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DCS在垃圾焚烧炉点火系统改造中的应用

DCS在垃圾焚烧炉点火系统改造中的应用

  摘要 DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业称之为集散控制系统。本文主要阐述了以北京和利时自动化有限公司开发的MACS系统作为平台,对我公司锅炉点火系统进行改造项目的全过程,并用真实数据证明了通过此次改造不仅极大地提高了运行人员的工作效率,而且明显改善了炉膛温度的稳定性。

  1研究背景及问题描述

  我公司采用从日本进口的三菱——马丁逆推炉排。原点火系统中包括主燃烧器和辅助燃烧器两套点火设备,主燃烧器主要用于启升炉点火,辅助燃烧器多用于日常运行过程中的补燃操作。

  由于原点火系统使用电动调节阀来控制喷油量的大小,很难适应实际喷油量的调节需求,使得运行人员需要前往现场进行就地手动操作,延长了补燃时间,增加了对炉温调控的操作难度。

  为了解决该问题,生技部决定采用自动化技术对已有点火系统进行改造以满足生产运行的需求。

  2改造方案的设计及实施

  2.1技术平台的选择

  公司拥有和利时DCS系统(MACSⅡ)以及三菱、西门子PLC系统,综合考虑到前期设备投入以及后期维护成本的问题,决定将点火系统的自控部分整合到DCS系统中。

  和利时的MACS系统是大型数据采集监控SCADA的计算机系统,具有数据采集、控制运算、控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故顺序识别、事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算、以及所有这些信息的组态、调试、打印、下装、诊断等功能。选择该系统作为点火系统的自动化技术平台完全适用。

  2.2工艺设计

  由于原辅助燃烧器位置较高,补燃效果不佳,而主燃烧器又无法达到快速补燃及精确控制喷油量的要求,故决定停止使用原辅助燃烧器,对主燃烧器进行技术改造。我们为了使新的点火系统简单可靠,在工艺上采用点火燃烧器的燃油量、雾化风量、燃烧风量进行分段调节的方案;控制上采用DCS系统远控和电气开关就地控制相结合的方式;设备上采用闸阀、针形阀、电磁阀等易采购、易维护的组件。

  2.2.1重要组件说明

  闸阀:负责调节油枪雾化压缩空气流量。电磁阀:负责控制油枪压缩空气。针型阀:在油管路上起节流作用。电磁阀:负责控制油回路。风门调节挡板:调节助燃风机供风量。

  2.2.2自控联锁关系

  燃烧器控制系统与锅炉引风机联锁,当“燃烧引风联锁”投入时,若引风机跳闸,则燃烧器的电磁阀及风机自动关闭。燃烧器的风机、3#、5#、6#电磁阀依次联锁;当风机跳闸后,其余3个电磁阀将自动关闭。

  2.2.3补燃工况下的操作流程

  启动助燃风机并打开雾化空气后,根据需要打开相应的油回路电磁阀,实施补燃操作。

  2.3方案实施

  依据上面的工艺设计,将方案实施过程分为软件及硬件两个部分。

  2.3.1软件方面

  MACS系统给用户提供的是一个通用的系统组态和运行控制平台,应用系统需要通过工程师站软件组态产生,即把通用系统提供的模块化的功能单元按一定逻辑组合起来,形成一个完成特定要求的应用系统。系统组态后将产生应用系统数据库、控制运算程序、历史数据库以及监控流程图等。

  首先按照工艺设计要求画出电气逻辑图,然后进行系统设备组态和数据库组态,将新增设备以及各类点信息添加到DCS系统中。在完成数据库组态后开始算法组态,在方案页定义局部变量和全局变量,利用顺控、手操器、定时器、开关报警等逻辑功能模块实现对点火系统的流程控制和状态监视。再进行图形组态,制作面向操作人员的图形界面,通过背景图定义和动态点定义,显示其实时值或历史变化情况,并把图形文件连入系统,实现图形的显示和切换。最后经过系统联编形成系统库和安装文件,通过网络下装到服务器和操作员站。

  2.3.2硬件方面

  首先对油路、气路、电缆进行改造和铺设工作,然后根据图纸安装各类阀门和风机,再进行电气及控制回路的接线,最后实施调试验收工作。

  3 实施效果评价

  3.1快速补燃

  当炉膛温度开始下降并接近850℃时,原点火系统至少需要10min~15min时间,才能改变炉温的下降趋势,使温度开始回升,而经过技术改造后的新点火系统完成点火操作仅需不到1min时间,使炉温开始回升所需的时间一般在3min左右,极大的提高了运行人员的工作效率,为确保炉膛温度指标符合国家环保要求奠定了坚实基础。

  3.2 炉膛温度稳定性

  公司为加强运行管理专门设立了炉膛温度稳定性指标,来评定垃圾焚烧运行状态是否稳定,具体标准如下:

  炉温稳定性系数<45为优秀;45<炉温稳定性系数<50为良好;50<炉温稳定性系数<55为及格,55<炉温稳定性系数<60为差。

  2011年1月份点火系统改造完毕,现与2009和2010年的同期相比,可以发现2011年1、2月份各值的月度平均炉温稳定性系数明显优于前两年同期,这就证明了将DCS自动化技术应用于点火系统控制能明显改善垃圾焚烧炉的燃烧情况,提高炉温稳定性,对稳定生产运行起到了十分积极的作用。

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