- 1 - 焚烧炉焚烧炉电气及控制系统电气及控制系统 1 概述概述 焚烧炉电控系统工程范围包括焚烧炉 ACC 控制系统、焚烧炉液压控制系统、 焚烧炉燃烧器控制系统。 2 系统目标系统目标 焚烧炉电气控制系统的总目标： 1、结合多年成功实施、完成的焚烧炉控制系统的工程经验，保证将系统建 成为一个质量优、标准高、投资省、效益好的工程。 2、所供设备先进、可靠，维护方便，采用新技术、新工艺并在相关工程中 有较好业绩的国外、国内成熟产品。 3、 在正常生产的条件下， 焚烧炉控制系统使焚烧炉生产水平达到设计要求。 4、提供一套具有先进的操作、维护和管理功能的监控软件系统，确保所有 被监控设备高效、可靠地运行。本投标方案及所提供的设备能够满足各系统连 续、长时间、可靠工作的需要。 - 2 - 3 系统系统组成组成 整个焚烧炉控制系统由焚烧炉 ACC 控制系统、液压站控制系统、燃烧器控 制系统组成。 1、焚烧炉 ACC 控制系统 焚烧炉 ACC 控制系统主要由监控工程师站、焚烧炉 ACC 控制柜组成，该系 统采集过程数据、控制焚烧炉设备运行、对外提供数据，实现垃圾焚烧炉的正 常生产。 2、液压站控制系统 液压站控制系统实现对液压泵站启动、停止、保护、连锁自动控制，为焚 烧炉炉排的运动提供液压动力。该系统有独立的控制器，可以作为焚烧炉 ACC 控制系统子系统，采用硬接线方式由焚烧炉 ACC 控制站进行控制。 3、辅助燃烧器控制系统 辅助燃烧器控制系统有独立的控制器，能够实现辅助燃烧器的自动化控制。 该系统作为焚烧炉 ACC 控制系统的子系统， ACC 控制系统通过硬接线控制辅助燃 烧器的启动、停止。 - 3 - 焚烧炉焚烧炉 ACC 控制系统控制系统 1 概述概述 焚烧炉系统仪表及控制设备众多，焚烧炉 ACC 控制系统统一协调、控制、 管理给料炉排、焚烧炉炉排、燃烧风系统、焚烧炉输灰系统、燃烧器系统，实 现焚烧炉高度自动化运行。焚烧炉 ACC 控制系统实现焚烧炉整个生产过程的自 动化控制，同时具备监控、显示、操作、维护、通信等诸多功能。 系统特点： 1、 可靠性 选用符合工业级标准的成熟定型产品，所采用的设备均是经现场成功使 用的设备； 具有计算机系统辅助诊断及修复功能； 具有抗干扰及防雷等措施； 2、开放性 ACC 控制系统对用户完全开放。自控设备的增减、控制方案的选取、系统的 扩缩，用户都可以自己完成，所有硬件接口、软件协议全部按开放性的标准设 计、编制，这为用户今后系统的扩展，提供了硬件和软件保证。 开放式结构，易于系统功能的扩展和升级； 模块化结构，使系统的维护和新增功能更为简单有效。 3、实用性 操作方便、简单易学、界面清楚、功能实用是我们设计的另一原则。在大 方、美观的前提下，不片面追求过份的、华而不实的空架子，让用户感受到真 实的情况。 全功能的汉字处理和汉字显示； 生动的在线汉字提示； - 4 - 生动的图控技术，可使操作员通过热键或鼠标来发布各种指令或切换画 面； 通用的计算机及通讯软件； 能准确反映各工况的真实情况； 能迅速将控制指令可靠的发给执行机构，既能独立、又能监控，当控制 室的 DCS 出现故障时， ACC 控制系统能与系统脱开，操作人员通过工程师站实 行现场独立工作。 4、规范化 ACC 控制系统在方案设计、设备选型、图纸设计、软件设计、设备安装、系 统调试等过程中，都严格按照设计规范执行。为 ACC 控制系统的安全运行、日 常维护、更新换代等提供了技术保证。 2 系统功能系统功能 1、 焚烧炉 ACC 控制站 它是整个焚烧炉 ACC 控制系统的核心部分，控制站采用西门子 S7-400 系统 作为硬件平台，主要负责： （1）现场仪表及设备运行数据采集。 （2）阀门、电机等执行机构控制 （3）控制其它子系统，包括：液压站控制系统、燃烧器控制系统。 （4）执行 ACC 控制程序。 2、焚烧炉工程师站 工程师站配备电脑 1 台，安装组态软件及编程软件，主要负责： （1）对整个 ACC 系统的数据进行监视 （2）维护 ACC 控制站 （3）设置系统参数 （4）保存历史数据。 - 5 - 3、系统功能 自动燃烧控制系统功能按下述要求设置（但不限于以下内容） ： （1）测量和记录燃烧室及余热锅炉各受热面处的烟气温度 （2）测量烟气中的氧气含量 （3）调节垃圾的给料量 （4）调节炉排的移动速度或频率 （5）火焰位置控制 （6）提供有关人身和设备安全的所有联锁保护 （7）测量和调节风量、风温、送风比例。 （如一次风、二次风） （8）测量和调节辅助燃料、炉内喷氨和渗滤液量。 （9）自动燃烧控制系统纳入全厂 DCS，中央控制室能得到下列信号： 1) 所有报警 2) 设备状态 3) 电动机启动和停止 4) 驱动装置、风门和阀门的位置 5) 测量的参数（如温度、压力、料位、流量等） 6) 能启动停止设备 7) 能开关风门和阀门 8) 能改变设置的参数 - 6 - 3 设备选型设备选型 1、ACC 系统控制站 ACC 控制站采用西门子 S7-400 系统，是用于中、高档性能范围的可编程控 制器。模块化及无风扇设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通信能力，容易实 现分布式结构以及友好的操作是 S7-400 成为中高档性能控制领域首选的理想解 决方案。 -CPU 采用 412-2DP：(6ES7 412-2XJ05-0AB0) -模拟量输入模块（AI）: 6ES7 431-7QH00-0AB0 输入点数：16 点 输入范围：4-20mA 分辨率：13 位 -模拟量输出模块(AO)： 6ES7 432-1HF00-0AB0 输出点数：16 点 输出范围：4-20mA 分辨率：13 位 -数字量输入模块(DI)：6ES7 421-1BL01-0AA0 输入点数：32 点 输入电压： 24VDC -数字量输出模块(DO)：6ES7 422-1BL00-0AA0 输出点数：32 点 输出类型：工作电压 24VDC（外配继电器） -通信模块 CP443-1 通讯接口：支持工业以太网通信， 支持西门子 S7 协议、FETCH/WRITCH。 PLC 与工程师站之间，西门子 S7 协议。焚烧炉 ACC 控制柜 PLC 系统提供以 - 7 - 太网结接口与第 3 方通信，采用 OPC、或西门子 FETCH/WRITCH 协议。当采用 OPC 方式时，焚烧炉 ACC 控制系统只能作为 OPC 服务器运行，不能作为客户端。 2、ACC 系统工程师站 型号：Oplex3020 系列； 品牌：DELL 技术参数： （1）处理器： i5 （2）内存：4 GB （3）硬盘： 1T （4）操作系统：WINxp （5）端口：1 个串口、1 个鼠标接口、1 个显卡接口、1 个键盘接口、1 个 VGA 接口； 1 个 RJ-45 网络接口； 5 个 USB 2.0 端口； （6）光驱：DVD-R/RW； （7）显示：23 寸宽屏； 3、组态软件 采用西门子 WINCC7.0，并有以下特点： （1） 全新中文界面，使用方便、灵活、简单易学； （2）真正 32 位程序，多任务、多线程； （3）256 色调色板，精美工具箱，21 种动画连接； （4）精美图形库，大量工业标准元件； （5）支持 ActiveX 控件，增加温控曲线、X-Y 轴曲线、列表框、动感按钮 等几十种功能控件； （6）支持多媒体、语音报警、视频输出等； （7）操作员口令保护、操作过程记录，完整的系统安全防范； WINCC 是在国内广泛使用的自动化监控软件产品之一， 在国内各个行业均有 - 8 - 广泛的应用。多年来，光大环保在多南京、宁波、博罗等多个焚烧炉控制系统 中应用了 WINCC 软件。它可靠的性能、强大的功能、简洁美观的操作界面得到 了用户的一致认可。 - 9 - 4 控制方案控制方案 机械炉排的 ACC 燃烧控制系统是一个参数多变、变量众多、变量之间强耦 合系统。控制系统控制变量：控制锅炉蒸汽负荷、炉膛温度、烟气氧量、热灼 减率。 其中 3 个变量之间有很强的耦合特点，烟气氧量会引起炉膛温度变化， 炉膛温度会影响锅炉蒸汽负荷。 并且变量响应时间也有很大差异。蒸汽负荷、热灼减率是一个大滞后变量， 炉膛温度、烟气氧量是可以快速相应的变量。 各个控制变量的控制方式也各部相同。蒸汽负荷主要受到给料量、一次燃烧 风量、垃圾热值等因素控制。炉膛温度主要受到焚烧炉炉排炉排翻动频率、垃 圾停留时间等因素控制。烟气氧量基本有二次风风量快速调节。 垃圾热灼减率主要受到垃圾停留时间控制。 4.1 控制原理控制原理 ACC 自动燃烧控制系统主要实现以下目标：蒸汽负荷控制，炉膛温度控制， 垃圾给料控制，垃圾焚烧控制，燃烧风控制，烟气氧含量控制，热灼减率控制 等。 对于不同热值的垃圾，为了保证充分燃烧，需要调整垃圾停留时间。垃圾 停留时间主要通过调整垃圾焚烧炉炉排基准速度以及焚烧炉滑动炉排运动间隔 来实现。 - 10 - 4.2 蒸汽负荷蒸汽负荷-一次风一次风控制控制 图 3 一次风负荷控制系统原理框图 控制策略由以下几个控制器组成： 以锅炉蒸汽量 Q 作为控制目标。 4.3 氧量氧量控制控制 图 4 氧量控制系统原理框图 氧量控制器根据给定氧量在规定范围自动调节二次风风量，通过对二次风 量的调节使未燃烧的可燃气体在第一烟道内充分燃烧，从而实现锅炉出口氧含 量的平衡。 根据工艺二次风机频率最大开度不超过 60%，最小 10%。 - 11 - 二次风机不能频繁动作。 4.4 850/2S 计算计算 850/2S 是垃圾焚烧重要参数，通过锅炉第一烟道的锅炉温度分布曲线， 并进行线性化处理，并根据锅炉运行时实际检测的数据进行修正从而获得烟气 温度下降速率，再根据烟气流量、温度、烟道界面，计算 850/2S 数据。 垃圾在焚烧炉内应充分燃烧，二次燃烧室内的烟气在不低于 850的条件 下滞留时间不应该小于 2S。 在使用本算法进行计算之前，必须确定 2 个重要基本数据，该数据由锅炉 设计人员给出： 1、 850/2S 计算的起点选择：850/2S 数据是针对二燃室烟气而言，所以 工程上一般将第一烟道及二燃室的入口作为 850/2S 计算起点。 2、 第一烟道温度下降速度的确定：根据锅炉设计人员提供的第一烟道温度 分布曲线，对曲线进行线性化处理，获得温度降低的斜率，该项数据在调试期 间根据实际检测值进行修正。 整个计算过程分成 4 个部分组成： 1、850/2S 起点入口温度推算； 2、烟气流量、平均流速计算； 3、烟气 2S 上升高度计算 4、烟气 2S 上升之后，烟气的计算温度，该温度即为 850/2S 的最终计算值。 4.5 ACC 自动燃烧控制自动燃烧控制系统正常使用的必要条件系统正常使用的必要条件 垃圾热值：在焚烧炉设计的垃圾热值范围内使用 测量仪表：与 ACC 系统相关的热工测量仪表工作正常，包括蒸汽流量计、 给料炉排位移传感器、焚烧炉排位置感应开关、燃烧空气流量计、烟气氧量计、 烟气温度、压力传感器等 变频器：风机变频器运行正常； - 12 - 液压系统：液压系统运行正常； 5 系统系统设计设计 5.1 控制控制系统软件设计系统软件设计 在控制系统中，控制系统软件是整个控制系统的灵魂，一个好的控制系统 必须有先进、科学、更能强大、性能稳定、可靠的监控软件作为支撑。 因此，为了使 ACC 控制系统能可靠、稳定、高效地运行，控制系统提供具 有如下基本要求的软件： 1、软件采用模块化结构，剪裁、移植、扩充便利。 2、计算机与操作员之间的接口具备良好的图标按扭、菜单选择和功能显示等视 图访问环境。 3、人机界面美观、简洁、易操作，颜色配比及背景协调，避免值班人员产生眩 目和疲劳感。后台软件采用模块化结构，剪裁、移植、扩充便利，各模块之间 完全平滑过渡。 4、人机界面各种图表、文字均为中文显示，中文