21世紀的垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)目標之一，就是用一套DCS系統來(lái)控制整個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的機、爐、電以及全廠(chǎng)主要的輔機系統，從而建立覆蓋全廠(chǎng)的高效先進(jìn)的實(shí)時(shí)信息集成監控系統，實(shí)現所有運行設備生產(chǎn)過(guò)程信息的“全廠(chǎng)一體化” 采集、監控和共享。在此方面，和利時(shí)公司做出了有益的嘗試。

   為什么多年來(lái)，垃圾焚燒爐的往復式機械爐排和給料裝置都是由可編程控制器PLC控制的呢？這主要是因為許多國外公司在銷(xiāo)售垃圾焚燒爐的同時(shí)，就已經(jīng)把一套控制往復式機械爐排液壓驅動(dòng)系統和給料裝置的軟件下裝到可編程控制器PLC打包賣(mài)給了中國用戶(hù)，而這一套可編程控制器PLC及其軟件價(jià)格非常昂貴，并且是完全加密的。
  
                        

    但是從垃圾焚燒爐的燃燒控制角度上來(lái)說(shuō)，這樣做又非常不合理——因為垃圾焚燒爐的燃燒系統必須根據主蒸汽流量、主蒸汽溫度、垃圾厚度來(lái)同時(shí)調整垃圾給料量、一、二次風(fēng)量及各段爐排的運動(dòng)速度。目前，在我國，大多數垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的主蒸汽流量和主蒸汽溫度以及一、二次風(fēng)量的調整都是由DCS系統來(lái)完成的；但是垃圾給料量和垃圾焚燒爐的各段（干燥段、燃燒段、燃燼段）液壓驅動(dòng)爐排的運動(dòng)速度又都是由可編程控制器PLC來(lái)完成的。也就是說(shuō)，一個(gè)完整的垃圾焚燒爐燃燒控制系統被人為地割裂了：分別由DCS系統和可編程控制器PLC來(lái)實(shí)現；然后再以數據通訊方式來(lái)實(shí)現DCS與PLC的聯(lián)系。在有的項目中，PLC與DCS的通訊量達到了上萬(wàn)點(diǎn)。顯然，這種控制方式不合理、不科學(xué)，代價(jià)又非常昂貴。并且一旦可編程控制器PLC與DCS系統之間的通訊出故障，那么整個(gè)垃圾焚燒爐的控制就會(huì )出現一系列嚴重問(wèn)題，不得不同時(shí)找到DCS系統供應商和可編程控制器PLC的供應商一起到現場(chǎng)來(lái)才能解決問(wèn)題。
 
                  

    那么，究竟能不能用DCS系統取代可編程控制器PLC直接來(lái)控制垃圾焚燒爐的往復式液壓驅動(dòng)爐排和給料裝置呢？究竟能不能提供一個(gè)完整的、直接的、全部由DCS組成控制的垃圾焚燒爐控制系統（包括垃圾焚燒爐的燃燒系統和汽水系統兩大部分）呢？讓我們從垃圾焚燒爐往復式機械爐排的主要特點(diǎn)說(shuō)起吧。

   垃圾焚燒爐往復式機械爐排的主要技術(shù)特點(diǎn)是什么？

    通常，垃圾焚燒爐往復式機械爐排主要特點(diǎn)是：爐排的傾斜度向下為25 左右。爐排由兩列爐排片構成，每列爐排片中，又分為固定爐排片和可動(dòng)爐排片，相互間隔排列。而可動(dòng)爐排片的逆推運動(dòng)是由驅動(dòng)油缸控制的。當可動(dòng)爐排片逆向運動(dòng)時(shí)，垃圾依靠自身的重力作用，不斷翻轉、攪拌、破碎、干燥、燃燒，并向前移動(dòng)。根據燃燒過(guò)程本身的需要，往復式機械爐排共分成三段：干燥段、燃燒段、燃燼段；每一段分別配置一對驅動(dòng)油缸，來(lái)獨立地控制該段爐排的運動(dòng)速度。通常稱(chēng)為“三驅動(dòng)”爐排。

   必須指出，這些控制爐排運動(dòng)的驅動(dòng)油缸，本身是受比例調節電磁閥控制的：通常，比例調節閥開(kāi)度增加，就使得液壓驅動(dòng)油缸運動(dòng)速度加快，進(jìn)而導致?tīng)t排運動(dòng)速度加快；反之，比例調節閥開(kāi)度減小，就使得液壓驅動(dòng)油缸運動(dòng)速度減慢，進(jìn)而導致?tīng)t排運動(dòng)速度減慢。

   與此同時(shí)，與三段爐排相對應，在每一段爐排下方設有一個(gè)獨立的風(fēng)室，各配置一臺獨立的變頻調速一次風(fēng)機；風(fēng)量可以根據干燥段、燃燒段、燃燼段的不同燃燒狀況來(lái)靈活方便地分別調節。其結構示意圖如圖1所示。

   由圖1可知，往復式機械爐排（逆推爐排）共有三段，因此共配置了3對驅動(dòng)油缸（每段一對）；并配置了3臺獨立的變頻調速一次風(fēng)機（每段一個(gè)）；所以，干燥段、燃燒段、燃燼段各自的逆推爐排運動(dòng)速度和風(fēng)量可分別靈活方便地實(shí)現獨立調節。

   值得注意的是：傳統的逆推式爐排是不分段的，整個(gè)爐排系統只有一對驅動(dòng)油缸。因此無(wú)法根據干燥段、燃燒段、燃燼段三段爐排實(shí)際燃燒情況來(lái)要求三段爐排具有不同的速度。同時(shí)，由于只有一臺總的送風(fēng)機，所以控制系統只能控制總的送風(fēng)量，而每一段的一次風(fēng)量往往需要人到現場(chǎng)去進(jìn)行調整，非常不方便。因此，從燃燒控制角度來(lái)看，采用DCS控制的往復式機械爐排（三驅動(dòng)逆推爐排）是對傳統的單驅動(dòng)爐排燃燒方式的重大改進(jìn)和創(chuàng )新。

   除此之外，在爐膛內，還單獨配置了1臺變頻調速二次風(fēng)機。因而可以為往復式機械爐排（三驅動(dòng)逆推爐排）垃圾焚燒爐的風(fēng)量控制提供理想的、科學(xué)的、合理的控制方式。特別是燃燒段的風(fēng)量能夠得到100%的保證，從而確保垃圾在爐膛內可以被徹底焚燒掉。而干燥段的一次風(fēng)量可以根據負荷情況調小一些；燃燼段的一次風(fēng)量可以根據燃燼情況靈活調節。各段爐排速度控制的具體情況可在現場(chǎng)調試中確定，并保存在DCS系統的數據庫之中。傳統的單驅動(dòng)爐排爐由于只有一臺總的送風(fēng)機而導致風(fēng)量調節沒(méi)有如此方便。此外，由于增加了獨立的二次風(fēng)機，因此DCS可以根據鍋爐的煙氣含氧量來(lái)調節二次風(fēng)機的轉速或者入口檔板的開(kāi)度，確保垃圾在爐膛里充分燃燒，并使煙氣含氧量達到環(huán)保部門(mén)的標準。

   傳統的國外爐排都是PLC控制，用DCS直接控制爐排液壓系統行嗎？

   多年來(lái)，進(jìn)口的爐排型垃圾焚燒爐的爐排液壓系統都是由PLC控制的。這主要是因為國外公司在賣(mài)垃圾焚燒爐的同時(shí)，就把一套控制爐排運動(dòng)的PLC及其軟件打包賣(mài)給了國內用戶(hù)。而這套PLC系統及其軟件價(jià)格非常昂貴，并且保密。而從技術(shù)上來(lái)看，PLC主要是在控制爐排液壓系統的比例調節電磁閥。而當代的DCS系統也完全有能力控制爐排液壓系統的比例調節電磁閥。特別是對和利時(shí)公司來(lái)說(shuō)，已經(jīng)完全有能力控制高速運轉的汽輪機液壓調節系統，因此控制低速運行的爐排液壓系統更是輕而易舉的事。

   那么，究竟能不能用DCS直接控制爐排的液壓系統呢？實(shí)踐是檢驗真理的唯一標準。和利時(shí)在3個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的成功實(shí)踐回答了這個(gè)問(wèn)題。

   和利時(shí)與常州綠色動(dòng)力環(huán)保集團股份有限公司緊密合作，已經(jīng)成功地在江蘇武進(jìn)某垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)、浙江平陽(yáng)某垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)、浙江永嘉某垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)等，用DCS系統取代可編程控制器PLC直接來(lái)控制垃圾焚燒爐的往復式液壓驅動(dòng)爐排和給料裝置；為這些工廠(chǎng)提供了一個(gè)完整的、直接的、全部由DCS組成控制的垃圾焚燒爐控制系統。

   舉例來(lái)說(shuō)，江蘇武進(jìn)某垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)已經(jīng)有3臺垃圾焚燒爐往復式機械爐排和給料裝置采用DCS系統直接控制順利投運。其中，第1臺垃圾焚燒爐的往復式機械爐排和給料裝置已經(jīng)正常運行5年以上。其余2臺垃圾焚燒爐的往復式機械爐排和給料裝置已經(jīng)正常運行4年以上。浙江平陽(yáng)垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)和永嘉垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的垃圾焚燒爐往復式機械爐排和給料裝置采用DCS系統直接控制已經(jīng)正常運行2年以上。

   綜上所述，多個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)二年以上的運行實(shí)踐證明：DCS系統完全能夠直接控制往復式機械爐排和給料裝置，而且效果非常好，全部達到了設計要求。特別是爐排液壓控制系統運行非常穩定，修改程序非常方便，用戶(hù)十分滿(mǎn)意。

   怎樣才能用DCS系統直接控制往復式機械爐排和給料裝置的液壓系統？

   要使DCS直接控制爐排液壓系統和給料裝置，DCS控制公司就必須對爐排液壓系統和給料裝置有比較深刻的了解和認識。以江蘇武進(jìn)某垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)為例，和利時(shí)技術(shù)人員通過(guò)對該廠(chǎng)使用的往復式機械爐排和給料裝置分析和研究，制定了一整套的控制解決方案。該項目的液壓系統是某液壓控制公司負責設計并提供全套液壓設備的。為規范控制接口，該公司要求把他們的部分控制卡件安裝在DCS的現場(chǎng)控制柜內。根據控制要求，DCS系統需要對液壓設備的19個(gè)液壓驅動(dòng)油缸加以控制：

   （1）卡鎖裝置1：?jiǎn)胃?；單軸鉸耳；對破橋裝置1起到卡鎖作用。

   （2）卡鎖裝置2：?jiǎn)胃?；單軸鉸耳；對破橋裝置2起到卡鎖作用。

   （3）破橋裝置1：雙缸；缸底單耳；運行時(shí)，垃圾進(jìn)入料斗的左開(kāi)閉門(mén)。

   （4）破橋裝置1：雙缸；缸底單耳；運行時(shí)，垃圾進(jìn)入料斗的右開(kāi)閉門(mén)。

   （5）料斗門(mén)：雙缸；缸底單耳；啟停時(shí)，料斗中部的密封門(mén)。

   （6）左送料滑板：?jiǎn)胃?；缸底單耳；把垃圾推入爐膛的給料裝置。

   （7）中送料滑板：?jiǎn)胃?；缸底單耳；把垃圾推入爐膛的給料裝置。

   （8） 右送料滑板：?jiǎn)胃?；缸底單耳；把垃圾推入爐膛的給料裝置。

   （9） 左列干燥爐排：?jiǎn)胃?；缸底單耳；逆推左列干燥爐排，速度可調。

   （10）右列干燥爐排：?jiǎn)胃?；缸底單耳；逆推右列干燥爐排，速度可調。

   （11）左列燃燒爐排：?jiǎn)胃?；缸底單耳；逆推左列燃燒爐排，速度可調。

   （12）右列燃燒爐排：?jiǎn)胃?；缸底單耳；逆推右列燃燒爐排，速度可調。

   （13）左列燃燼爐排：?jiǎn)胃?；缸底單耳；逆推左列燃燼爐排，速度可調。

   （14）右列燃燼爐排：?jiǎn)胃?；缸底單耳；逆推右列燃燼爐排，速度可調。

   （15）出渣裝置：雙缸；缸底單耳；爐膛底部定時(shí)排渣用。

   此外，還有液壓系統的變量泵也納入DCS系統的控制范疇。在綠色動(dòng)力環(huán)保集團股份有限公司的積極指導和配合下，和利時(shí)經(jīng)過(guò)半年的努力，終于成功地開(kāi)發(fā)出“往復式液壓驅動(dòng)爐排和給料裝置液壓系統控制專(zhuān)用軟件”，并已經(jīng)在武進(jìn)、平陽(yáng)、永嘉等3個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的往復式機械爐排和給料裝置中成功投運。

   用DCS系統直接控制爐排液壓系統有什么重大意義？

   目前，在許多垃圾發(fā)電廠(chǎng)，由于種種原因，仍然采用了大量的PLC。PLC用于開(kāi)關(guān)量控制非常理想。但是各個(gè)廠(chǎng)家的PLC之間基本上不能實(shí)現相互通訊。并且DCS系統和PLC之間也往往會(huì )出現通訊不暢的問(wèn)題。這樣，PLC往往就容易變成為一個(gè)個(gè)“自動(dòng)化孤島”。

   進(jìn)入21世紀的垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)，必須有代表21世紀水平的垃圾焚燒發(fā)電工程項目。那就是要采用最先進(jìn)的DCS系統和最先進(jìn)的信息集成技術(shù)，不僅要實(shí)現先進(jìn)的控制方案，而且要實(shí)現先進(jìn)的信息管理模式。目標之一就是：用一套DCS系統，來(lái)控制整個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的機、爐、電以及全廠(chǎng)主要的輔機系統（包括爐排液壓系統、化學(xué)水處理系統、循環(huán)水和工業(yè)水系統、出渣系統、布袋除塵系統、煙氣處理系統、爐內加藥系統、鍋爐吹灰系統和空壓機站等），從而能夠建立覆蓋全廠(chǎng)的高效先進(jìn)的實(shí)時(shí)信息集成監控系統，實(shí)現所有運行設備生產(chǎn)過(guò)程信息的 “全廠(chǎng)一體化” 采集、監控和共享。

   和利時(shí)與綠色動(dòng)力環(huán)保集團股份有限公司緊密合作，已經(jīng)在向上述目標前進(jìn)了一大步，今后將逐步實(shí)現“全廠(chǎng)一體化”的控制系統和信息系統。 

   摘自《自動(dòng)化博覽》2013年6期