圾焚燒發電廠PLC控制系統的應用

　　城市生活垃圾、工業垃圾、醫院衛生廢棄物、淤泥和廢橡膠輪胎等垃圾焚燒處理技術，利用垃圾焚燒的余熱發電，變廢為寶，將是今后環保技術的一個重要發展方向。這種垃圾焚燒日處理廢物能力為1～350t，余熱鍋爐的熱容量小，發電機組小，一般為20兆瓦以內。因此，垃圾焚燒發電廠的控制系統比大型電廠簡單得多。一般來說，大型電廠的主機控制系統是無法采用PLC來控制的，只有一些輔機系統才能夠使用PLC。但是，隨著現場總線技術及微處理器性能的突飛猛進，高檔PLC集散控制系統已經成功應用在中型及較復雜的控制領域中，例如，垃圾焚燒發電廠就可以使用高檔PLC控制系統，這樣可以大大降低控制系統的成本。

　　本文將介紹廣東省南海市垃圾焚燒發電廠PLC控制系統，此控制系統由珠海市廣東亞仿科技股份有限公司成功開發，并一次成功投入生產運行。

2 控制系統總體方案介紹

制系統采用Siemens S7-400系列PLC，Siemens公司的S7-400系列PLC是90年代推出的S7系列中的大型機型，具有完善的功能和強大的通訊能力，特別是總線國際標準之一的Profibus，得到很多廠家的支持，非常有利于分布式控制系統的使用，Profibus-DP總線的通訊速率可達12Mbps。S7-417H雙機熱備系統和ET200M分布式I/O組成的Profibus-DP總線網構成切換結構，實現故障時的無擾動自動切換，可用在安全性能要求極高的控制系統中。但是S7-417H雙機熱備系統造價相對昂貴，為了減少硬件投資，可以選用軟件雙冗余（用416CPU進行雙機熱備），采用分布式I/O的Profibus-DP現場控制總線，上位機與PLC之間采用OSM/ESM環形100兆工業以太網光網進行通訊, 上位機采用Intouch7.1組態軟件進行系統組態。該廠的垃圾焚燒工藝引進美國Basic公司的專利技術，采用四級脈沖爐排，各項指標均達到國際環保要求, 一期日焚燒處理垃圾200t。該工藝技術在我國具有實際推廣的應用價值。

（1） 工作原理

　　垃圾經自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入爐排，爐排在脈沖空氣動力裝置的推動下拋動垃圾，垃圾與爐排片上的均勻氣孔噴出的助燃空氣混合燃燒，燃燒產生的熱量由余熱鍋爐回收。余熱鍋爐產生的高溫高壓水蒸汽推動汽機發電，燃盡后進入灰渣坑，由自動除渣裝置排出。由主燃燒室揮發和裂解出來的煙氣進入第二、三級燃燒室，進行進一步燃燒，使煙氣的溫度高達1000℃，煙氣在此停留時間不少于2s, 使有毒的煙氣迅速分解，后經煙氣處理設備及除塵設備（電除塵、布袋除塵）處理合格后排入大氣。

（2） 環保發電廠主要設備

① 焚化爐鍋爐2臺，每臺主要的技術參數如下:

垃圾處理量: 8.33t/h
產生蒸汽量: 22.5t/h
過熱蒸汽壓力: 4.0MPa
過熱蒸汽溫度: 400℃
爐膛溫度: 980℃
給水溫度: 145℃
② 汽輪機發電機組一套，主要的技術參數如下:

主蒸汽壓力: 3.9MPa
主蒸汽溫度: 390℃
③ 發電機主要的技術參數如下:

功率: 12000kW
出線電壓: 10.5kV
頻率: 50Hz
額定轉速: 3000r/min
功率因數: 0.8
勵磁方式: 無刷勵磁系統
④ 煙氣處理系統兩套

⑤ 配套電氣供配電系統

　　該PLC集散控制系統I/O點數有3000余點，其中模擬量300余個。全廠的PLC集散控制系統圖如附圖所示。

附圖 全廠PLC集散控制系統圖

3 上位機監控系統配置

　　系統共設4臺操作員站，1臺工程師站。其中2臺操作員站用于爐側設備的監控，包括焚燒爐、鍋爐兩套系統，煙氣脫硫系統，除灰系統;另2臺操作員站用于機側設備的監控，包括汽機系統、制給水系統、廢水處理系統、電氣及其它部分。爐側的兩臺操作員站和機側的2臺操作員站均為雙機熱備。爐側和機側的操作員站之間功能獨立，不能互換操作。工程師工作站，進行系統軟件開發組態和警報順序事件記錄，工程師站將能夠作為任一操作員站完成相關控制監測功能。工程師站、操作員站及PLC之間采用OSM/ESM環形100兆工業以太網光網進行互連通訊。操作系統采用中文Windows NT 窗口操作系統。