前言： 眾所周知，環境保護是構建和諧社會，落實科學發展觀的一個重要組成部分。近年來，隨著我國經濟增長和人民生活水平的持續提高，城市生活垃圾產生量不可避免地快速增加，垃圾構成成份也在發生著變化。如何科學、經濟并有效地進行垃圾處理并充分利用這些資源變廢為寶已成為世界范圍共同關注的環境保護問題。垃圾焚燒發電作為城市生活垃圾處理的一種方式，正在受到越來越多的重視并被認為是目前無害化、減量化和資源化的最有效的垃圾處理技術之一。我國“九 五”環境目標中明確指出：“到2010年基本改變生態環境惡化的情況，城鄉環境質量有比較明顯的改善，建成一批經濟快速發展、環境清潔優美生態良性循環的城市和地區。”垃圾處理是我國實現可持續發展道路的重要組成部分，全國各大城市及沿海城市經濟發達的地區都在積極采取垃圾焚燒的處理方式。 對于一座現代化的垃圾焚燒發電廠而言，自動化控制系統作為發電廠日常生產運行的中樞，通過對焚燒爐、余熱鍋爐、汽輪發電機等主體設備和相關輔助設備的工藝參數、狀態進行監測，并根據既定控制邏輯與策略，實現對整個生產過程狀態監視、運行操作、過程控制、事件報警、聯鎖保護等功能，對保證機組安全穩定運行、提高生產效率和控制成本起著舉足輕重的作用。 寧波市垃圾焚燒發電廠簡介 寧波是我國重要的港口城市和沿海開放城市，也是計劃單列市和副省級城市，社會經濟發展水平較高。寧波市垃圾焚燒發電廠位于寧波市北侖區小港，占地256畝。采用3臺從德國NOELL公司引進的適合處理低熱值、高水份生活垃圾的大容量順推階梯式焚燒爐和2臺6000kW的汽輪發電機組及配套系統。每臺焚燒爐的日處理垃圾量可達350t，采用母管制運行，是我國第一個千噸規模、采用主流技術的垃圾焚燒發電廠。電廠的部分運行參數已被吸納在國家有關標準之內，其建成投運開創了國內同行業“建設速度、投資控制、處理能力、焚燒質量”的新紀錄，在我國垃圾處理和資源綜合利用領域具有里程碑意義。上海浦西垃圾發電廠及杭州濱江、天津泰新等許多垃圾焚燒發電廠都曾先后組織員工來此進行培訓、學習，也從一個側面印證了寧波市垃圾焚燒發電廠在國內同行業占據的領先地位。
寧波市垃圾焚燒發電廠外景 面臨挑戰 相對于傳統的火力發電機組而言，垃圾焚燒機組控制系統雖然在規模上不算很大，但由于涉及燃燒控制的參數比較多，控制對象復雜，因此是一個需要根據行業工藝特征專門設計配置控制單元和控制策略算法的復雜系統。寧波市垃圾焚燒發電廠在選擇全廠自動化控制系統時，借鑒國外同類企業的成功經驗并充分考慮自身情況，對控制系統的要求可歸納為以下幾點： 1. 高度的系統可靠性 毋庸置疑，考量一套自動控制系統時，可靠性永遠是最基本也最重要的先決條件。垃圾焚燒發電廠的控制系統不僅掌控著全廠的生產過程控制，還要根據同一批次不同的垃圾成份快速調整控制程序，以保證焚燒工藝的安全性，嚴格避免產生二次污染。因此，對于垃圾焚燒發電而言，控制系統可靠性顯得尤為突出。 2. 靈活、開放的分布式控制體系 與傳統的火力發電機組相比，垃圾焚燒發電廠的系統構成具有較為明顯的獨立性。分布式控制系統具有的先進性可滿足垃圾焚燒發電的現實可操作性和管理的靈活性的需求并避免“自動化孤島”的出現。綜合國外一些成功案例和控制系統總體發展潮流來看，基于現場總線技術、高度集成的分布式控制系統是垃圾焚燒電廠最佳的選擇方案。 3. 優越的性價比與較短的開發周期 傳統的DCS系統雖然功能強大、技術成熟、廣泛應用于火電機組的主控系統，但同時也勢必帶來高投入及昂貴的運行維護成本，并不符合我國垃圾焚燒發電廠的現狀需要，因此，在系統選型過程中，具有突出性價比和易學易用、開發周期短的系統將占有明顯的優勢。 最終，西門子公司提供的基于Profibus現場總線的SIMATIC PCS7過程控制系統在眾多頗具實力的競爭者中脫穎而出，擔負起了為寧波市垃圾焚燒發電廠保駕護航的重任。上海西門子工業自動化有限公司（以下簡稱SIAS）除承擔了常規控制系統硬件集成及軟件組態的工作以外，還開發了專用于垃圾焚燒行業的功能庫，操作面板及專用于垃圾焚燒行業的報表系統,同時進行了現場投運配合及操作手冊和系統維護手冊的編寫。 寧波市垃圾焚燒發電廠生產工藝 垃圾焚燒發電工藝流程圖 如圖，垃圾由車輛運輸進廠后首先經地衡、卸料平臺進入垃圾貯坑，垃圾在貯坑內存放時經過發酵、排出滲瀝水后可提高進爐垃圾的熱值，又使垃圾容易著火燃燒，然后由垃圾抓斗將垃圾投入給料漏斗，再通過水冷式給料斜槽進入焚燒爐，給料爐排定量地向燃燒爐排供應垃圾。燃燒爐排是整個燃燒設備的核心，分左右兩區，四級燃燒爐排的速度可根據需要人為進行設定。一、二次風在空氣預熱器中由汽機抽汽加熱。加熱的一次風供應到干燥區和燃燒區爐排下。末級爐排是燃盡區，不需要預熱空氣。二次風在第一煙道的前后墻同一高度上噴入，以使助燃空氣和煙氣充分混合并充分燃燒。燃燒器用以保證爐溫維持在850℃以上至少2秒以防止垃圾低溫燃燒時產生有害氣體。燃盡的垃圾從最后一級爐排離開焚燒爐落入灰渣貯坑中。燃燒后的煙氣通過余熱鍋爐的受熱面，產生過熱蒸汽，來驅動蒸汽輪機發電。爐渣通過渣車送至專門設置的爐渣處理廠實現相應的循環利用，冷卻的煙氣經過噴加石灰和布袋除塵凈化處理后排出，同時，煙道還隨時添加活性炭用以除去可能由二次污染產生的有害氣體。 實施方案 全廠DCS控制系統結構示意圖 寧波市垃圾焚燒發電廠三爐二機DCS控制系統從功能上可以劃分為工廠級、車間級和現場級三個層次： 1. 工廠級(上層、管理層) 設置在中控室的上位系統采用客戶機／服務器（C/S）結構，通過遵循TCP/IP網絡協議的100 Mb快速冗余以太網進行計算機間的管理數據交換，所有的站點均通過4個智能交換機OSM連接到系統中。配置工程師站（ES）一套，用于工程項目的組態、系統運行的監視，Profibus-PA現場總線儀表的維護。ES站兼做服務器（OS SERVER），完成實時數據的采集、歷史數據的記錄及報警信息的發生記錄。系統配置冗余的OS SERVER一臺，兼做操作員站，和ES站一起完成實時數據采集。當ES站發生故障時，冗余OS SERVER承擔主SERVER功能，等ES恢復后，冗余SERVER將ES在故障期間的過程歷史記錄送往ES站，從而保證ES站數據的完整性。這種SERVER間的切換對操作員是無擾動的。另配置三臺客戶端（OS CLIENT）作為操作員站，從SERVER獲得過程數據并可進行相應操作，其中兩臺OS CLIENT配備雙顯示屏，另一臺配備大屏幕顯示器。 上位機監控主界面
