DCS系统在垃圾焚烧循环流化床热电厂的应用(6页).doc

-DCS系统在垃圾焚烧循环流化床热电厂的应用-第 6 页DCS/SIS系统在垃圾焚烧循环流化床电厂的应用 上海电气环保南通区域垃圾焚烧热电联产项目1引言：近年来，随着中国城市化进程的加快，垃圾污染日益严重，处理不当将会制约城市的生存与发展。为此，中国专门制定了全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划，在全国范围内实施垃圾处理收费制度，并进一步加大了对垃圾发电的政策支持力度。由于垃圾焚烧发电技术具有高效率处理生活垃圾、节约能源、建设周期短以及有利于环保等特点，同时循环流化床锅炉是值得采用的新锅炉工艺，具有燃烧效率高，适应性广，燃烧强度高等特点，所以 CFBB 焚烧垃圾发电厂，既能很好解决城市生活垃圾问题，又能适当缓解近年来的能源危机问题。 2项目简介：该项目由上海电气环保热电（南通）有限公司以BOT方式建设，位于如皋港经济开发区内，占地120亩，日处理城市生活垃圾1500吨。该项目的服务范围为南通市、如皋市、通州市、靖江市的城市生活垃圾。同时可以对开发区内的各种固体废弃物就地处理；垃圾焚烧发电厂采用先进的烟气处理装置，从而保障大气质量；垃圾处理过程中利用焚烧技术发电并网；焚烧发电厂产生的余热又可以作为园区工业、生活用热的来源；这样，从垃圾处理、废气处理到发电、供热都同时解决。跨区域的四个城市共用一个垃圾发电厂，这在国内还是首例。项目自建成正式投产之日起经营年，经营期满后，整体无偿移交如皋市人民政府。该项目应用日处理城市生活垃圾1500t 单台日处理垃圾500t/d并产汽75t/h的循环流化床垃圾焚烧炉3台，配2台15MW抽凝式汽轮发电机组。该项目DCS系统采用上海自动化仪表股份有限公司DCS公司自主开发的SUPMAX800系统，SIS系统采用上海自动化仪表股份有限公司DCS公司自主开发的SUPDATA系统3系统实施介绍：全厂设一个总控制室，采用炉、机、电集中控制方式。对以下内容进行监控：3×500t/d的循环流化床垃圾焚烧炉（额定产汽量75t/h），装机容量为2×C15MW抽凝式汽轮发电机组及其辅助系统等。31 DCS系统介绍DCS系统部分主要完成发电生产过程的监视和控制，包括模拟量控制系统(MCS)、顺序控制系统(SCS)、数据采集系统(DAS)、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）功能. 具体配置分以下几部分：311 上位机配置：10台操作员站进行生产现场的实时监视和管理，其中包括一台值长站，另设两台工程师站进行组态调试等兼做趋势报警服务器312下位机配置：14套I/O控制站完成现场信号采集、工程单位元变换、控制和联锁控制算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果传送到上位机。具体DPU的配置按如下：三台锅炉： 共6对（按每台锅炉2对配置，其中燃烧系统一对，汽水一对）二台汽机： 共4对（按每台汽机2对配置，其中主蒸汽系统、再热蒸汽系统、回热抽汽系统一对，油系统和真空系统一对）公用系统部分： 2对 （减温减压、除氧给水各配置1对）远程循环水：1对远程综合水：1对313配电柜配置：锅炉间一套：汽机间一套仪表电源柜一套1）、DCS的电源分配柜和仪表电源分配柜均能接受由需方提供的二路交流220V±10，50Hz±1Hz的单相电源。这二路电源中的一路来自不停电电源UPS，另一路来自厂用电源。仪表电源分配柜内应配有两路电源自动切换装置。2）、在各个机柜和站内配置相应的冗余电源切换装置和回路保护装置，并用这二路电源在机柜内馈电。3）、在每机柜内配置二套德国威德米勒冗余直流电源，具有足够的容量和适当的电压。每个直流电源都具有在单独运行时负荷率不超过50%的容量。4）、任一路电源故障都应报警，二路冗余的电源应通过二极管切换回路耦合。在一路电源故障时自动切换到另一路，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。5）、每个IO机柜配备二套德国威德米勒冗余直流电源，其中24V系统电源采用11冗余配置方案，5V系统电源采用21冗余配置方案314 软件版本 ：Win2000，supmax800 315 历史站配置：历史站支持网络冗余和工作备用历史站之间的冗余。历史站通过两块的以太网卡同SUPMAX800NET网络连接，当工作的网络出错时，服务器会自动切换到另一条网络，保证系统的稳定性和控制的连续性。通过C网在工作和备用的历史站之间冗余数据。（备：在一个大的系统中，服务器可以采用分布处理方式，以减轻单机的负荷。上面的这些任务可以完全由单机承担，也可以分配给两台或更多的计算机，如图四所示。在这种方式下，服务器的任务被分配到四台计算机，大大减轻了单机的负荷，优化了系统的性能。）315：网络设计方式： 本网络又名为SUPMAX800NET网络，是全冗余的100M高速以太网络，由完全独立的两条网络组成。SUPMAX800NET网络是SUPMAX800系统的主干网，连接了所有的工作站和DPU。SUPMAX800NET符合国际标准IEEE802.3，速率为10M/100Mbps自适应，采用星形拓扑连接方式，采用有源HUB或SWITCH作为中继器。SUPMAX800NET采用上海自动化仪表股份有限公司自主研发的基于IP的SMCP通讯协议，取消实时服务器结构，采用完全对等的方式，减少系统因服务器崩溃造成整个网络瘫痪的风险。本网络拓扑结构如下：316系统控制方案：1）DAS系统：由supmax800现场控制站实现所有I/O信号数据采集，并将运行参数、输入输出状态、操作信息和异常情况等数据实时地提供给运行人员，指导他们安全可靠地操作，同时还进行数据记录和储存，供事故分析信号处理：2）MCS系统：模拟量控制系统由SUPMAX800的以微处理器为基础的分散处理单元（DPU）和I/O模件作为控制系统的硬件，应用模块化算法软件经合理组态，实现MCS各子系统控制功能。这些子系统包括如下：2 1）水调节系统给水调节系统设计为全程给水调节系统，任务是从启动到满负荷正常运行的整个过程中维持汽包水位在要求的范围内。低负荷时（如25以下）通过调节给水旁路调节阀来保持汽包水位的单冲量控制，高负荷时（如28%以上）则通过调节给水主回路调节阀维持汽包水位。由蒸汽流量、汽包水位和给水流量组成三冲量控制系统。二者的切换可自动或手动，且是无扰双向切换。在设计时水位，蒸汽流量经过温压补偿校正，给水流量经过温度补偿校正。22) 主蒸汽温度调节主蒸汽温度控制系统由二级减温调节组成, 采用串级调节，减温器出口温度作为导前温度，过热器出口温度为主汽温度，并作为主调参数，负荷（主蒸汽流量）作为前馈。23)燃烧控制：锅炉指令：根据蒸汽母管压力实际值与设定值比较经PID运算得总锅炉指令，然后按比例分配给每台锅炉指令BD，或者根据总负荷需求按比例分配给每台锅炉BD。热量信号：汽包压力微分乘锅炉蓄热系数与蒸汽流量之和HR热量信号与锅炉指令高选HR_BD,根据锅炉燃料风特性曲线拟合相应风量后，得总风量指令，减去一次风量指令为二次风量指令SAFD。床温控制：床温为主要控制对象，控制策略是当负荷需求变化时，则一次风量变化，一次风量变化直接引起床温变化，床温变化则引起给煤量变化，从而达到床温控制，且满足负荷需求。24）一次风量控制：保证流化且按负荷需求一次风量曲线，微调)。25）二次风量控制：二次风量指令SAFD经氧量校正，为最后二次风量指令，与实际二次风比较经PID运算，调节二次风量。负荷需求不变时，不调一次风，主要通过调节煤来满足床温变化。垃圾量不受控，人工操作。26）料层差压控制：通过排渣(冷渣机转速)来稳定，（风室压力由布风阻力，和料层差压组成，料层差压由风室压力减空板阻力得到，且对应负荷需求）。3）炉膛安全监控系统（FSSS） 执行对供风系统、引风系统、炉膛压力、汽包水位等进行监视，一旦检测到危及系统安全的条件时，立即进行MFT动作，切断主燃料，迫降减温器，并指出首次跳闸原因，并给出声光报警信号，进行有关的联锁动作，以保证锅炉的安全。当出现以下情况时，燃烧系统停止。1 MFT保护逻辑由DCS系统组态完成，触发条件为：A. 手动MFTB. 引风机跳闸C. 一次风机跳闸D. 两台返料风机跳闸E. 炉膛压力高高F. 风室风压高高G. 风室风压过低H. 汽包水位高高I. 汽包水位低低J. 床温连续高高K. 床温连续低低 L.一次风量低低MFT复位： 由热态和冷态不同启动条件经过炉膛吹扫后复位317 对总线协议的支持本系统采用独立的HART协议卡件，可与外部支持HART协议的仪表进行通信。该项目应用超过800点，连接了不同厂家的仪表，可以在远程计算机上对其进行相关数据监测，及零位校正，量程修改等，代替用户亲自到现场，方便实用32 SIS系统介绍火电厂厂级监控信息系统（Supervisory Information System，简称SIS）是为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的厂级监控管理信息系统，本项目整合DCS系统、电气自动化系统，垃圾预处理系统，垃圾吊系统，烟气检测系统，化水系统，烟气净化系统，热网系统共8个系统4531个数据点，对其进行在线监测、计算分析、跟踪查询，提高生产过程运行的质量和效率，节能降耗，增加企业经济效益。3.2.1 安全性：在网络结构设计上将控制系统和管理系统分开，DCS系统通过SIS接口机连到SIS网络，SIS接口机通过1对冗余网卡与DCS系统网络连接，以便实时取得DCS系统数据点，同时，通过另一对网卡讲数据传送到SIS网络。两对网卡的设置，既起到物理隔离作用，确保信息安全，又起到单向传输作用。SIS网络与办公网之间通过硬件防火墙相连，有效防止病毒木马等的入侵。3.2.2 可靠性：数据库服务器采用：部件级冗余stratus ftserver工业标注容错服务器ftserver2000接口机和管理站配置：p4 3G/512M/80GB工控机主交换机与服务器连接配置：两台千兆工业交换机主交换机和子系统连接配置：百兆工业交换机数据库平台：supdata（上海自仪DCS自主研发），数据存储量大，响应时间快、压缩比率高，3.2.3 扩充性：系统平台提供多种数据访问方式如TCPmodbus，串口Modbus，UDP，OPC等3.2.4 网络结构：sis系统采用BS结构，由服务器，管理站，接口机，客户端交换机等连接成故障快速解决的环网3.2.5 应用情况：该SIS系统负责采集dcs系统，电气自动化系统，垃圾预处理系统，垃圾吊系统，烟气检测系统，化水系统，烟气净化系统，热网系统共8个系统4531个数据点。共绘制36数据显示幅画面，10幅趋势画面，12张报表所有画面可以通过web发布 3.2.6 性能计算：SIS系统配置的性能计算模块，包括厂级机组实时性能计算模块，机炉在线耗差分析与操作指导模块，热工参数传感器监测、故障诊断模块，气轮机转子应力及寿命在线管理模块。通过这些性能的准确计算，为机组的优化运行和考核评价提供定量依据和手段。4结束语：该项目基于上海自动化仪表股份有限公司自主研发的DCS/SIS系统,到目前已经连续运行一年多了，目前运行情况良好。为南通区域垃圾焚烧热电厂的稳定高效运行起到的重要作用。