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扬州市生活垃圾焚烧发电厂BOT项目投标文件第二部分第四章焚烧炉及全厂工艺流程上海环境集团与百玛士集团联合体I-4-1434.13自动化控制系统4.13.1概述本项目采用2台日处理垃圾量400吨的焚烧炉，配套1台额定发电量12MW的凝汽式汽轮发电机组。整个工艺过程中，设备众多，有大量的调节回路和连锁保护，所以，必须采用集中控制的方式，才能保证全厂的可靠运行和实行有效的管理。另外，由于生活垃圾中含有多种复杂的不均匀成分，通过简单观察床层的火焰来人工控制，来保证燃尽和维持蒸汽产出量尽可能稳定，对操作人员的要求很高，而且由于近年来环保的要求越来越高，污染限制已变得越来越严格，也意识到有机氧化物的毒性影响正在日渐扩大，现在，焚烧炉控制系统的首要条件是提供生态上最佳低污染的运行操作，这就要求建立有效的控制手段，对焚烧全过程进行控制，以保证垃圾的优化燃烧，排放的有机物降至最低。本工程热工自动化系统设计范围包括：机械炉排式垃圾焚烧炉、1×12MW蒸汽轮发电机组及热力系统以及其全厂各辅助车间的仪表控制系统的设计,由于自动控制系统采用冗余可扩展网络结构，其网络配置可以满足将来系统增加1×400t/d焚烧线控制的要求。4.13.2自动化控制水平和系统构成4.13.2.1控制系统的总体结构本工程设置一套微机分散控制系统（DCS），在集中控制室内，以彩色LCD/键盘作为主要监视和控制手段，实现整个垃圾焚烧厂：两台垃圾焚烧锅炉，一台汽轮发电机组及各种辅助系统及辅助设备的监视和控制，完成数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、顺序控制（SCS）及连锁保护等功能，主要包括以下几部分：分散控制系统（DCS）；自动燃烧控制系统ACC（DCS）垃圾坑抓斗控制系统；(PLC，与DCS通讯)启动燃烧器系统；(进DCS)扬州市生活垃圾焚烧发电厂BOT项目投标文件第二部分第四章焚烧炉及全厂工艺流程上海环境集团与百玛士集团联合体I-4-144辅助燃烧器系统；(进DCS)炉排液压单元驱动系统(PLC，与DCS通讯)渣坑抓斗控制系统；(PLC，与DCS硬接线交换信息)锅炉清灰就地控制系统；（进DCS）烟气处理系统（进DCS）汽轮机控制系统（DEH）；(独立系统，与DCS硬接线交换信息)汽轮机紧急跳闸系统（ETS）；(独立系统，与DCS硬接线交换信息)汽轮机安全监视仪表（TSI）；(独立系统，与DCS硬接线交换信息)常规仪表和必要的后备操作设备就地监视仪表及控制设备；发电机同期装置(ASS)、励磁电压调节器（AVR）、机组保护装置以及厂用电源切换装置；辅助车间控制系统（独立系统，与DCS硬接线交换信息)4.13.2.2分散控制系统（DCS）的构成分散控制系统（DCS）由过程控制站、通讯总线、人机接口设备（包括运行操作员站及工程师站和历史数据站）等三部分构成。控制站实现对工艺过程的数据采集（DAS）、闭环控制（MCS）、开环顺序控制（SCS）及连锁保护等功能。控制站功能分散，控制器均按冗余配置。通讯总线完成各站之间的数据通讯，实现数据共享，亦采用冗余配置。操作员站是运行人员与控制系统的主要人—机接口，根据DCS的监控范围，设置3套操作员站及1台大屏幕显示器。各操作员站功能相同，均可监控全部工艺系统。操作员站的配置数量将保证任一操作员站的故障不会导致人—机接口功能的失去。工程师站主要用于控制策略的组态和修改及参数的重新整定，DCS系统将设置一台工程师站。历史数据站能提供过程数据、报警、SOE、大量存储和检索。人－机接口设备的配置1）操作员站（显示器（CRT）/键盘）3套2）大屏幕显示器1套扬州市生活垃圾焚烧发电厂BOT项目投标文件第二部分第四章焚烧炉及全厂工艺流程上海环境集团与百玛士集团联合体I-4-1453）记录打印机1台4）彩色图形打印机1台5）激光打印机3台6）工程师工作站1套7）服务器（历史数据）1套随主设备成套提供的独立控制系统，通过通讯接口与DCS连接，可在DCS操作员站对其进行监控，并实现数据共享。与DCS系统通讯的系统和设备主要有：1）垃圾抓斗控制设备；2）炉排液压单元驱动系统；3）化学水处理系统；4）生产生活污水处理程控系统；5）渗沥液处理系统；6）空压机控制系统。DCS的监视控制范围至少包括以下内容：1）垃圾焚烧线（包括焚烧炉、余热锅炉、烟气处理系统、烟风系统、灰渣输送和储存系统等）；2）热力系统（包括除氧给水系统、疏水系统、蒸汽系统、循环水系统等）；3）汽轮发电机组；4）发电机-变压器组；5）厂用电系统及高压出线。由汽轮机厂成套提供DEH、ETS和TSI系统。在集中控制室控制盘上设DEH操作控制面板完成对汽轮机的监视、控制和组态。与DCS采用网络通讯或硬接线交换信息。发电机同期装置（ASS）、励磁电压调节器（AVR）、变配电保护装置以及厂用电源切换装置为专用装置，与DCS的信息交换为硬接线方式。变配电及厂用电源系统的顺序控制由DCS完成。全厂分散控制系统—DCS系统配置图见投标文件附图16。4.13.2.3自动化控制水平（1）控制方式1）根据垃圾焚烧发电厂工艺流程和运行的特点，采用如下控制方式：设置全厂集中控制室，对2条垃圾焚烧线、1台汽轮发电机组及相应热力扬州市生活垃圾焚烧发电厂BOT项目投标文件第二部分第四章焚烧炉及全厂工艺流程上海环境集团与百玛士集团联合体I-4-146系统、厂用电系统和电气出线采用一套DCS进行集中监视和控制。在集中控制室内以彩色LCD/键盘作为主要的监视和控制手段，实现炉、机、电统一的监视与控制。2）对化学水处理系统、渗沥液处理系统及生产废水和生活污水处理系统等，采用独立的控制系统（PLC）和控制设备，设置就地控制室。并采用通讯接口（或硬接线接口）与DCS进行通讯或将这些控制系统的上位机远距离设在集中控制室的方式，在集中控制室内，实现对化学水处理系统、渗沥液水处理系统和生产、生活污水处理系统的工艺过程、运行工况进行监视和单个（或整套）设备的启动和停止操作。在各就地控制室内只实现调试和就地操作功能，就地无人值班。3）对其它一些相对独立的系统，如空压机系统、垃圾抓斗控制系统、旋转喷雾器控制系统、炉排液压系统、启动和辅助燃烧器控制系统、布袋除尘器控制系统、汽机数字电液控制系统（DEH）、清灰系统、汽机危急跳闸系统（ETS）等将采用独立的控制系统，并通过通讯或硬接线接口与DCS通讯，通过DCS实现对上述工艺系统的监控，就地无人值班。4）随主设备配套供货的独立控制系统，如灰渣吊控制系统等通过通讯或硬接线接口与DCS进行信息交换。5）在集中控制室内，除布置有DCS的人—机接口设备外，还将设置极少量必要的常规仪表和控制设备，以便在DCS发生全局性或重大故障时，能进行紧急停炉、停机操作。另外，将设置垃圾抓斗控制室，在垃圾抓斗控制室内，除布置垃圾抓斗控制设备外，还将布置与垃圾装卸料有关的监视和控制设备。为对重要的生产环节或场所（如垃圾坑、进料斗、焚烧炉炉膛火焰、渣坑、焚余热锅炉汽包水位、烟囱等）进行监视，设置闭路工业电视监视系统。6）从DCS服务器设置一个与垃圾焚烧厂生产管理网的通讯接口，厂级管理人员可通过此接口监视全厂的主要运行参数和状态，并得到生产管理、设备维修等所需的信息。7）在控制室设置有工业闭路电视，可对焚烧炉内燃烧过程、垃圾卸料区以扬州市生活垃圾焚烧发电厂BOT项目投标文件第二部分第四章焚烧炉及全厂工艺流程上海环境集团与百玛士集团联合体I-4-147及汽机房主要设备等进行监视。8）在控制室设置一套DLP大屏幕显示系统，与DCS系统相连，实时显示全厂的工艺流程及参数，并可与闭路电视系统相连，在大屏幕上显示闭路电视系统的实时图像，方便操作人员的监视。9）在厂区人流入口设置一个LED的大显示屏，用于显示实时的烟气数据，同时，烟气分析仪有远程通讯接口，直接接到相关政府监管部门，进行实时监督。（2）自动化控制水平自动化控制水平是根据本项目的特点确定的，为达到如下目的：1）在正常运行及启停过程中，均应使垃圾焚烧充分，确保全量燃烧。2）在燃烧过程中对有关参数进行调节，使烟气及废料的排放满足环境保护标准的要求。3）当焚烧线因故非正常停运时，由于炉内垃圾仍能自燃一段时间，需维持锅炉的汽水循环，防止水冷壁等受热面过热变形。4）要求高可靠性和安全性，保证焚烧炉长期安全稳定运行。5）充分利用余热发电，提高运行的经济性。6）改善运行人员的工作条件，减少现场操作监视人员，提高运行管理水平。本工程达到的自动化控制水平如下：A.采用分散控制系统（DCS），以彩色LCD、专用键盘、鼠标以及彩色大屏幕显示器为主要监视和控制手段，机组启动前的准备工作和垃圾卸投料及灰渣输送控制，整套机组的启动、停止、正常运行和事故处理均能在集中控制室内通过LCD及鼠标、键盘完成。B.各辅助车间控制系统通过通讯接口与DCS相连，辅助车间正常运行时实现无人值班。C.将发电机/变压器组和厂用电系统的控制纳入分散控制系统，实现炉、机、扬州市生活垃圾焚烧发电厂BOT项目投标文件第二部分第四章焚烧炉及全厂工艺流程上海环境集团与百玛士集团联合体I-4-148电单元集中值班，在中控制室内对机组的运行管理由值班操作员和巡操员来完成。D.有较完善的数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、主辅机保护、联锁系统及以子功能组为主的顺序控制（SCS），能满足机组安全、经济运行的需要。（3）集中控制室布置集中控制室的位置集中控制室布置在主厂房内7.000m层，相邻的还有电子设备间、工程师站、交接班室、会议室等。集中控制室及电子设备间布置1）控制室是全厂的控制中心，对控制室的设计，必须遵循美观大方的原则进行，在满足功能的前提下，要考虑到一定的美观。在集中控制室内，主要放置运行人员操作台、操作员站、大屏幕显示器、控制仪表盘、火灾报警盘、打印机及单元值长台等。在控制仪表盘上主要布置热工信号光字牌、常规仪表、炉膛火焰监视电视、汽包水位监视电视、彩色厂区闭路电视等。在控制盘前面安装DCS操作员操作台，台上布置DCS的彩色显示器（LCD）/键盘以及锅炉、汽机、发电机紧急停机按钮等。2）电子设备间主要布置DCS、PLC机柜、热工信号装置柜、电源柜、及电气变送器柜、保护屏等设备。3）控制系统可靠性措施（4）冗余配置1）重要的I/O通道冗余配置，并分别配置在不同I/O卡上。2）控制器及操作员站均采用冗余配置。3）连接各分散处理单元、I/O处理系统、人机接口及系统外设等的数据通讯总线冗余配置，冗余的数据通讯总线在任何时候都同时工作，保证在各种运行工况下系统的实时性和响应时间。4）DCS控制系统的电源采用冗余配置。（5）分散控制系统备用容量扬州市生活垃圾焚烧发电厂BOT项目投标文件第二部分第四章焚烧炉及全厂工艺流程上海环境集团与百玛士集团联合体I-4-149通讯总线负荷率≤20%控制器CPU的负荷率≤60%操作员站CPU的负荷率≤40%存储器占用容量：内存≤50%外存≤40%I/O模件槽裕量≥15%I/O点裕量≥10%系统电源负荷裕量≥40%操作员站允许最大标签量至少应为系统过程I/O点数的200%（6）机组的重要保护和跳闸功能采用独立的多个测量通道。跳闸回路采取二取二或三取二逻辑。（7）分散控制系统监视和控制系统公用的I/O信息应首先引入控制系统的I/O通道，并通过通讯总线传送至数据处理和监视系统。控制系统与机组保护系统都要用的过程信息，由各自的I/O通道分别引入。（8）DCS与其它控制、保护装置之间的信息交换采用I/O通道时，采取光电隔离措施。（9）对每个独立的控制对象，应考虑有投入运行的许可条件，以避免不符合条件的投运，还应考虑“动作联锁”，以便在危险的运行条件下使设备跳闸。（10）设置分散控制自诊断的模拟诊断画面或报警窗，以便在分散控制系统故障初期时，能够直观、方便地将故障诊断信息显示，使其的故障位置能尽快确定，提高系统的运行可靠性。（11）当分散控制系统发生全局性或重大故障时，为确保机组紧急安全停机，应设置下列独立于DCS的紧急事故操作手段：1）垃圾焚