三菱過程PLC在垃圾焚燒爐排ACC系統中的應用

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三菱過程PLC在垃圾焚燒爐排ACC系統中的應用垃圾焚燒發電項目中最主要的設備即是垃圾焚燒爐，其中垃圾焚燒爐排的設計與控制顯得更加重要。適合於中小控制規模的三菱過程PLC用於垃圾焚燒爐排的自動燃燒控制系統（ACC），實現包括鍋爐主蒸汽流量控制、垃圾層厚度控制以及爐溫控制等6個主要PID控制功能，過程控制運行穩定可靠，實現了良好的社會效益和經濟價值。

關鍵詞：自動燃燒控制系統（ACC）；垃圾焚燒爐排；過程PLC；PID迴路

目錄

案例背景介紹

隨着城市規模的日益擴大，城市垃圾日益增長，垃圾處理壓力增大。受益於國家政策利好、城市垃圾分類處理剛需等眾多因素影響下，我國垃圾焚燒發電市場不斷擴大。特別是在2019年裡，垃圾焚燒發電市場份額不斷增長。據不完全數據統計，僅2019年全國在建、擬建的垃圾發電項目已超400個。2020年我國垃圾焚燒發電行業發展前景廣闊未來市場有望高達千億元。

通過工業自動化設備的應用為垃圾焚燒發電產業保駕護航。近年來我國生活垃圾焚燒發電處理能力快速提升。根據國家統計局數據顯示，在2017年，我國生活垃圾焚燒無害化處理能力產能已經達到了29.8萬噸/日，按照當前趨勢及「十三五」規劃，預計到2020年，我國垃圾焚燒產能將達到59萬噸/日。而在環保強監管和多項政策推動下，目前我國垃圾焚燒行業已進入高質量成長期。

案例實施與應用情況

1 自動燃燒控制系統

通常情況下，垃圾焚燒發電項目中最主要的設備即是垃圾焚燒爐，自動燃燒控制系統(以下簡稱ACC)組合圖如圖1所示，顯示垃圾焚燒爐的結構、主要工藝流程以及ACC計算、控制功能圖。

一次風經過一次風預熱器進行預熱，做溫度控制（TIC），生成的煙氣空氣進行流量控制（FIC）輸入給垃圾焚燒燃燒爐排的不同爐段，一般爐排分為三段：乾燥爐排、燃燒爐排以及燃燼爐排。

垃圾從進料口由推送裝置送入乾燥爐排，依次進入燃燒段以及燃燼段，垃圾層厚度控制推料裝置和乾燥爐排的速度。

爐溫控制主要根據爐內的溫度調節二次風的流量以及溫度；鍋爐蒸汽流量控制根據檢測的流量調節燃燒爐排的速度。

垃圾燃燒位置控制根據燃燼段的溫度調節燃燒爐排速度；熱酌減率控制主要檢測燃燼爐排的的溫度去控制燃燼段爐排的速度以及燃燼段的一次風流量。最後煙氣處理的氧濃度控制產生的煙氣可以採取流量控制，循環利用輸入燃燼段爐排。

工廠運營商通過ACC可以方便地操作與控制垃圾焚燒爐，ACC用來滿足如下4個需求：（1）維持鍋爐主蒸汽流量在設定值；（2）將垃圾連續、恆定地輸送到焚燒爐排；（3）熱灼減率最小化；（4）減少焚燒爐產生的污染物。其中垃圾焚燒爐排的設計與控制顯得更加重要。

2 系統選型、設計

根據過程量控制迴路數、控制規模以及程序容量等綜合考慮，該控制系統使用三菱電機自動化公司的Q系列過程PLC，其適合於構建中小規模的過程控制系統。1台過程控制CPU可同時執行順序控制和迴路控制。增強的迴路控制功能，包括PID、採樣PI、blend PI、I-PD、級聯控制、前饋控制等52種迴路控制指令。

本文介紹的是垃圾焚燒處理能力為300噸/天的垃圾焚燒爐排ACC系統。本套系統的垃圾焚燒爐控制迴路數是20個左右，ACC主要包括6個控制功能：鍋爐主蒸汽流量控制、垃圾層厚度控制、垃圾燃燒位置控制、熱灼減率最小化控制、爐溫控制以及煙氣中氧濃度控制等。ACC系統里主要控制迴路與動作如表1所示。

垃圾焚燒發電焚燒爐排控制系統解決方案原理圖如圖2所示，本解決方案具有以下特點：

（1）過程控制和邏輯控制在一套系統里完成，可簡單搭建處理連續過程量的集散控制系統；

（2）設備裝置的小型化，系統構建成本低，無需搭建專門DCS系統；

（3）過程量處理數多（控制迴路數最大達100個）；系統運行穩定，處理速度快；

（4）系統搭建組網、接線方便，程序編寫、調試簡單；

（5）三菱Q系列過程CPU適用領域廣泛，特別適合於中等規模的過程量處理需求的行業，如：化學（無機、有機、油脂）、食品（飲料、乳品、糕點）、環境（燃燒爐、垃圾處理、污水處理）、半導體、公共（上下水道、電力、燃氣）、鋼鐵以及造紙等行業。