DCS在垃圾焚燒爐點火系統改造中的應用

汪嘉濤

杭州綠能環保發電有限公司，浙江 杭州 310053

1 研究背景及問題描述

我公司采用從日本進口的三菱——馬丁逆推爐排。原點火系統中包括主燃燒器和輔助燃燒器兩套點火設備，主燃燒器主要用于啟升爐點火，輔助燃燒器多用于日常運行過程中的補燃操作。

由于原點火系統使用電動調節閥來控制噴油量的大小，很難適應實際噴油量的調節需求，使得運行人員需要前往現場進行就地手動操作，延長了補燃時間，增加了對爐溫調控的操作難度。

為了解決該問題，生技部決定采用自動化技術對已有點火系統進行改造以滿足生產運行的需求。

2 改造方案的設計及實施

2.1 技術平臺的選擇

公司擁有和利時DCS系統（MACSⅡ）以及三菱、西門子PLC系統，綜合考慮到前期設備投入以及后期維護成本的問題，決定將點火系統的自控部分整合到DCS系統中。

和利時的MACS系統是大型數據采集監控SCADA的計算機系統，具有數據采集、控制運算、控制輸出、設備和狀態監視、報警監視、遠程通信、實時數據處理和顯示、歷史數據管理、日志記錄、事故順序識別、事故追憶、圖形顯示、控制調節、報表打印、高級計算、以及所有這些信息的組態、調試、打印、下裝、診斷等功能。選擇該系統作為點火系統的自動化技術平臺完全適用。

2.2 工藝設計

由于原輔助燃燒器位置較高，補燃效果不佳，而主燃燒器又無法達到快速補燃及精確控制噴油量的要求，故決定停止使用原輔助燃燒器，對主燃燒器進行技術改造。我們為了使新的點火系統簡單可靠，在工藝上采用點火燃燒器的燃油量、霧化風量、燃燒風量進行分段調節的方案；控制上采用DCS系統遠控和電氣開關就地控制相結合的方式；設備上采用閘閥、針形閥、電磁閥等易采購、易維護的組件。

2.2.1 重要組件說明

閘閥：負責調節油槍霧化壓縮空氣流量。電磁閥：負責控制油槍壓縮空氣。針型閥：在油管路上起節流作用。電磁閥：負責控制油回路。風門調節擋板：調節助燃風機供風量。

2.2.2 自控聯鎖關系

燃燒器控制系統與鍋爐引風機聯鎖，當“燃燒引風聯鎖”投入時，若引風機跳閘，則燃燒器的電磁閥及風機自動關閉。燃燒器的風機、3#、5#、6#電磁閥依次聯鎖；當風機跳閘后，其余3個電磁閥將自動關閉。

2.2.3 補燃工況下的操作流程

啟動助燃風機并打開霧化空氣后，根據需要打開相應的油回路電磁閥，實施補燃操作。

2.3 方案實施

依據上面的工藝設計，將方案實施過程分為軟件及硬件兩個部分。

2.3.1 軟件方面

MACS系統給用戶提供的是一個通用的系統組態和運行控制平臺，應用系統需要通過工程師站軟件組態產生，即把通用系統提供的模塊化的功能單元按一定邏輯組合起來，形成一個完成特定要求的應用系統。系統組態后將產生應用系統數據庫、控制運算程序、歷史數據庫以及監控流程圖等。

首先按照工藝設計要求畫出電氣邏輯圖，然后進行系統設備組態和數據庫組態，將新增設備以及各類點信息添加到DCS系統中。在完成數據庫組態后開始算法組態，在方案頁定義局部變量和全局變量，利用順控、手操器、定時器、開關報警等邏輯功能模塊實現對點火系統的流程控制和狀態監視。再進行圖形組態，制作面向操作人員的圖形界面，通過背景圖定義和動態點定義，顯示其實時值或歷史變化情況，并把圖形文件連入系統，實現圖形的顯示和切換。最后經過系統聯編形成系統庫和安裝文件，通過網絡下裝到服務器和操作員站。

2.3.2 硬件方面

首先對油路、氣路、電纜進行改造和鋪設工作，然后根據圖紙安裝各類閥門和風機，再進行電氣及控制回路的接線，最后實施調試驗收工作。

3 實施效果評價

3.1 快速補燃

當爐膛溫度開始下降并接近850℃時，原點火系統至少需要10min～15min時間，才能改變爐溫的下降趨勢，使溫度開始回升，而經過技術改造后的新點火系統完成點火操作僅需不到1min時間，使爐溫開始回升所需的時間一般在3min左右，極大的提高了運行人員的工作效率，為確保爐膛溫度指標符合國家環保要求奠定了堅實基礎。

3.2 爐膛溫度穩定性

公司為加強運行管理專門設立了爐膛溫度穩定性指標，來評定垃圾焚燒運行狀態是否穩定，具體標準如下：

爐溫穩定性系數<45為優秀；45<爐溫穩定性系數<50為良好；50<爐溫穩定性系數<55為及格，55<爐溫穩定性系數<60為差。

公司各班組爐膛溫度穩定性系數比對表

2011年1月份點火系統改造完畢，現與2009和2010年的同期相比，可以發現2011年1、2月份各值的月度平均爐溫穩定性系數明顯優于前兩年同期，這就證明了將DCS自動化技術應用于點火系統控制能明顯改善垃圾焚燒爐的燃燒情況，提高爐溫穩定性，對穩定生產運行起到了十分積極的作用。