自动化技术助解垃圾围城困局
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇自动化技术助解垃圾围城困局范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：本文描述了垃圾焚烧发电厂的特点和组成，并介绍了电厂新型系统的发展方向、特点及现场总线的应用，并结合垃圾焚烧发电厂的工程实际，简单介绍了Siemens公司的Simatic PCS7控制系统在垃圾焚烧发电厂的应用。
关键词：垃圾焚烧发电厂；焚烧炉；控制系统；Profibus；
中图分类号： TM62 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
中国近年来城镇化发展迅速，造成城市生活垃圾激增，而垃圾处理能力相对不足。我国的城市已陷入垃圾的包围之中，据统计，我国历年垃圾的堆存量达60多亿吨，占用的土地面积超过5亿平方米，近200座城市发展到无适合场所堆放垃圾，量大面广的城市生活垃圾造成城镇严重的社会问题， 这些垃圾污染水质、土壤、大气，传播疾病，影响人类的生成环境，这些垃圾还侵占了大量的土地，严重影响了城市环境和社会可持续发展。如何将这些垃圾做到减量化、无害化、资源化处理，成为社会普遍关注的问题。因此我们必须按照全民动员、科学引导，综合利用、变废为宝，统筹规划、合理布局，政府主导、社会参与的原则，综合运用法律、行政、经济和技术等手段，不断提高城市生活垃圾处理水平，创造良好的人居环境。
二、工艺介绍
城市处理垃圾的传统方式是填埋。在城市规模较小时，垃圾产量有限，填埋显然是最简便易行的处理方式，因而也是目前大多数城市处理垃圾的方式。
目前国际公认的垃圾处理原则首先是减量化,其次是资源化,最后是无害化。首先要从源头上减少城市生活垃圾的产生。然后逐步推行垃圾分类，当前重点推进有害垃圾和餐厨垃圾的单独收运、处理。推广废旧商品回收利用、焚烧发电、生物处理等生活垃圾资源化利用方式。
焚烧处理城市生活垃圾与填埋相比，其优势是非常明显的。 (1)占用土地有限； (2)处理周期短； (3)采用先进的燃烧方式和工艺设备，可以将环境污染物的排放控制在一定的水平内； (4)将垃圾中的热能转化为生活和工业中能够利用的二次能源（每吨垃圾可发电300度左右），节约了能源，为城市的可持续发展提供支持； (5)垃圾焚烧后转化成灰渣，对于燃烧方式，比如循环流化床锅炉，燃烧生成的灰渣具有很好的活性，可以作制造建筑材料的原料。综上所述，焚烧处理工艺使垃圾变废为宝，实现实现了物资的再生利用，使因垃圾产生的问题得到圆满解决。
国务院制定的国家“十二五”规划首次明确提出垃圾分类，将垃圾作为一种资源来加以利用，是国家环保政策的一大进步。作为生活垃圾资源化利用的主要方式，垃圾焚烧发电将在“十二五”期间获得国家层面的大力推广。如果全国600座城市，每个城市上马两个1000吨/日处理能力的垃圾焚烧项目，平均一个城市要投入4亿元，全部600座城市垃圾焚烧市场规模将在2400亿元左右。国务院还提出加大政策支持力度和税收优惠政策。因为目前，垃圾处理业的成本不低，即便在政府的补贴之下，也是利润微薄。垃圾处理业的收入来自两块，一块是政府对每吨垃圾的补贴，另一块则是垃圾发电带来的电价补贴
目前垃圾焚烧主要是有采用三种炉型：炉排式垃圾焚烧炉、流化床垃圾焚烧炉、回转窑焚烧炉。其中炉排式垃圾焚烧炉与流化床垃圾焚烧炉主要用于处理城市生活垃圾，而回转窑焚烧炉则主要用于处理医疗垃圾与有毒的工业废弃物，不配置汽轮发电机，控制系统相对简单,在这里就不详细介绍。
机械炉排焚烧炉应用历史长久，技术成熟，在国外和国内都有广泛的业绩，全球垃圾焚烧处理行业绝大多数均采用该技术。但是炉排炉垃圾焚烧设备有很大的缺点，难以胜任目前大中城市迅速增多的大规模垃圾处理工作。主要问题如下：
1．城市垃圾不可燃物质含量大，发热值低，必须喷油助燃，在原油价格涨升后，运行成本高。
2．炉排炉的燃烧方式，决定了垃圾与助燃空气的混合作用很弱，远达不到将垃圾进行彻底燃烧的要求。
3．炉排炉垃圾焚烧容易导致二次剧毒污染物二恶英的产生。
4．炉排炉燃烧产生的炉渣活性差，难以综合利用。
循环流化床不设炉排，以惰性物取代，不用原油作原料，而用煤作为辅助燃料，在炉内铺设一定厚度、一定粒径范围炉渣作为床料，通过底部布风板鼓入一定压力的空气，将床料吹起、滚动、搅拌、翻滚，被吹出炉膛的高温固体颗粒通过旋风分离器和返料器被送回炉膛，形成炉内物料的平衡，加上焚烧炉内含有一定量的炉料，炉内气固流体强烈混合，垃圾入炉即和炽热炉料充分混合，垃圾从加热、干燥到燃烧全过程完成迅速，床内蓄热量大，着火条件好，燃烧稳定性好。
垃圾焚烧发电厂的整个工艺系统由垃圾破碎系统、垃圾给料系统、辅助燃料供应系统、循环流化床垃圾焚烧系统、烟气净化处理系统、排渣系统、灰渣综合处理系统、汽水系统、仪表控制系统、化水系统、电气控制系统、汽轮机及发电系统、空冷系统及电厂接入系统等组成。
下面第三部分将主要以循环流化床垃圾焚烧工艺为例介绍其自动化控制系统的实现。
三、自动化控制系统
除了先进的垃圾处理工艺，一套性能卓越的自动化控制系统是保证垃圾焚烧发电项目稳定、经济、环保运行的重要手段。
自动化控制系统在设计理念、系统配置、控制要求上应完全满足工艺的要求，按照分散控制，集中操作管理的原则，建立一个操作维护方便、安全可靠和高性价比的分布式控制系统，可以全面有效地监控全厂生产流程。不但可以减少整个控制系统的成本，分布式系统的更大的灵活性保证了垃圾焚烧发电的可操作性和管理的灵活性。从国内已经正式投运的垃圾焚烧电厂的情况看，分布式控制系统的选用是垃圾焚烧电厂最佳的选择方案。
1、控制方式
在集中控制室内以彩色CRT、键盘作为主要的监视和控制手段，实现炉、机、电集中的监视和控制，还应设有紧急按钮，以便在DCS出现故障时，能进行紧急停炉、停机操作，并使炉内垃圾燃尽。在集中控制室设置有工业电视监视系统，对锅炉汽包水位、垃圾卸料区的操作和对焚烧炉内燃烧过程等进行监视。 对于辅助系统如称重地衡系统、垃圾池抓斗、化学水处理、除灰系统等，在就地设有独立的控制设备和人机操作接口，用于调试、启动和异常时在就地进行监视和操作。也可采用通信方式将辅助系统的上位机远距离设在集中控制室，在集中控制室内进行监视和操作。
2、控制系统组成
分散控制系统(DCS)主要由控制站、数据通讯总线和人机接口设备构成。具体包括启动燃烧器及辅助燃烧器系统、焚烧炉燃烧控制系统(SIGMA)、烟气连续测量监视系统、汽轮机控制系统、汽轮机紧急跳闸系统、汽轮机安全监视系统及辅助系统(化学水及废水处理控制系统、垃圾抓斗控制系统、除灰控制系统等。（一）焚烧炉燃烧控制系统(SIGMA)为垃圾焚烧发电厂自控系统的核心部分，该系统运行的好坏将直接影响焚烧炉的运行状况和蒸汽产量，进而影响发电机组的发电量。该系统一般由垃圾焚烧炉生产厂家自己配供，其功能由单独的PLC来实现，并能与DCS通讯，通过DCS的CRT进行监控。
燃烧控制系统包括以下子系统：
1）炉膛温度控制
在锅炉起动阶段由于不投垃圾，不存在850℃/2S控制要求；当垃圾投入后以焚烧垃圾为主，煤量就可以根据炉膛温度逐步减少，作为辅助燃烧参与炉膛温度的调整，此控制方案充分体现了垃圾焚烧炉的特点与设计意图。通过对炉膛出口烟温及其变化率的计算，由给煤机管理模块来实现对炉膛温度的控制。