西门子S7-400H系列PLC在垃圾焚烧自动控制中的应用要点详解.pdf

Siemens Industry Expert Siemens Expert 西门子S7-400H系列PLC在自动燃烧控制系统中的应用 苏寿全苏寿全 苏寿全苏寿全 厦门拓控自动化有限公司，厦门 摘要摘要：该文主要介绍西门子： S7-400H系列PLC和PCS7 V7.0在垃圾焚烧自动燃烧控制 摘要摘要：： 系统中的应用，详细阐述控制系统的硬件配置和网络组态， 并从软件编程方面叙 述了对垃圾焚烧自动燃烧关键功能的实现。 一、一、项目简介项目简介 一一、、项目简介项目简介 1. 项目背景 随着我国经济的高速发展，城市化水平和人民生活水平的不断提高，城市垃 圾产生量与日俱增 。大量未经处理的垃圾不仅占用土地、破坏景观，而且还传播 疾病，影响环境卫生和居民健康，因此垃圾的无害化、减量化、资源化处理是中 国城镇亟需解决的重大环境问题之一 。 自1895 年在德国汉堡建成第一个垃圾焚烧发电厂以来，一些发达国家利用垃 圾焚烧发电以解决城市生活垃圾污染已有百余年的历史，形成了一些代表性的垃 圾焚烧处理技术，比如德国的Martin 炉技术，美国Foster Wheeler 流化床技 术，日本 EBARA 公司内循环流化床燃烧技术等。垃圾焚烧可以实现垃圾处理的减 量化，资源化，无害化，回收其热能用于发电、供热等，对控制二次污染起着重 要作用。 我国城市生活垃圾焚烧处理起步于 20 世纪 80 年代，但因垃圾成分复杂，含 水率高，热值较低，无机物含量高，有机物含量少等特点，给焚烧炉的燃烧控制 和烟气处理带来一定的难度。 但城市垃圾的组成极为复杂，而且随时间和区域的变动也会有所变动，不像 一般燃煤的性质稳定。垃圾焚烧发电厂在连续供料及焚烧的过程中，焚烧炉内的 燃烧状态也时刻变化，呈现出高度的非线性系统特征，对于这样的高度非线性系 统，使用常规的 PID 控制或一般的数学控制模型均难以达到稳定的控制。为了控 制好垃圾燃烧，减少垃圾焚烧过程中二恶英等有害物质的排放。自动燃烧控制系 统通过模糊控制理论建立非线性系统的控制法则，并将技术人员的操作经验及思 1/34 Siemens Industry Expert Siemens Expert 考逻辑融合在模型中，来达到智能控制的目的。通过在环能工厂现场的应用，垃 圾燃烧自动控制投入率可达到 80%以上，废气排气也达到了国家标准。通过控制 技术的不断改进和创新，垃圾焚烧控制系统由手动操作的时代逐渐迈入自动控制 的时代。 2. 自动燃烧控制系统的目标 生活垃圾是成分极其复杂的燃料，欲提升垃圾焚烧厂的运行效率，针对焚烧炉 的燃烧系统进行稳定的控制，以避免因人为操作不当使垃圾焚烧炉停炉，所以焚 烧的燃烧控制目标可设定如下： （1）保持稳定的燃烧，将垃圾连续，恒定地输送到焚烧炉，并达到预定的垃圾焚 烧量 （2）保持稳定的蒸汽流量，维持锅炉主蒸汽流量在设定值。 （3）保持炉内较高温度，热灼减率最小化； （4）保持烟气排放在限值以下，符合标准 为达成上述控制目标，系统采用如下控制技术： （1）控制蒸汽量 锅炉主蒸汽流量控制是 ACC 的主要控制回路。通过下面的垃圾层厚度控制将 垃圾恒定地输送到燃烧炉排上，锅炉主蒸汽流量的控制能得到很好地实现。 为了使蒸汽流量保持在设定值，锅炉蒸汽流量的控制调节燃烧段炉排的空气 流量。 锅炉蒸汽流量的设定值是计算垃圾需求量、进入炉内的标准空气流量等的主 要数据。 锅炉的主蒸汽量通过增加和减少燃烧段炉排的空气流量来控制其增加和减少 控制系统按照估计的生活垃圾热值以及目标焚烧量计算出蒸汽流量的目标值， 在不断进料的过程中，以所测量的蒸汽流量与目标蒸汽流量值进行比较，计算的 偏差值反馈给炉排速度控制器与助燃空气流量控制器进行控制，通过蒸汽蒸发量 的改变来调节炉排速度和助燃空气的流量。 一般，工厂运行人员应当为 ACC 计算设置只有三个参数，如下： 1）垃圾低热值 （作为现状） 2）垃圾蒸汽流量 （作为控制目标） 3）垃圾比重 （作为现状） 在