显示及多幅画面显示等功能。在中控室设大屏幕投影系统，采用先进的、全数字化处理的 DLP 投影技术显示； 在主厂区入口处设置公众显示屏， 该屏为双基色 LED 显示屏，实时显示本厂的烟气排放情况和 排放指标。1.1.5.2 现场仪表温度测量1）选用符合 IEC 标准且为电站设计的热电偶、热电阻 测温元件。热电偶、热电阻的信号直接进入 DCS 的输入模件， 在模件内实现冷端温度补偿和线性化处理。2）联锁保护用温度信号一般选用温度开关

16、或电接点双 金属温度计。3）就地温度显示选用双金属温度计。压力测量1）选用智能型压力、差压变送器。2）联锁保护用压力信号一般选用压力开关或电接点压 力表。3）就地压力显示，选用弹簧管压力表，膜盒式压力表， 膜片压力表。流量测量根据被测介质的性质，对于汽水流量采用孔板、喷咀测量（变送器采用电容式差压变送器） 、其他介质流量可选用 机翼式流量测量装置、 威力巴、 电磁流量计、 超声波流量计、 金属管转子流量计等。物位测量1）液位测量一般选用差压液位变送器，常压容器选用 静压式液位变送器；2）液位信号测量可选用磁性浮子液位开关；3）固体物位选用超声波物位计；4）料位信号测量选用射频导纳料位开关或超声

17、波料位 开关，音叉料位计等。分析仪表1）烟气排放监测。 为了确保烟气的排放指标符合国家标准，每条焚烧线设 一套烟气和粉尘监测仪表。在线检测烟气中的HCL 、SO2、CO2、NOx、CO、O2、H2O 和粉尘等的含量。本厂将设置足 够的接口以便将有关检测数据输送至当地的环保部门；2）PH 值，电导率测量应选用可靠性高的，精度高的智能型进口产品；3）含氧量测量选用进口或国产优质氧化锆分析仪；4）沼气检测选用优质的红外气体分析仪。调节阀1）选用进口或国产的优质气动薄膜调节阀或电动调节 阀作为调节回路的执行元件，需要联锁动作的气动调节阀应 配有闭锁电磁阀。重要的调节如锅炉给水、旁路减温减压等 选用进口的电力行业广泛采用的知名品牌的阀门。2）执行器应配备手轮。3）风门和其他一些阀门采用国内先进而且成熟的电动 执行机构。变频器为了达到更好的控制精度并且节省电能，选用变频器来 调节电机的转速进而控制送、引风机风量，泵出口流量等。汽机前压调节采用智能型电子式控制装置，它既能执行汽机的前压、 转速、功率等调节功能又能