自动化控制
10.1.1 垃圾焚烧厂的自动化控制，必须适用、可靠，应根据垃圾焚烧设施特点设计。应满足设施安全、经济运行和防止对环境二次污染的要求。
10.1.2 垃圾焚烧厂的自动化系统，应采用成熟的控制技术和高可靠性、性能价格比适宜的设备和元件。设计中采用的新产品、新技术，应在垃圾焚烧厂有成功运行的经验。
自动化控制的目的是达到最佳垃圾焚烧效果、满足严格的烟气净化要求、实现稳定的垃圾热能利用和防止事故发生，实现各设备运行状况准确检测。作为垃圾焚烧厂运行控制的重要手段，自动化控制被喻为垃圾焚烧厂的心脏，需要有较高的自动化控制水平。垃圾焚烧厂自控水平的分类发展情况参见表4-32。
表4-32 垃圾焚烧厂自控水平分类发展情况
为确保垃圾焚烧厂稳定、经济运行并严格达到环境保护的要求，自动化系统必须要采用成熟的控制技术和高可靠性、性能价格比适宜的设备和元件，包括对引进的自动化系统和软件的基本要求。一般要求采用的自动化控制系统要有两套以上的成功运行经验，对设有成功运行经验的技术，不应在垃圾焚烧厂使用。
10.2.1 垃圾焚烧处理应有较高的自动化水平，应能在少量就地仪表和巡回检查配合下，在中央控制室由分散控制系统实现对垃圾焚烧线、垃圾热能利用及辅助系统的集中监视和分散控制。
10.2.2 垃圾焚烧厂的自动化控制系统，宜包括焚烧线控制系统、热力与汽轮发电机组控制系统、车辆管制系统、公用工程控制系统和其他必要的控制系统。
垃圾焚烧厂的运行过程，现大多应用DCS（或PLC）控制系统，实现在中央控制室集中监视与分散控制，完成数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、顺序控制（SCS）及联锁保护等功能。其自动化控制系统具有较为丰富的系统软件，合理的网络结构，并有硬件的冗余配置。通过屏幕操作，改善了系统维护性和可扩展性，具有比较高的可靠性及自诊断和自动跟踪等功能。通过自动化控制以实现垃圾全量焚烧和完全燃烧（即炉渣热灼减率不大于3％～5％）；实现在垃圾焚烧过程中对运行参数调节并达到环境保护标准；实现垃圾焚烧锅炉非正常停运时，维持给水循环，保证系统安全运行。
自动化控制系统可包括下列内容：
1.中央管理系统。计算机对传来的数据进行收集、监视、打印、CRT显示运行状态，对事故进行指导，根据设施状态发出控制指令。为便于管理，计算机系统根据数据处理结果做出日报、月报和年报。日报表内容包括：
（1）垃圾接受量、残渣运出量日报（及它们的分车辆报表）；
（2）垃圾焚烧锅炉日报（垃圾焚烧量、垃圾热值的数据处理，垃圾焚烧锅炉蒸发量和相关数据处理）；
（3）烟气净化日报（烟气数据、气象条件的数据整理）；
（4）汽轮机日报（汽轮机有关数据处理的日报）；
（5）电力日报（受变电，与电相关的数据处理）；
（6）废水处理日报（与废水处理相关的数据处理）；
（7）设备运行日报（各设备运转和故障情况）；
（8）原材料消耗日报（各系统用水、用气、药品使用量的数据处理）。
2.分散控制系统。
（1）垃圾焚烧锅炉启动、关闭前必要的准备及准备完毕后，根据炉升温、降温曲线要求，自动控制垃圾焚烧锅炉的启动和关闭，并用CRT显示。
（2）焚烧工艺系统控制：垃圾燃烧控制、垃圾焚烧锅炉汽包水位控制等。
（3）烟气净化设备运行：自动控制烟气污染物，在线监测烟气有害气体排放。
（4）汽轮发电机启动或停止：指令操作汽轮发电机启动或停止。
（5）自动同步启动：指令操作自动同步投入。
（6）自动功率控制：电功率控制在一定范围内。
（7）汽轮发电机使用时的负荷选择：发电机的输出根据蒸汽产量自动选择。
（8）废水处理设备的运行：根据pH与流量决定投药量。
3.垃圾抓斗起重机的运行系统：垃圾起重机的运行，并记录投入垃圾量。
4.炉渣抓斗起重机运行系统：炉渣起重机的运行，并记录炉渣产生量。
5.垃圾自动计量系统：自动进行垃圾计量及打印。自动计量系统故障时，切换手动计量。
6.车辆管制系统：计量完成后，垃圾车被引导到垃圾卸料门，卸料门自动开启。小规模垃圾焚烧厂的进厂垃圾车数量少，所设垃圾池卸料门数量也少，可不设车辆引导设备，由员工直接指挥。但是大规模焚烧设备必须设指示灯指示卸料门运作情况。
公用工程包括下列各系统：高低压电气系统、垃圾焚烧锅炉给水及热力系统、残渣处理系统、脱盐水系统、压缩空气系统、垃圾输送系统、垃圾计量系统、燃料油（气）系统、循环水系统、污水处理系统及渗滤液处理系统等。
10.2.3 对不影响整体控制系统的辅助装置，可设就地控制柜，必要时可设就地控制室，但重要信息应送至中央控制室。
就地操作盘可包括：除尘器电伴热操作盘、油燃烧器操作盘、吹灰器操作盘、气体分析操作盘、飞灰储罐罐顶除尘操作盘、压缩空气站操作盘、药剂注入操作盘、垃圾抓斗起重机操作盘、磅站操作盘、脱盐水操作盘、冷却塔操作盘、石灰储罐罐顶除尘操作盘、活性碳储罐罐顶除尘操作盘等。
10.2.4 焚烧线的重要环节，应设置现场工业电视监视系统。
表4-33列出国外对重要环节设置摄像机显示屏幕等工业电视监视系统情况，供参考。
表4-33 摄像机与显示屏幕的设置
10.3.1 垃圾焚烧厂的热力系统、发电机-变压器组、厂用电源的监视及程序控制，应进行集中监视管理和分散控制。焚烧线的控制系统可由设备供货商提供独立控制系统，但应与中央控制室的分散控制系统通信，实现集中监控。
10.3.2 分散控制系统的功能，应包括数据采集、模拟量控制、顺序控制及热工保护。
10.3.3 分散控制系统的中央处理机、通信总线、电源，应有冗余配置。监控级应具有互为热备的操作员站，控制级应有冗余配置的控制站。
10.3.4 系统的响应时间应能满足设施安全运行和事故处理的要求。
10.3.5 对重要参数的报警和显示，可设光字牌报警器和数字显示仪。
10.3.6 应设置独立于分散控制系统的紧急停车系统。
垃圾燃烧控制方法，一般以一定蒸发量及炉内温度等为前馈信号。为达到设定条件，可由垃圾焚烧量、炉排速度、燃烧空气量与空气温度等控制实现。各焚烧炉制造厂商都在独立开发自动焚烧线控制系统。由于焚烧炉结构不同，其燃烧控制系统有很大差异。因此，本规范规定焚烧线的控制可由设备供货商提供独立控制系统。
1.计算机监控系统可实现：
（1）现场有效数据和测量值的采集；
（2）连续动态模拟流程图显示装置各部分运行状态，报警和模拟量参数等；
（3）数据的存储、复原和事故追忆；
（4）报表编辑，历史和实时曲线记录；
（5）报警编辑和实时信息编辑；
（6）程序框图显示；
（7）组和点的控制和设定值控制；
（8）自动执行所有程序，管理功能和维护行为（操作指导，运行维护，操作步骤）；
（9）发生重大故障时通过操作进行系统的调整和变更；
（10）提供开放性的数据链接口。
2.自动化控制的冗余配置应符合下列要求：
（1）操作员站和工程师站的通信总线应为冗余配置；
（2）I/O接口要有10％～15％的备用量，机柜内应留有10％的卡件安装空间并装有10％的备用接线端子；
（3）控制器的冗余配备原则为：
1）重要控制回路1∶1；
2）次重要控制回路n∶1（n为实际回路数）；
3）控制回路和后备控制回路之间应有自动无扰动切换的功能。
（4）分散控制系统内部应配置冗余电源单元，每个电源单元的容量应不小于实际最大负载的125％，两套电源应能自动切换，切换速度应满足控制系统的要求。
3.重要报警参数可包括全厂停车、汽轮机故障、发电机故障、气源故障等。重要显示参数可包括垃圾焚烧锅炉汽包液位等。
4.一旦系统发生故障或需紧急停车时，ESD系统将确保设施和人员的安全。
10.4.1 垃圾焚烧厂的检测，应包括下列内容：
1.主体设备和工艺系统在各种工况下安全、经济运行的参数；
2.辅机的运行状态；
3.电动、气动和液动阀门的启闭状态及调节阀的开度；
4.仪表和控制用电源、气源、液动源及其他必要条件的供给状态和运行参数；
5.必须的环境参数。
10.4.2 计算机监视系统的全部测量数据、数据处理结果和设施运行状态，应能在显示器显示。
10.4.3 应对焚烧烟气中的烟尘、氯化氢、硫氧化物、氮氧化物、氧或一氧化碳、二氧化碳污染物实现在线监测。
10.4.4 燃气调压间或液化气瓶组间，应设置可燃气体检测报警装置。
10.4.5 重要检测信号应选用双重化的输入接口。
10.4.6 必要时，各工艺系统、设备可设置就地显示仪表，但不应使用对人体有危害的仪表。
10.4.7 控制室内不应引入油、水、汽的一次仪表。
10.4.8 热工报警应包括下列内容：
1.工艺系统主要工况参数偏离正常运行范围；
2.保护和重要的联锁项目；
3.电源、气源发生故障；
4.热工监控系统故障；
5.主要辅机设备故障。
10.4.9 重要工艺参数报警信号源，应直接引自一次仪表。
10.4.10 计算机监视系统功能范围内的全部报警项目应能在显示器上显示并打印输出。
10.4.11 当采用常规仪表报警时，其信号不应取自分散系统。报警器应具有闪光、音响和人工确认、试灯、试音功能。
检测与报警项目列于表4-34，供参考。
表4-34 检测与报警项目
续表4-34
续表4-34
续表4-34
注：①垃圾焚烧锅炉的性能检验、烟气监测工况要求和烟尘和烟气监测采样及监测方法、大气污染物排放限值见《生活垃圾焚烧污染控制标准》。本表未列出焚烧线特殊配置的设备控制要求。
②检测系统的设计应对主辅机厂配套的显示、调节仪表、报警、保护装置元件进行统一考虑，避免重复设置。
③汽轮机发电部分的热工检测参照《火力发电厂热工自动化设计技术规定》DLGJ 16的有关规定。
10.5.1 各工艺系统、设备保护用的接点宜单独设置发讯元件，不宜与报警等其他功能合用。接点应有防误动、拒动措施。重要保护的一次元件应多重化。
10.5.2 主体设备和工艺系统的重要保护动作时，应有事件顺序记录和运行信号显示。
10.5.3 主体设备和工艺系统保护范围及内容，应符合现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049的有关规定。
10.5.4 直接用于停炉、停机保护的信号，宜采用信号“三取二”方案。快速投入主蒸汽旁路系统应作为机组热工保护手段之一。
10.5.5 继电器保护宜采用直流电源或交流不间断电源。当采用分散控制时，保护动作响应时间应满足设备安全运行和事故处理的要求。保护系统应有独立的输入/输出（I/O）通道和隔离措施，并宜冗余配置。
保护的目的在于消除异常工况或防止事故发生和扩大。发生异常情况或事故时，根据故障的性质和程度，按照一定程序操作部分或系列设备，消除故障，保护设备免遭严重破坏，或把发生事故的部分与其他部分隔离开，防止事故进一步扩大，保证工艺系统中有关设备及人员的安全。一般可分为：①停机保护；②改变设备、系统运行方式的保护；③进行局部操作保护。为保护用的接点信号一次元件需要选用可靠产品，并规定保护信号源取自专用的无源一次仪表。接点可采用事故安全型触点（常闭触点）。
机组停止运行的保护宜包括：垃圾焚烧锅炉事故停炉保护；汽轮机事故停机保护；发电机主保护。垃圾焚烧锅炉、汽轮机、发电机的保护项目内容主要根据主机设备要求，工艺系统的特点，安全运行要求，自动化设备的配置和技术性能确定。其中：垃圾焚烧锅炉蒸汽系统应有主蒸汽压力超高保护；过热蒸汽压力超高保护；过热蒸汽温度过高喷水保护。汽轮发电机组的保护应包括：①机组轴向位移保护；②机组超转速保护；③机组轴承振动保护；④轴承润滑油压低保护；⑤发电厂冷却系统故障保护；⑥甩负荷时的防超转速保护；⑦抽汽防逆流保护；⑧低压缸排汽防超温保护；⑨汽轮机防进水保护；⑩汽轮机低真空保护；⑪汽机厂要求的其他保护。
10.5.6 垃圾焚烧锅炉与辅助燃烧器的联锁，应直接通过硬接线由故障安全系统执行。
10.5.7 去除酸性污染物的反应器出口温度联锁系统、垃圾焚烧锅炉炉膛出口烟气温度联锁系统等重要联锁回路，宜采用3选2安全逻辑判断。
10.5.8 设有备用设备的系统，当运行设备事故跳闸时，应有启动备用设备的联锁装置。
保护往往通过联锁实现，联锁也是起保护作用，只是限定于局部的操作。联锁的条件是由焚烧工艺系统根据主、辅机设备要求并结合工艺系统设计的运行方式提出的。本规范条文是对联锁的基本规定。
10.6.1 自动控制的主要内容应根据垃圾焚烧厂的规模、各工艺系统设置情况确定。
10.6.2 重要调节参数的一次仪表可双重化设置。
10.6.3 手/自动切换，应为双向无扰动切换。
垃圾焚烧厂主要控制（包括调节）包括下列内容：
1.炉排速度及垃圾给料速率控制；
2.自动燃烧控制（ACC）；
3.蒸汽-空气加热器出口温度和加热蒸汽凝结水出口温度控制；
4.烟气净化反应器出口烟气温度控制；
5.布袋除尘器入口温度控制；
6.烟气污染物的浓度控制；
7.辅助燃烧器燃烧控制；
8.其他控制；
9.一次空气负荷分配系统；
10.二次空气流量控制系统；
11.炉膛压力调节；
12.垃圾焚烧锅炉汽包水位三冲量调节；
13.过热器出口蒸汽温度调节；
14.除氧器压力、水位调节；
15.废水池液位调节，pH调节；
16.除盐水设备的中和池pH调节；
17.减温减压装置的压力、温度调节；
18.其他必要的调节。
垃圾焚烧锅炉汽包水位等重要模拟控制项目变送器需要做双重化设置。基本操作方式有手动方式、自动方式和手\自动切换三种方式。汽机控制按我国有关规定执行。一般是以来多少汽发多少电，因此汽机控制系统要具有：前压、功率（两台机以上时）以及脱离电网时的转速控制功能。对汽机旁路冷凝系统要有旁路压力调节系统和具有快速投入功能的旁路减温减压系统。
10.7.1 仪表和控制用电源的电压等级不应大于220V。进入机柜的交、直流电源应安全可靠，符合仪表和控制系统的用电要求，并为互相自动切换，互为备用的两路专用电源。电量宜按照装机容量的1.2～1.5倍估算。配电箱应设两路380V/220V电源进线。
10.7.2 仪表和控制用电源应配置不间断电源，不间断时间宜维持30～60min。
中央控制室是垃圾焚烧厂的运行控制中心，仪表和控制应从厂用低压配电装置及直流网络取得可靠的交流与直流电源，并构成独立的仪表配电回路。对仪表、DCS或PLC应采用不间断电源。不间断电源技术指标一般要求为：
1.电压稳定度：稳态≯±2％，动态≯±10％；
2.频率稳定度：稳态≯±1％，动态≯±2％；
3.波形失真度≯5％；
4.备用电源切换时间≯5ms。
10.7.3 采用气动执行机构时，气源品质和压力应符合现行国家标准《工业自动化仪表用气源压力范围和质量》GB 4830中的有关规定。
10.7.4 仪表气源应有专用贮气罐。贮气罐容量应能维持10～15min的耗气量。仪表气源的耗气量应按总仪表额定耗气量的2倍估算。
在指定压缩空气气源的规定中，参考了：①《工业自动化仪表用气源压力范围和质量》（GB 4080—84）；②《一般用压缩空气质量等级》（GB/T 13277—91）；③《Computer Air》（ISO/FDIS 8579—1）（欧洲现行标准）。《工业自动化仪表用气源压力范围和质量》是目前仍在实行的自动化控制专业标准，并符合IE标准规定，故本规范需要与此标准保持一致。
通过对三个标准规定情况（参见表4-35）的比较，标准③的规定最严格，标准②高于标准①。目前，焚烧线关键设备多为引进，要求压缩空气质量达到欧洲标准，执行更严格的标准。
表4-35 压缩空气质量标准
