1、 項目背景

生活垃圾處理行業(yè)是城市環(huán)境管理的關(guān)鍵領(lǐng)域，被譽(yù)為維持城市“顏面”的幕后英雄。隨著(zhù)城市化進(jìn)程的加快，提高生活垃圾減量化、資源化、無(wú)害化處理的水平和效率變得尤為重要。

為響應這一需求，上海嘉定城市發(fā)展集團有限公司與保利協(xié)鑫共同出資成立上海嘉定再生能源有限公司，并以此為主體投資近8.6億元建設嘉定區再生能源利用中心。自2017年7月該中心完成竣工調試后，嘉定大部分地區的生活垃圾切換至再生能源利用中心焚燒處置。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，上海嘉定再生能源已成為整個(gè)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。

然而，隨著(zhù)發(fā)電補貼政策的逐步退出，垃圾焚燒電廠(chǎng)的收益將直接與發(fā)電量掛鉤，這對包括上海嘉定再生能源在內的企業(yè)提出了新的挑戰。在環(huán)保方面，這些企業(yè)面臨著(zhù)更為嚴格的排放標準。同時(shí)，鍋爐的自動(dòng)化和智能化控制水平不足，已成為影響電廠(chǎng)經(jīng)濟效益的關(guān)鍵因素。此外，操作人員年輕化導致的經(jīng)驗不足問(wèn)題，也對操作穩定性構成了影響。 

2、 項目目標與原則

在節能減排政策和發(fā)電集約化、高效管理需求的推動(dòng)下，智能化升級和降本增效成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。上海嘉定再生能源有限公司希望通過(guò)借助施耐德電氣的數智化解決方案，實(shí)現安全平穩運行和精細化管理，提升運營(yíng)效率和環(huán)保標準。 

3、 項目實(shí)施與應用 

針對上海嘉定再生能源穩定運行、提質(zhì)增效、綠色發(fā)展的迫切需求，施耐德電氣助力其構建了3爐兩機垃圾焚燒電站“少人值守”解決方案，打造行業(yè)智慧工廠(chǎng)標桿?！吧偃酥凳亍苯鉀Q方案包含以APC先進(jìn)過(guò)程控制系統、APS機組一鍵啟停+事故自愈為核心的解決方案，并配備了AVEVA Predictive Analytics預測性維護系統、System Advisor系統顧問(wèn)、Control Advisor控制顧問(wèn)以及智慧報表等輔助優(yōu)化手段，形成一套全面的“組合拳”。

3.1難點(diǎn)與解決思路

對垃圾焚燒電廠(chǎng)而言，安全、平穩的運行是其第一要務(wù)。傳統的垃圾焚燒電廠(chǎng)對人力依賴(lài)較強，不但人員工作強度很大，而且人員的經(jīng)驗可能直接影響到操作的穩定性。以垃圾焚燒爐的啟停為例，該環(huán)節需要考慮爐溫、爐壓、風(fēng)量等多種參數的平衡，執行多項操作，同時(shí)控制多臺設備，操作十分復雜，一個(gè)小小的疏忽就有可能造成設備的損壞或人員的傷害。通過(guò)借助施耐德電氣APC先進(jìn)過(guò)程控制系統，上海嘉定再生能源能夠根據機組啟停曲線(xiàn)、按設定的程序發(fā)出各個(gè)系統、設備的啟停指令，實(shí)現垃圾焚燒機組的自動(dòng)啟動(dòng)或停止。

單位垃圾焚燒發(fā)電量和燃燒的穩定性直接掛鉤，但在實(shí)際運營(yíng)過(guò)程中，由于垃圾成分復雜、熱值不均，焚燒鍋爐經(jīng)常偏離最佳燃燒狀況。具體而言，垃圾焚燒電廠(chǎng)原本在控制上存在“強耦合”和“大滯后”兩大難點(diǎn)，會(huì )對控制的穩定性帶來(lái)挑戰?！皬婑詈稀?，即燃燒是較為復雜的工況，涉及到的變量很多，且變量直接相互關(guān)聯(lián)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，可能剛把某個(gè)參數調節好，另一個(gè)參數就會(huì )隨之而變；“大滯后”，即焚燒爐內的溫度等參數變化是一個(gè)緩慢的過(guò)程，如果發(fā)現溫度不符合要求后再去調節，由于慣性很大，無(wú)法立即實(shí)現想要的調節目標。施耐德電氣APC先進(jìn)過(guò)程控制系統讓這些挑戰迎刃而解。

3.2項目創(chuàng )新性

該解決方案通過(guò)APC先進(jìn)過(guò)程控制算法與焚燒爐燃燒參數視覺(jué)識別技術(shù)相結合，實(shí)現了燃燒參數的閉環(huán)控制優(yōu)化，以達到無(wú)人值守/少人值守的目標。具體體現在：

· 高精度識別與精準APC算法交互：軟硬件結合，實(shí)現閉環(huán)控制，全程自動(dòng)平穩運行

· 核心控制點(diǎn)數據采集：對火焰圖像識別等核心控制點(diǎn)實(shí)現精準數據采集和快速決策優(yōu)化

· 適應特定復雜工況：充分適應垃圾焚燒各種復雜工況（熱值波動(dòng)大、季節波動(dòng)大），顯著(zhù)提升垃圾噸垃圾發(fā)電量

· 完善的無(wú)人值守解決方案：包括APC、一鍵啟停、報警管理、控制回路評估、視覺(jué)識別、預測性維護、智慧報表等功能  

4、 效益分析

自動(dòng)化水平提升：自動(dòng)化水平的提升使得操作數量和報警數量減少了90%以上，實(shí)現了燃燒系統、煙氣系統、汽機系統等主要工藝系統的全自動(dòng)運行，部分系統控制可實(shí)現無(wú)人值守。

環(huán)保與經(jīng)濟效益：滿(mǎn)足環(huán)保指標和環(huán)保耗材要求，降低環(huán)保耗材20%以上，符合綠色發(fā)展。智能化運營(yíng)與精細化管理顯著(zhù)提升了電廠(chǎng)發(fā)電帶來(lái)的經(jīng)濟效益。

施耐德電氣的解決方案為上海嘉定再生能源帶來(lái)的收益是全方位的。自動(dòng)化水平的提升使得操作數量和報警數量減少了90%以上，實(shí)現了燃燒系統、煙氣系統、汽機系統等主要工藝系統的全自動(dòng)運行，部分系統控制可實(shí)現無(wú)人值守。滿(mǎn)足環(huán)保指標和環(huán)保耗材要求，降低環(huán)保耗材20%以上。從一鍵啟停到智能尋優(yōu)，從設備運行到人員管理，解決方案不僅關(guān)注單個(gè)環(huán)節、單個(gè)功能的實(shí)現，更希望整合運營(yíng)、管理、生產(chǎn)、安全等多維度困境，為行業(yè)客戶(hù)帶來(lái)生產(chǎn)少人值守、設備管理能力提高、生產(chǎn)效率提升、保障人員安全的全面優(yōu)化，助力垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)向綠色、智能化方向轉型。由于該項目所帶來(lái)的突出效益提升表現，上海嘉定可再生能源榮獲嘉定區智能工廠(chǎng)獎項。