本文描述了垃圾焚燒發電廠的特點和組成，並介紹了電廠新型系統的發展方向、特點及現場匯流排的應用，並結合科遠的工程實施經驗，簡單介紹了科遠NT6000分散控制系統(DCS)在垃圾焚燒發電廠的應用。
1、垃圾焚燒發電機組的特點
近年來，人們對發電機組的環保要求越來越高，垃圾焚燒發電技術在世界範圍內得到了迅猛發展和普遍應用。由於垃圾焚燒發電技術具有高效率處理生活垃圾、節約能源、建設周期短以及有利於環保等特點，我國目前正在逐步加大垃圾焚燒發電機組的資金投入。
隨著科技的發展和人們生活水平的提高，人類對能源的消耗不斷增加，由此到來的環境污染問題也日益嚴重。對能源需求的增加與對污染排放的控制這一矛盾迫使科技工作者不斷尋求高效低污染的燃燒技術，加快新型燃燒裝置及環保設備的開發。降低成本、提高可靠性、降低污染排放成為電力行業的追求目標。
垃圾焚燒發電技術作為傳統行業派生的新行業，由於其燃料主要是生活垃圾等，因此，燃燒過程可以實現垃圾無害化，而且使垃圾容量大幅縮減，清潔環保；垃圾焚燒機組還有建設周期短，節約能源且環保等優點。故該項技術目前越來越受到重視，並得到迅速推廣和不斷發展。
2、垃圾焚燒發電機組的控制系統要求
垃圾焚燒發電機組的主要組成部分有：焚燒鍋爐、餘熱鍋爐、蒸汽輪機、發電機等設備。
同常規的火電機組相比，垃圾焚燒發電中以發電為輔，垃圾燃燒為主。反映在燃燒系統上，燃燒的熱值變化較慢，燃料成份中非可控因素較多，蒸汽負荷的變動較小，壓力的變化較大。因而，對於垃圾焚燒發電，傳統的火電燃燒系統的機理和控制方法並不完全適應於垃圾焚燒發電。垃圾焚燒發電的獨特之處決定了其對控制系統的要求既等同於常規要求，又在常規要求中有著極大的變通性。
1）對分系統強烈的獨立性的要求：
對於垃圾焚燒，以垃圾焚燒為主，發電為輔，在整個控制系統的構成上，獨立性的要求明顯高於常規的火電機組。採用分散式的控制系統，不但可以減少整個控制系統的成本，分散式系統的更大的靈活性保證了垃圾焚燒發電的現實可操作性和管理的靈活性。從國內已經正式投運的垃圾焚燒電廠的情況看，分散式控制系統的選用是垃圾焚燒電廠最佳的選擇方案。
2）對系統網路傳輸特性的高性能、高要求：
現代化的垃圾焚燒發電廠，對信息的傳輸與交換比常規的火電機組更大。採用先進的高速控制網路，對整個控制系統的協調、管理系統的交互運作，都可提供強有力的傳輸網路的支持。
3）對運行成本的迫切的要求：
在垃圾焚燒發電中，對低運行成本的要求集中在兩個方面：①靈活、方便的硬體配置可保證系統的功能性要求與硬體系統的最合理的配合，從而構成最合理的性能價格比；②極低的設備維護成本和系統管理成本，這就要求選擇的自動化控制系統具備良好的可擴充性、開放性（可最大限度的利用現有的成熟的信息資源）和長期工業惡劣場所運行的穩定性和可靠性。
3、NT6000分散控制系統(DCS)在垃圾焚燒發電機組的應用
毫無疑問，對於垃圾焚燒發電機組控制系統的要求是極高的，而科遠的NT6000分散控制系統(DCS)產品能夠完全勝任垃圾焚燒發電機組控制要求，特別是其推出的最新型控制器——T2550能夠完全滿足垃圾焚燒發電機組對於分系統強烈的獨立性的要求。
T2550繼承了科遠自動化產品一貫的高可靠性和易用性，沿著控制系統的最新發展，在系統結構上作了進一步的優化。T2550擁有獨立的冗餘CPU，具有獨立自治能力，摒棄傳統的擴展機座層的概念，進一步提高了處理能力和系統可靠性指標。
與傳統的控制器比較，其具有以下特點：
① 運算速度更快
由於採用獨立機架設計，採用了更強大的處理晶元，T2550的控制周期最快可能達到50ms，脈衝量輸出可能達到10ms。常規控制器，包括T940一般只能達到250ms。T2550是目前市場上處理速度最快的控制器。
② 操作響應速度更快
T2550的控制網路高達100Mbps,操作響應周期可以縮短到1.5~2s，超過技術規範2.5-3S的要求。
③ 可靠性更高
由於每個機架都有冗餘CPU，相比較傳統的控制系統，功能更分散，可靠性更高。T2550採用低功耗和專用晶元,發熱量大大降低,沒有任何轉動部件,對運行環境要求降低，可靠性增加。
④ 增加了在線組態功能
T2550控制器不但可以在下載控制策略，而且可以在線組態。
⑤ 增加虛擬模擬調試功能
T2550控制器增加了虛擬模擬調試功能。
4、工程應用情況介紹
科遠先後在多家垃圾焚燒發電廠成功實施了控制系統工程，以臨沂中環新能源有限公司垃圾發電工程為例，該電廠安裝兩條垃圾焚燒線，日處理城市生活垃圾單台四百噸，年處理29.2萬噸生活垃圾，一台25兆瓦凝汽式汽輪發電機組，母管制。全廠設置一套分散控制系統（DCS）， 以全廠集中操作與各工段分散控制相結合的系統運行模式實現垃圾焚燒發電廠整體生產過程的狀態監視、生產操作、過程式控制制、事件報警、運行聯鎖、安全保護。完成數據採集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）和聯鎖保護（PRO）等系統功能。
垃圾焚燒發電廠的其他生產過程，如焚燒線燃燒控制、煙氣處理系統、汽機數字電調和垃圾吊控制等系統將通過數據通訊方式分別接入分散控制系統（DCS），建立全廠生產運行管理。
根據系統性能價格比儘可能高、系統性能穩定和系統組態維護方便的要求，同時針對本機組的特點和控制要求，經過廣泛調研和論證，最終確定採用科遠的NT6000分散控制系統(DCS)完成其控制功能。此系統在本工程的基本結構為：
系統共配置7台操作員站（其中一台工程師站），6對冗餘的T2550控制器，完全滿足垃圾焚燒發電機組對於分系統的獨立性要求的特點，其中#1～#3控制器主要控制餘熱鍋爐及垃圾焚燒線輔助部分；#4～#6控制器主要控制汽輪機及其輔助設備。系統配置的總I/O點數達1800點左右。系統配置了3台印表機，其中報表印表機1台、圖形印表機1台、工程師站配印表機1台。
機組投產後，運行人員在主控室，就可以完成全廠各部分的控制，包括焚燒鍋爐、餘熱鍋爐、蒸汽輪機等等。該機組的自動化水平在全國的垃圾焚燒發電機組中處於領先地位。
本分散控制系統中，DCS完成全廠邏輯順序控制及所有PID迴路控制。其中, 邏輯順序控制分以下幾個部分:
(1) 1-2-3級吹掃:其目的是為了確保1-2-3級燃燒室風煙系統相關設備正常且通道暢通，是爐膛保護要求的重要操作之一；
(2) 風機啟動；
(3) 焚化爐—鍋爐吹掃:其目的是為了確保焚化爐—鍋爐整個風煙系統相關設備正常且通道暢通，是爐膛保護要求的重要操作之一；
(4) 第二級預熱:其目的是為了提高第二級溫度使其達到設定值，是第一級預熱及第一燃燒室燃燒器投入的前提條件；
(5) 第一級預熱:目的是為了提高第一級溫度使其達到設定值；
(6) 順序停運；
(7) 燃燒器順序點火/停運；
(8) 給料系統自動循環；
(9) 除渣系統自動循環；
(10) 渣坑水位聯鎖控制；
(11) 吹灰系統順序控制；
(12) 鍋爐保護；
(13) 主燃料跳閘；
(14) 料油跳閘；
(15) 正常發電模式；
(16) 孤網運行模式；
(17) 汽輪機故障模式；
(18) 化學水處理控制；
(19) 污水處理控制。
主要PID控制迴路包括：
(1) 爐膛壓力調節系統
此系統為單衝量調節迴路。按系統工藝，爐膛應保持一定的負壓值，故需對引風機進行PI 調節。為防止引風機變頻器運行過大或過小，造成鍋爐熄火，調節系統中引入高、低限幅模塊。
(2) 乾燥爐排溫度調節系統
此系統為單衝量調節迴路。按系統工藝，進入焚燒爐一燃室1#爐排的垃圾含有一定水分，直接影響爐膛溫度，增加1#-2#燃燒器的負擔。因此，從三燃室引入混合煙氣進行乾燥。由於三燃室混合煙氣的溫度較高，故通過調節乾燥風機使乾燥爐排溫度維持在設定的工作範圍。
(3) 再循環煙氣溫度調節系統
此系統為單衝量調節迴路。通過調節再循環風機使四燃室煙氣溫度維持在設定的工作範圍。
(4) 一燃區爐膛溫度調節系統
此系統為條件切換多輸出調節迴路。按系統工藝，焚燒爐一燃室分為起爐運行和正常運行兩個階段。在起爐運行階段，爐膛溫度主要由1#-6#燃燒器的燃油量來控制，通過調節1#-6#燃燒器回油調節閥來維持系統對爐膛溫度的要求。在正常運行階段，爐膛溫度主要靠1#-4#爐排上垃圾的燃燒來維持，通過調節1#-4#爐排的排風調節閥 (送風機轉速一定，排風調節閥可調節送風量)來控制1#-4#爐排上垃圾的燃燒，從而達到系統對爐膛溫度的要求。此調節過程將直接影響爐膛負壓，為防止爐膛負壓的減少對系統的影響，當爐膛負壓突破一定值時(如小於1kpa)，對排風調節閥限幅。
(5) 鍋爐汽包水位調節系統
此系統為三衝量調節迴路。通過採用給水流量、蒸汽流量和汽包水位主信號一起對給水調節閥進行PI調節，使汽包水位保持在設定範圍內，以適應鍋爐的蒸發量。
(6) 過熱蒸汽溫度調節系統
系統將減溫器后蒸汽溫度作為前饋信號引入調節，與過熱蒸汽溫度主信號一起對減溫水調節閥進行PI調節。
(7) 汽機前壓調節系統
此系統為條件切換輸出調節迴路。正常發電時，利用汽輪機與旁路系統平衡配置，通過汽輪機同步控制器調速汽門來調節主汽門前壓力，使其穩定在工作壓力上下。當發電機甩負荷時，控制旁路蒸汽調節閥，退出自動狀態。
(8) 減溫減壓器溫度調節系統
減溫減壓器共有兩項調節任務:調節噴水量維持減壓后蒸汽溫度在工作範圍內;調節減壓閥的開度維持減壓后蒸汽壓力在工作範圍內。
本調節系統通過減溫水調節閥來調節減溫減壓器后溫度，使其穩定在工作溫度上下。
(9) 減溫減壓器壓力調節系統
此系統為條件切換輸出調節迴路。在低負荷狀態時，本調節系統通過調節蒸汽旁路調節閥來維持減溫減壓器后壓力，使其穩定在設定工作範圍內。當處於甩負荷狀態時，調節系統來調節蒸汽調節閥。
(10) 低壓分汽缸壓力調節系統
此系統為雙調節器條件切換單輸出迴路。低壓分汽缸的蒸汽在正常發電模式下來自汽輪機的抽汽;當發電機處於甩負荷狀態或汽輪機故障狀態時，則來自於主蒸汽經減溫減壓器后的一部分蒸汽(而另一部分蒸汽則進入高壓冷凝器)。本調節系統根據系統要求，通過調節蒸汽調節閥來安全合理的分配這兩部分蒸汽。
當高壓蒸汽冷凝器的壓力小於0.2Mpa時，調節系統通過調節蒸汽調節閥來維持低壓分汽缸壓力，使其穩定在設定工作範圍內。當高壓蒸汽冷凝器的壓力大於0.2Mpa時，調節系統通過調節蒸汽調節閥來維持高壓蒸汽冷凝器的壓力，使其穩定在設定工作範圍內。
(11) 除氧器液位調節系統
此系統為條件切換輸出調節迴路。正常發電模式時，大量的凝結水由凝汽器通過低加直接送回到除氧器，不通過疏水箱，除氧器的補給水通過調節進水調節閥，實現除氧器液位的恆定。當汽輪機故障狀態時，大量的凝結水從高壓冷凝器聚到疏水箱，除氧器的補給水則通過疏水箱輸送，除氧器液位通過調節進水調節閥，實現液位的恆定。
5、結束語
隨著垃圾焚燒發電技術的迅速發展，控制系統性能的不斷提高，可以預見，科遠NT6000分散控制系統(DCS)在垃圾焚燒機組控制領域具有廣闊的應用前景。隨著對現場匯流排控制系統（FCS）的了解和研究的深入，智能化現場儀錶和設備將應用到電廠，構成完整的FCS，會進一步提高垃圾焚燒發電機組的自動化和管理水平。
