壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置控制設(shè)計

文_付存斌 光大水務(wù)（深圳）有限公司

生活垃圾焚燒過程中產(chǎn)生煙氣主要污染物包括煙塵（顆粒物）、酸性氣體（HCl、SOx、NOx、HF 等）、重金屬（Hg、Pb、Cd等）、有機毒性污染物質(zhì)（PCDDs/Fs）等，因此，煙氣處置系統(tǒng)成為生活垃圾焚燒發(fā)電項目環(huán)保達(dá)標(biāo)最重要的系統(tǒng)設(shè)施。煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)運行狀況將直接影響垃圾焚燒發(fā)電項目煙氣處置系統(tǒng)各單元系統(tǒng)設(shè)備的運行狀況、脫硫脫硝除塵的效率以及生產(chǎn)物料的消耗，進(jìn)而影響環(huán)保排放指標(biāo)、生產(chǎn)成本等，煙氣處置控制系統(tǒng)決定垃圾焚燒發(fā)電項目二次污染物的排放水平，是垃圾焚燒發(fā)電核心系統(tǒng)。

1 垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置設(shè)備

1.1 系統(tǒng)工作流

通過分析國內(nèi)外垃圾焚燒發(fā)電項目煙氣處置系統(tǒng)主流設(shè)計方案，結(jié)合壽光垃圾焚燒發(fā)電項目煙氣的原始參數(shù)和運行公用工程參數(shù)，及煙氣排放指標(biāo)滿足歐盟EU2000/76/EC標(biāo)準(zhǔn)要求，借鑒先進(jìn)且適合壽光垃圾焚燒發(fā)電項目現(xiàn)狀的煙氣處置技術(shù)及控制流程，研究確定各組成單元處置裝置及其控制參數(shù)，設(shè)計形成壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)。壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)由SNCR脫硝系統(tǒng)+石灰漿制備系統(tǒng)+半干噴霧反應(yīng)塔系統(tǒng)+消石灰噴射系統(tǒng)+活性炭噴射系統(tǒng)+袋式除塵器系統(tǒng)等六個單元系統(tǒng)組成，經(jīng)處置后的煙氣各項排放指標(biāo)全面穩(wěn)定達(dá)到歐盟EU2000/76/EC標(biāo)準(zhǔn)要求。壽光生活垃圾焚燒發(fā)電項目煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場控制站、上位機人機界面、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、控制軟件等四部分組成，開發(fā)語言為匯編語言，開發(fā)工具為STEP7 V5.5，運行硬件環(huán)境為西門子S7-300/400 CPU。壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置系統(tǒng)由SNCR脫硝系統(tǒng)、石灰漿制備系統(tǒng)、半干噴霧反應(yīng)塔系統(tǒng)、消石灰噴射系統(tǒng)、活性炭噴射系統(tǒng)和袋式除塵器系統(tǒng)等單元處理裝置組成，項目煙氣處置工作流程如圖1所示。

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)設(shè)有3個現(xiàn)場控制站，各現(xiàn)場控制站采用西門子通用現(xiàn)場控制器，系統(tǒng)包含開關(guān)功能模塊、電機功能模塊、閥門功能模塊、模擬量功能模塊、控制器功能模塊和順控功能模塊。現(xiàn)場控制器中子程序調(diào)用通用模塊，將需處理的數(shù)據(jù)以相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲在各現(xiàn)場控制站內(nèi)存中，實現(xiàn)對不同設(shè)備的控制。通用功能塊相對于硬件是獨立的，可以獨立進(jìn)行調(diào)試和安裝，對于不同項目可進(jìn)行直接引用。公用控制站程序，根據(jù)控制系統(tǒng)功能說明，對通用功能塊進(jìn)行不同的組合及調(diào)用從而完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制。 控制室監(jiān)控界面提供人機界面，供運行人員操作及監(jiān)視現(xiàn)場生產(chǎn)用。煙氣控制系統(tǒng)中電動機、閥門、模擬數(shù)值、開關(guān)、PID控制器和功能塊所使用到的過程數(shù)據(jù)全部以數(shù)據(jù)塊的形式存放在PLC中。壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸?shù)轿豢刂剖冶O(jiān)控界面上，通信網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)，協(xié)議采用以太網(wǎng)西門子FETCH/WRITE協(xié)議直接和PLC實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，不僅節(jié)約軟件成本，降低開發(fā)難度，同時加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，可以讀取PLC所有區(qū)域數(shù)據(jù)。壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)采用SIMATIC WinCC 7.0作為界面編程軟件?；诒鞠到y(tǒng)是用SIMATIC S7-400PLC實現(xiàn)控制，在界面編程時采用了WINCC 7.0作為相應(yīng)軟件。

2 煙氣排放

對壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)進(jìn)行性能檢測，測試煙囪入口處SO2、NOx、CO、CO2、O2、氯化物、氟化物、粉塵、重金屬、TOC等主要煙氣污染物濃度，將系統(tǒng)煙氣處置前后煙氣數(shù)據(jù)對比歐盟EU2000/76/EC標(biāo)準(zhǔn)，測算半干噴霧反應(yīng)塔系統(tǒng)、袋式除塵器系統(tǒng)等系統(tǒng)效率。

就壽光垃圾焚燒發(fā)電項目煙氣處置系統(tǒng)前后煙氣數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，項目煙氣處置效果良好。煙氣處置系統(tǒng)處置前后的煙氣參數(shù)如表1所示。

表1 煙氣處置系統(tǒng)處置前后的煙氣參數(shù)

通過驗證壽光垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置協(xié)同控制系統(tǒng)所控制煙氣污染物排放限值滿足歐盟2000/76/EU標(biāo)準(zhǔn)。壽光垃圾焚燒發(fā)電項目已經(jīng)建成投運，正式并網(wǎng)發(fā)電，實現(xiàn)生活垃圾的無害化、減量化、資源化處理。

3 結(jié)語

隨著我國垃圾焚燒發(fā)電煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，在垃圾焚燒發(fā)電廠要求必須達(dá)到國標(biāo)甚至歐美國家的排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下，未來垃圾焚燒發(fā)電煙氣處置控制要在以下方面進(jìn)行研究：各單元系統(tǒng)串連在整個煙氣處置控制系統(tǒng)中，單個設(shè)備的問題將影響其他設(shè)備運行效果，煙氣處置協(xié)同協(xié)同控制是必要的，需要不斷革新改造，設(shè)計出運行可靠、科學(xué)先進(jìn)的煙氣協(xié)同處置控制系統(tǒng)。可以引用國外技術(shù)，其中，歐盟垃圾焚燒煙氣處置控制技術(shù)路線很值得我國參考。但我國的生活垃圾與國外的存在較大差異，在煙氣處置技術(shù)路線選擇時應(yīng)遵循“因垃圾制宜，因爐型制宜，因地制宜，統(tǒng)籌協(xié)同，兼顧發(fā)展”的基本原則。