垃圾焚烧炉工艺

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1、 城市垃圾焚烧发电厂城市垃圾焚烧发电厂 DCSDCS 控制系统控制系统 设计说明书设计说明书 目目 录录 1设计目的和工艺说明设计目的和工艺说明.5 1.1 垃圾焚烧部分.5 1.1.1 焚烧炉工艺.5 1.1.2 烟气污染物处理设备及技术.6 1.1.3 结论.7 1.2 公共部分.7 1.3 汽轮机部分.8 1.3.1 调节系统8 1.3.2保安系统8 1.3.3汽轮机工艺控制设计9 1.4 电力监控部分.10 1.4.1 电力设备监控与操作11 1.4.2 数据采集与监测.12 1.4.3事故追忆功能.12 2系统结构系统结构.12 2.1概述12 2.2系统结构14 2.2.1概述.1

2、4 2.3项目结构14 2.3.1工厂层级定义.14 2.3.2项目控制区定义.15 2.3.3权限管理.18 2.3.4消息报警功能.18 2.3.5归档设置.19 2.3.6程序运行速率.20 3命名规则命名规则.20 3.1层级文件夹20 3.2CFC 20 3.3位号(TAG)命名规则.21 3.4操作台和计算机命名21 3.5AS 站命名22 3.6机架 DP 地址定义.22 3.7I/O 机架命名23 3.8机柜命名规则23 3.9交换机命名24 3.10OLM 光电转换器24 3.11网线电缆24 3.12终端总线计算机 IP 地址 24 3.13系统总线计算机 IP 地址 25

3、 3.14MTA.25 3.15安全栅命名26 3.16安全继电器命名26 3.17硬件通道符号名27 3.18MAC 地址定义27 4操作界面操作界面.27 4.1总貌区域29 4.2工作区区域31 4.3系统功能栏32 4.4操作员通过以下按钮集来实现标准消息列表。33 4.5组显示34 4.6趋势图35 4.7趋势组36 4.8系统操作37 5静态画面静态画面.39 5.1概述39 5.2画面层级定义40 5.3颜色约定40 5.4线型约定40 5.5字体及颜色定义40 5.6概论42 5.7通用设置42 5.7.1PID 参数42 5.7.2监测块参数 - Measurement Pa

4、rameters 42 5.7.3Tool-Tip 文本.42 5.7.4流程画面动态元素刷新速率.43 5.7.5工程单位.43 5.7.6动态数据格式.43 5.8项目库 - 控制回路的定义.44 5.9动态图标库45 5.9.1模拟量监测.45 5.9.2累计量.49 5.9.3PID控制50 5.9.4手动控制回路.58 5.9.5数字量监测.59 5.9.6数字量控制.59 5.9.7阀.61 5.9.8马达/泵64 1设计目的和工艺说明设计目的和工艺说明 众所周知，城市垃圾焚烧发电厂的建成和投入使用可极大地解决城市地区的垃圾堆积和环 境污染问题，采用生活垃圾焚烧发电的方式既可有效解

5、决生活垃圾污染问题，又可实现能源 再生。本控制系统可靠有效的设计完全能满足垃圾焚烧发电的需要，保证垃圾焚烧发电厂的 安全、稳定运行。本文主要介绍城市垃圾焚烧发电厂DCS 控制系统在垃圾焚烧发电厂的应用， 并对工艺流程和控制功能的设计思路进行详细的阐述。 1.1 垃圾焚烧部分垃圾焚烧部分 锅炉出口烟气污染物的浓度，主要取决于生活垃圾的成分和焚烧工况的控制。在 相同的焚烧工况下，生活垃圾中含有经焚烧能产生相应污染物的物质越多，则锅炉出 口烟气污染物产生的浓度越高，例如含氯塑料的含量越高，则锅炉出口烟气中 HCl 气 体的浓度越高。在生活垃圾未完全分类收集的情况下，只有采取最佳的焚烧工况， 尽量减小

6、锅炉出口烟气污染物的浓度。影响锅炉出口烟气污染物浓度的焚烧工况包括 炉膛负压、炉膛温度、空气过量系数，烟气在高温、低温区域停留的时间，炉内气体 的湍流度等。 1.1.1 焚烧炉工艺 城市垃圾焚烧发电厂装备 2 条 300t/d 生活垃圾焚烧生产线，日处理生活垃圾 600t。2 台垃圾焚烧炉都从日本荏原公司引进，采用液压控制的双列顺推阶梯式炉排 系统，每列炉排又分成 4 个区，第一区为干燥区，第二、三区为焚烧区，第四区为燃 尽区。每个区都是相互交叠的固定炉排与可移动炉排组成，一次风从炉排下方吹人提 供垃圾焚烧需要的氧气并冷却炉排，这种炉排结构能使垃圾翻动、破碎并与氧气充分 接触。自动燃烧演算装置

7、（ACC）能够根据焚烧炉内的焚烧工况，自动调整每个区的 炉排速度与一次风量、一次风压达到最优比例，保证生活垃圾的完全燃烧，释放出大 量的热量能使整个炉膛保持在较高温度（850以上），有效的减少 CO、有机污染物 等各类污染物的生成。为了保证剧毒的有机污染物得到充分分解，日本荏原公司在焚 烧炉的出口设计了很长的绝热水平烟道，使得烟气在 850以上的停留时间超过 2s， 并且在这个烟道的人口处布置二次风（风温可调解）喷口，它能对烟气进行充分的扰 动（3T 控制法）。在二次风口的左右侧墙上方各布置一只助燃燃烧器，在垃圾发热 量较低时，燃烧器自动投人使用保证烟气在焚烧炉的出口处能一直保持在 850以上

8、。 通过采取上述措施，可以使在焚烧过程中生成的有机污染物绝大部分被破坏分解，最 终锅炉出口烟气中有机污染物的浓度得到最大限度的降低。 1.1.2 烟气污染物处理设备及技术 通过控制焚烧工况可以减少烟气污染物生成，但是还需要经过特殊的烟气净化处 理才能达到排放标准。城市垃圾焚烧发电厂采用半干法除酸活性炭喷射滤袋除尘 器的处理工艺，并且配备烟气净化处理自动控制系统及烟气在线监测仪。这样就可以 保证烟气净化处理系统稳定、连续地运行，有效地去除烟气污染物。 在半干式洗涤塔中，雾状的 Ca(OH)2 与烟气中的酸性气体如 SO2、HCI、HF 等经过充 分接触，发生酸碱中和反应，除去绝大部分酸性气体。酸

9、性气体净化处理系统由石灰 浆制备系统、雾化喷入系统、半干式洗涤塔、袋式除尘器等组成。石灰浆制备系统主 要由石灰粉储罐、硝化器、储浆罐、浆泵组成，按照烟气中酸性气体浓度的大小连续 提供合适浓度（根据烟气在线监测仪监测到的各酸性气体的浓度）的石灰浆。雾化喷 人系统是利用压缩空气，将石灰浆雾化后在洗涤塔喉部喷人。石灰浆的喷人位置在半 干式洗涤塔的喉部，此处烟气流速较高能与石灰浆雾滴充分混合、接触反应，并且一 起向下流动（下进气，反之则为上进气）。洗涤塔的高度决定了反应时间，它不但可 以使石灰浆雾与酸性气体充分反应，达到极高的去除效率，而且还可以把反应产物 （CaSO3、CaC12）中的水分蒸发，成为

10、干燥的颗粒物，其中较大的颗粒从洗涤塔底 部排出，较细小的颗粒随着烟气横向随烟气通过后续的滤袋除尘器时被捕集。这种半 干式的烟气净化处理工艺除了反应效率高，石灰浆利用率高之外，还有反应时间短、 可以获得干燥的反应产物的优点。 1.1.3 结论 采用了炉内控制焚烧与尾部烟气净化处理相结合的措施后，城市垃圾焚烧发电厂 垃圾焚烧系统排放的烟气污染物浓度将可以控制在较低的水平。 1.2 公共部分公共部分 生活垃圾焚烧厂渗滤液成分复杂，含有高浓度有机物和盐分，如果直接回喷至焚烧炉内 焚烧处理，产生的成本折合成燃料计算成本将高达 122m，相比之下，将垃圾渗滤液集中进行 生化处理是一种经济有效的解决办法。据

11、研究，生活垃圾在堆酵 48h 后，实际脱水率为 12 左右，垃圾整体减重可达 20左右。焚烧厂垃圾渗滤液中氨氮含量高，可生化性较差，常给 生化处理带来一定的难度，采用厌氧处理后，渗滤液中一些难降解有机物被酸化水解成易于 生化的小分子化合物，氨氮含量随着苯胺类化合物等的分解还会有一定程度的升高。垃圾渗 滤液中铁、铅、锌、钙的浓度均较高，采用一套合适的工艺对处理效果致关重要。 垃圾渗滤液经过细格栅后，除去渗滤液中的悬浮物及漂浮物，进入调节池，经泵提升至 UASB 上流式厌氧反应器进行厌氧发酵，产生的沼气接至垃圾焚烧炉助燃，污泥脱水后填埋或 焚烧，出水加 CaO 调碱度后自流进入 SBR 反应器。S

12、BR 是一种具有较好的脱氮除磷功能的循环 间歇处理工艺，整个系统经历进水期、反应期、沉淀期、排水期和待机期 5 个阶段，而 SBR 反应器又分为三个区：一区为生物选择器，二区为兼氧区，三区为好氧区。出水流经生物选 择器区，既可提高系统的稳定性，防止产生污泥膨涨，又可发生比较显著的反硝化作用。出 水自生物选择器进入兼氧区和好氧区，该区主要完成降解有机物和硝化/反硝化过程。再经沉 淀期后外排。 1.3 汽轮机部分汽轮机部分 汽轮机控制系统包括调节系统和保安系统。 1.3.1 调节系统 调节系统是为了保证汽轮机组稳定运行和获得运行所需的静态特性；保安系统的作用则是当机 组出现危险工况时，保护机组的安

13、全。 汽轮机的主要用途，是用来驱动发电机发电，向用户输送电能。发电用汽轮机分为凝汽式和中 间再热凝汽式。另有一些型式的汽轮机，除驱动发电机发电外，还在其中某一级或一级以上抽汽， 向热用户供热。这些汽轮机称为热电联供机组或称供热机组。发电用汽轮机具有转速调节系统， 简称调节系统，用来维持机组等转速运行，以保证所提供的电能频率稳定。热电联供汽轮机，除 具有调速系统外，还具有调压系统，用以维持供热抽汽压力的稳定。转速调节和抽汽压力调节是 汽轮机的基本控制策略。 调节系统由测速元件，给定机构放大器和执行机构等环节组成。根据 这些环节功能不同，可将调节系统划分为两部分，即控制器和执行器。控制器的主要任务

14、是完成 控制策略运算，执行器的任务是根据调节器（控制器）的运算结果驱动和定位调节机构。 液压调速系统控制器，由调速器、同步器、放大器、信号分配器等环节组成，控制策略为转速 有差调节。由调速器和同步器给出转速偏差信号，经过液压放大器放大，形成总阀位信号，经过 信号分配器控制各执行器，即油动机，由油动机驱动和定位汽轮机的调节机构，即调节阀。单机 运行时，同步器用来调整汽轮机转速；并网后，同步器用来调整分配给本机的负荷。 为了适应现代汽轮机控制系统复杂的控制策略，数字电液控制系统应运而生。数字电调称为纯电调 或称全电调，简称 DEH。DEH 控制器由微机系统组成，执行器由多个油动机组成的液压执行系统

15、。 1.3.2 保安系统 保安系统是汽轮机控制系统不可分割的部分。各种汽轮机保安系统的组成大致相同，主要包 括超速保护系统、危急遮断系统、挂闸系统和各种试验系统。其中遮断系统与汽轮机监视系统 TSI（Turbine Supervisory Instrumentation System）的遮断信号和其它设备来的遮断信号接口。 1.3.3 汽轮机工艺控制设计 本系统针对的汽轮发电机组采用抽凝式。它的热工检测及控制系统可以分为：模拟量控制系统 （MCS）系统，顺序控制系统（SCS），数据采集系统（DAS）和紧急跳闸系统（ETS），这几 个系统按照目前的计算机的安全系数，可以将这几个部分用一个集散控制

16、系统来完成，通过一个 系统将这几个部分有机的结合在一起，实现功能的统一，减少了维护人员的工作负担。 汽轮发电机组的工艺流程图如下所示。 1.3.3.1 模拟量控制系统（MCS） 在汽轮发电机组中模拟量控制系统中，都是单回路调节控制，一般分为：除氧器水位和压力调 节系统、高压减温减压器的温度和压力调节系统以及低压减温减压器的温度和压力调节系统。 1.3.3.2 除氧器压力调节系统 在除氧器压力调节系统中，机组启动期间使用的是减温减压器来的蒸汽，机组正常运行后使用的 汽轮机的调整抽汽，这样来维持除氧器压力在预先的设定值；在正常运行工况，设定值跟踪除氧 器压力。在除氧器压力调节系统中，除氧器压力测量值与给定值一起送入 PID 中进行运算，运算 结果用来调整除氧器压力调节阀，维持除氧器压力在预先设定值。 1.3.3.3 除氧器水位调节系统 除氧器水位调节系统中使用的水是来自脱盐水，通过调节脱盐水管道上的调节阀来控制除氧器的 水位。除