LN2000DCS在垃圾发电上的应用

广东火电物资集团投资兴建的茂名市永诚生活垃圾焚烧发电项目建设规模为2×55t/hCFB锅炉+2×N12MW汽轮发电机组,设两台除氧器，给水系统采用单母管制系统；控制系统为LN2000分散控制系统（DCS）。

本工程CFB锅炉为单锅筒，自然循环，高温分离异重流化床锅炉，锅炉点火采用柴油点火器，该台锅炉设一只轻柴油燃烧器，以满足锅炉点火及低负荷稳燃的要求。设置一套连续排污及定期排污系统。每台锅炉配有一次风机、二次风机和引风机各1台，返料风机2台（1用1备），螺旋给煤机3台，，双螺旋无轴输送机2台，冷渣机2台，同时每炉配有1套尾气处理装置。

锅炉为南通万达锅炉股份有限公司的循环流化床垃圾焚烧锅炉

锅炉主要技术参数：

●额定蒸发量                55t/h

●过热蒸汽压力             5.3MPa

●过热蒸汽温度              485℃

●给水温度                  150℃

●锅炉保证效率           80%

汽轮机为洛阳中重发电设备有限责任公司生产的次高温次高压凝汽式汽轮发电机组。

  主要技术参数：

●功     率                 12MW

●转     速                 3000r/min

●额定进汽量                48.2t/h

●进汽压力                  4.9MPa（G）

●进汽温度                  470℃

●额定排汽压力              0.0066MPa(G)

LN2000控制水平

运行人员在集中控制室内实现：

l        在少数就地运行人员的配合下，实现锅炉的启、停；

l        实现正常运行工况下的监视和控制；

l        实现异常工况下的报警和紧急事故处理；

l        对其他独立系统如脱硫、除尘控制系统，吹灰控制系统、水处理控制系统、垃圾渗滤液处理系统、CEMS系统等实行在线监视；

LN2000DCS控制系统的功能覆盖范围主要包括数据采集和处理系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）。同时,通过通讯的方式与其他设备传递必要的信息和数据，接受控制系统的统一调度和指挥，形成完整的控制系统。与DCS接口的控制系统和设备是：污水处理系统、电气微保系统、除渣PLC控制系统、脱硫、除尘控制系统，DEH系统、ETS系统、吹灰控制系统、水处理控制系统、垃圾渗滤液处理系统、CEMS系统、输垃圾控制系统等第三方控制系统的通讯接口，并预留MIS系统接口。

本工程机炉采用LN2000DCS分散控制系统完成主厂房内工艺系统的检测和控制。DCS的功能主要包括DAS、MCS、SCS、FSSS、ETS、ECS及机炉辅机控制和联锁、保护等。建立以LCD操作员站为监视和控制中心。运行人员在机炉控制室内，通过DCS实现机组启动，停止，正常运行和异常工况的处理。

LN2000控制方式

本工程为2炉2机母管制机组，采用机炉电集中控制方式。2炉2机、公用系统、电气系统的控制设在一个集中控制室内。操作台由LCD操作员站组成。设置大屏幕。DCS的机柜设在电子设备室，另在输煤控制室设置一处远程控制站。

LN2000控制规模和配置

项目   RTD   TC(K)   AI   AO   DI   DO   SOE   合计   

1#锅炉   43   50   138   36   146   82   14   509   

2#锅炉   43   50   138   36   146   82   14   509   

1#汽轮机   65   11   55   6   150   76   21   384   

2#汽轮机   65   11   55   6   150   76   21   384   

公用部分   26   0   62   17   178   108   0   391   

输煤部分   0   0   22   0   252   140   21   435   

ECS部分   16   0   30   0   200   120   10   376   

合计                               2988   

在集控室内，2炉2机共13台操作员站（包括脱硫的1台、DEH2台），LN2000DCS工控机均为全功能站，可以相互切换，不同的类别相互切换时通过权限设置实现（如汽机和锅炉之间切换，需要比操作员级高的级别才行）。其中2台锅炉设5台(脱硫1台,锅炉DCS3台，输煤1台)；2台汽机设5台（其中汽机DCS2台，公用系统一台，DEH2台）；电气设2台；值长处1台，设为观察站，只能观察，不能操作、修改。若以操作员登陆，可以作为操作员站，若以工程师登陆，可以作为工程师站。电子设备间内还另设DCS工程师站1台。电气的2台操作员站设置在汽机操作员站旁，两台之间可以切换。

集控室内的所有操作台由我公司统一提供，其中值长台3张（一张DCS操作台，一张打印机台，一张大屏幕控制台。）；锅炉、汽机、电气操作台共13张（锅炉5张，含脱硫，输煤；汽机及公用5张，电气两张、打印机台一张）；工程师站3张（一张为DCS，一张为DEH,一张为打印机）。操作台采用DCS专用台，显示器和打印机安装在操作台上，其电子部件安装在操作台内。操作员站的整体布局和操作台的具体型式、规格有待在设计联络会上进一步确定。

LN2000数据采集系统（DAS）部分

数据采集系统（DAS）连续采集和处理所有与机组有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的运行信息，实现机组安全经济运行。一旦机组发生任何异常工况，能及时报警，提高机组的可利用率。如图1

图1

 LN2000 模拟量控制系统（MCS）

    LN2000DCS控制系统通过必要的自动调节或手动控制，确保机组快速和稳定地适应负荷和各种运行工况的变化，并保持机组安全经济地运行。

    控制系统具有一切必要的手段，自动补偿及修正机组自身的瞬态响应及其它必需的调整和修正。

    在自动控制范围内，控制系统能处于自动方式而不需任何人工干预。

    控制系统能调节控制装置以达到规定的性能保证指标。控制设备实现性能要求的能力，不受到控制系统的限制。

    控制系统能操纵被控设备从机组启动至满负荷范围内运行。对于某些调节回路在机组低负荷至满负荷范围内都可以自动方式运行。

 各调节系统在自动方式下，主要被调量与设定值的偏差极限保证值，按各种负荷状态（按锅炉最大蒸发量的百分数表示）规定如下：

负荷状态   A   B   C   

每分钟平均变化：低于（％）   3   5   10   

蒸汽压力（ＭＰa ）   ±0.3   ±0.3   ±0.5   

炉膛压力（Ｐa ）   ±80   ±100   ±120   

氧量：低于（％）   ±1   ±1.5   ±2   

汽包水位（mmH2O）   ±20   ±30   ±40   

过热汽温（℃）   ±5   ±8   ±10   

垃圾给料量   根据燃烧情况来确定垃圾给料量和给煤量的最佳配比。   

注：A表示稳态的负荷工况，B表示慢速变化的负荷工况，C表示快速变化的负荷工况。

    控制系统有联锁保护功能，以防止控制系统的错误及危险动作。

    如系统某一部分必须具备的条件不满足时，联锁逻辑能阻止该部分投入“自动”方式，同时，在条件不具备或系统故障时，系统受影响部分不再继续自动运行，或将控制方式转换为另一种自动方式。

控制系统任何部分运行方式的切换，不论是人为的还是由联锁系统自动的，均能平滑进行，不会引起过程变量的扰动，并且不需运行人员的修正。

    当系统处于强制闭锁、限制、或其它超驰作用时，系统受其影响的部分能随之跟踪，并不再继续其积分作用（积分饱和）。在超驰作用消失后，系统所有部分能平衡到当前的过程状态，并立即恢复其正常的控制作用，这一过程不会有任何延滞，并且被控装置不会有任何不正确的或不合逻辑的动作，并能提供报警信息，指出引起各类超驰作用的原因。

    对某些重要参数，采用双重冗余变送器测量，若这二个信号的偏差超出一定的范围有报警提示，并将受影响的控制系统切换至手动，运行人员可手动任选二个变送器中的一个信号用于投自动控制。

当相关的测量信号丧失或超出工艺过程实际范围时，均会报警，同时系统将受影响部分切换至手动。

控制系统的输出信号为脉冲量或4~20mA连续信号，并有上下限定，以确保在控制系统故障时机组设备的安全。

控制系统所需的所有校正作用，不会因为使驱动装置达到其工作范围的控制信号需进行调整而有延滞。

控制系统不配备后备盘上的手/自动操作器(硬M/A操作器)，仅在画面上显示模拟后备手/自动操作器(软M/A站)。

控制系统可以监视设定值与被控变量之间的偏差，当偏差超过预定范围时，系统将控制切换至手动并报警。

在自动状态，设置一个控制驱动装置为自动或遥控，不需进行手动平衡或对其偏置进行调整，并且不论此时偏置设置的位置或过程偏差的幅度如何，系统都不会引进任何控制驱动装置的比例阶跃。如图2

图2

LN2000顺序控制系统（SCS）

SCS用于启动/停止某个设备组，如一台给水泵及其所有相关的设备，对重要设备(锅炉、汽机、发电机)设置直接停炉、停机按钮。

 所设计的子组级程控能进行自动顺序操作，尽量减少了操作人员的常规操作。在可能情况下，各子组项的启、停应能独立进行。

对于每一个子组项及其相关设备，它们的状态、启动许可条件、操作顺序和运行方式，均能在显示器上显示出系统画面。

在手动顺序控制方式下，能为操作员提供操作指导，这些操作指导以图形方式显示在显示器上，即按照顺序进行，也可显示下一步被执行的程序步骤，并根据设备状态变化的反馈信号，在显示器上改变相应设备的颜色。

运行人员通过手动指令，可修改顺序或对执行的顺序跳步，并且这种运行方式确保安全要求。

控制顺序中的每一步均通过从设备来的反馈信号得以确认， 每一步都监视预定的执行时间。

在自动顺序执行期间，出现任何故障或运行人员中断信号，能使正在运行的程序中断并回到安全状态，使程序中断的故障或运行人员指令在显示器上显示并记录。当故障排除后，顺序控制在确认无误后再进行启动。

运行人员可通过显示器在键盘上操作每一个被控对象。手动操作有许可条件，以防运行人员误动作。

被控设备的启动、停止或开、关指令互相闭锁，并能使被控设备向安全的方向动作。

SCS通过联锁、联跳和保护跳闸功能来保证被控对象的安全。各种联锁、保护指令具有不同的优先级。

设备的保护和闭锁功能是经常有效的，且无法由控制室操作人员切除。而对于常规的联锁功能，由操作人员选择投入或切除。

用于保护的接点（过程驱动开关或其它开关接点）是动合型的，这样避免了信号源失电或回路断电时，发生误动作（采用“断电跳闸”的重要保护除外）。

对成对的被控设备（凝结水泵等），控制系统的组态采用不同的分散处理单元，以防系统故障时二个被控设备同时失去控制。

LN2000DCS设计了满足上述要求的所有顺序控制，构成不同的顺序控制子系统功能组和子组，并且满足设备制造的性能要求及安全要求。

锅炉辅机控制和顺序联锁主要包括有 :

a. 引风机电动机控制和联锁

b. 一次风机电动机控制和联锁

c. 二次风机电动机控制和联锁

d. 给煤机电动机控制和联锁

e. 返料风机电动机控制和联锁

e. 垃圾给料机电动机控制和联锁

汽机辅机控制和联锁主要包括有:

a. 循环水泵电动机控制和联锁

b. 凝结水泵电动机控制和联锁

c. 射水泵电动机控制和联锁

d. 疏水泵电动机控制和联锁

e. 给水泵电动机控制和联锁

f. 汽机电动门控制和联锁

如图3

图3

   随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，人民物质生活水平的不断提高，越来越多的垃圾包围了城市，垃圾已成为困扰各级政府的一大难题，由于垃圾具有相当可观的能量回收价值，国内许多地方都在建造垃圾焚烧工程，来加速无害化、资源化处理，LN2000DCS控制系统在茂名市永诚生活垃圾焚烧发电项目上的成功应用，充分证明了LN2000DCS控制系统已完全满足垃圾发电厂的控制要求，为LN2000DCS进入垃圾发电行业迈出了成功的一步。