技术 | 城市生活垃圾焚烧发电厂控制系统概述-北极星火力发电网

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引言：垃圾焚烧技术兴起于西方国家，我国近些年来，在国家政策的推动下，垃圾焚烧技术也在不断完善并取得了长足的发展。城市生活垃圾焚烧发电的过程是将各地区垃圾集中收集起来，统一运送到垃圾焚烧发电厂进行高温焚烧处理。垃圾在高温焚烧下产生高温蒸汽，高温蒸汽推动汽轮机的转动，通过汽轮机的转动产生所需要的电能资源。本文概述了垃圾焚烧发电厂热工控制工艺流程、系统构成、自助控制手段及控制系统配置等内容，为人们了解垃圾焚烧发电作为参考。

一、工艺流程

垃圾焚烧发电厂主要由垃圾焚烧系统、余热利用系统、烟气处理系统、污水处理系统等组成。市区内的垃圾通过垃圾车将生活垃圾运送到发电厂内，第一步准备垃圾，进门前需通过称重计量设备进行称重，然后统一指挥车辆将垃圾卸入垃圾池并充分发酵；第二步焚烧垃圾，通过垃圾抓抓斗将垃圾放入焚烧炉内进行焚烧，焚烧后产生的热量需要经过余热锅炉将其回收，回收后的热量转化为高温蒸汽用于汽轮机发电；第三步处理废物，通过烟气净化系统将废气脱硫脱硝、除尘来去除有害物质后排入大气；将垃圾焚烧产生的炉渣经过筛检后，用汽车送到填埋场进行填埋；收集的飞灰通过烟气系统净化后进行填埋；垃圾渗滤液在场内通过处理达到综合排放标准后，再排放到市政污水管路内。

二、垃圾发电厂自动控制方式

根据工艺流程的特点，可以采用分散控制系统对垃圾焚烧流程、汽轮发电机过程以及热力系统进行集中监控，在中央控制室内主要以显示器、键盘、鼠标等人机交互设备，对焚烧炉、发电机等设备集中进行监控和管理。为了防止分散控制系统出现故障的情况，在中央控制室主控制台上应设置紧急按钮，以便进行紧急停炉、停机操作。在集中控制室采用工业电视监视系统，对运卸垃圾区、焚烧炉燃烧区、锅炉汽包水位等进行监控。对于地衡系统、化学水处理系统、除尘等辅助系统，在操作区域直接设置独立的监控设备和人机操作接口，便于对启动、调整设备和设备异常情况及时对其进行监控和操作。

三、垃圾焚烧发电厂控制系统的构成

垃圾发电厂自动控制系统主要由分散控制系统(DCS)、焚烧炉燃烧控制系统、余热锅炉系统、烟气净化处理系统、烟气连续测量监视系统、辅助车间控制系统等几部分组成。其中辅助车间系统主要包括化学水及废水处理系统、除尘系统、电视监控系统等几部分组成。以下介绍几种重要的自动控制系统。

1、分散控制系统（DCS）

分散控制系统（DCS）的运行模式是以全厂集中监控与各设备操作区域及辅助公用系统的控制相结合的运行系统。其控制系统由操作员站、工程师站、控制站、分布式I/O和数据组成，其控制系统功能有数据采集、模拟量控制、顺序控制等系统功能。

数据采集系统（DAS）利用显示器显示、报警管理、打印和报表、机组在线性能优化计算、历史数据存储和检索以及帮助指导这六项功能，连续采集和处理测点信号及设备状态信号及时提供运行信息给操作员，实现系统安全可靠运行。

模拟量控制系统（MCS）由焚烧线控制系统、烟气处理控制系统、汽轮发电机组及公用部分这三部分组成，其控制系统具有完善的联锁保护功能，其功能是在自动状态下，系统发生故障时，可以将自动方式切换为手动方式。其控制系统保证被控参数在各种运行情况下均不超出允许值，对于在负荷变化的整个范围内都要求控制参数，实现全程控制，以减少运行人员的中间干预。

顺序控制系统（SCS)以程序控制为基础，对焚烧炉联锁控制、焚烧炉炉排的控制、汽机联锁保护等。

2、焚烧炉燃烧控制系统

根据焚烧原理不同，焚烧方法分为机械炉排炉焚烧、CAO气化焚烧炉、热解法等。

机械炉排炉焚烧法工作原理：垃圾进入炉排，垃圾在炉排的推动下经过干燥区、燃烧区、燃尽区，直至燃尽排出炉膛。从炉排下部进入燃烧的空气与垃圾混合，高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，最后烟气通过烟气处理装置排出。特点：炉排要高材质、高加工精度，而且机械结构复杂，设备维护量大。

CAO气化焚烧炉工作原理：将垃圾放入生化处理罐进行分解，筛选后将未能粉化的废弃物进入焚烧炉的第一燃烧室，产生的可燃气体再进入第二燃烧室进行燃烧，高温烟气加热锅炉产生蒸汽。烟气经过处理后排至大气。特点：可以回收垃圾中的有用物质，不足的是单台焚烧炉的处理量小，处理时间长。

热解法工作原理：垃圾在热解装置中受热分解有机质，转化成燃气进入余热锅炉，过热蒸汽进入汽轮发电机发电。特点：炉型结构简单，设备技术成本低。

3、烟气净化处理系统

烟气净化处理系统是对垃圾焚烧过程中产生的烟气以及二次污染物进行净化处理的运行系统。该净化系统必须采用技术性能高的先进设备，确保烟气及有害物质完全得到净化，满足国家地区环保排放标准的要求。同时，在针对二次污染物治理过程中，应与焚烧工艺相互结合，控制污染源的产生，从而降低净化系统的运行成本。现在最常用的处理办法是干法和湿法结合的烟气净化工艺。

4、工业电视监控系统

工业电视监控系统为保证生产的安全性及便于生产管理而在垃圾发电厂内安置的监控系统。首先在卸料大厅、每台焚烧炉都有设置摄像机，对其在集中控制室内的大屏幕下进行监控。其次在垃圾料仓、每台焚烧炉垃圾料斗在垃圾吊控制室内设置监视器，通过切换画面顺序，对不同区域进行监控。最后在厂房屋顶、炉渣料仓、炉渣装载区域和汽轮机区域在集中控制室内设置监视器进行监视。

5、通讯及火灾报警系统

通讯系统是为了方便场内外日常工作联系和生产人员、管理人员而安装的电话系统，其电话系统主要有交换机、分配线设备、电话机等组成。根据国家规定，建立电厂必须要设置一套符合国家安全规定的火灾自动报警系统以及灭火系统，报警系统负责自动探测厂内电气室、主干电缆通道等重要的火灾部位，灭火控制系统主要控制中央控制室、继电器室和通风、空调设施的区域。此外，该系统可以与公共广播系统联合起来，当火警发生警报时，公共广播系统可强制切换为紧急广播系统，自动播报火警警报信息。火灾自动报警系统主要由手动报警按钮、灭火控制盘、感温探测器、感烟探测器、自动报警控制盘和独立电话通讯系统模块组成。

结束语：

过去，由于我国国民经济相对落后，城市生活质量不高，垃圾也比较少，垃圾能燃烧产生热量的物质也少，垃圾都是采用填埋方式进行处理。因此，导致生活垃圾焚烧技术的研究和应用相对较晚，这不仅占用大量土地资源，还导致垃圾里的渗沥液、重金属成分污染地下水及土壤。进入新时代后，我国社会经济稳步发展，人们对环境保护的意识已经上升到一个新的阶段。随着国家的大力支持，很多城市生活垃圾焚烧发电厂已经建成并使用，不过，我国的垃圾焚烧发电厂控制系统还不够完善，还需要借鉴发达国家的垃圾焚烧技术和理论，来完善我国垃圾焚烧发电厂控制系统。

参考文献：

[1]于建辉；我国可再生能源发电的研究与杭州10kv配电网合环问题的研究[D]；浙江大学；2007年.

[2]武晓丽，胡满银，胡光志；垃圾焚烧发电新技术及其发展动向[J]；电力情报；2000年02期.

[3]金军，贾振邦；中国城市垃圾处理处置发展方向[J]；中央民族大学学报（自然科学版）；2005年02期.

[4]杜朝波，李春曦，高建强，黄焕辉；垃圾发电技术的现状及发展前景[J]；锅炉制造；2003年04期.

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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