寿光垃圾焚烧发电烟气处置控制设计

文_付存斌 光大水务（深圳）有限公司

生活垃圾焚烧过程中产生烟气主要污染物包括烟尘（颗粒物）、酸性气体（HCl、SOx、NOx、HF 等）、重金属（Hg、Pb、Cd等）、有机毒性污染物质（PCDDs/Fs）等，因此，烟气处置系统成为生活垃圾焚烧发电项目环保达标最重要的系统设施。烟气处置协同控制系统运行状况将直接影响垃圾焚烧发电项目烟气处置系统各单元系统设备的运行状况、脱硫脱硝除尘的效率以及生产物料的消耗，进而影响环保排放指标、生产成本等，烟气处置控制系统决定垃圾焚烧发电项目二次污染物的排放水平，是垃圾焚烧发电核心系统。

1 垃圾焚烧发电烟气处置设备

1.1 系统工作流

通过分析国内外垃圾焚烧发电项目烟气处置系统主流设计方案，结合寿光垃圾焚烧发电项目烟气的原始参数和运行公用工程参数，及烟气排放指标满足欧盟EU2000/76/EC标准要求，借鉴先进且适合寿光垃圾焚烧发电项目现状的烟气处置技术及控制流程，研究确定各组成单元处置装置及其控制参数，设计形成寿光垃圾焚烧发电烟气处置协同控制系统。寿光垃圾焚烧发电烟气处置协同控制系统由SNCR脱硝系统+石灰浆制备系统+半干喷雾反应塔系统+消石灰喷射系统+活性炭喷射系统+袋式除尘器系统等六个单元系统组成，经处置后的烟气各项排放指标全面稳定达到欧盟EU2000/76/EC标准要求。寿光生活垃圾焚烧发电项目烟气处置协同控制系统包括现场控制站、上位机人机界面、网络通信设备、控制软件等四部分组成，开发语言为汇编语言，开发工具为STEP7 V5.5，运行硬件环境为西门子S7-300/400 CPU。寿光垃圾焚烧发电烟气处置系统由SNCR脱硝系统、石灰浆制备系统、半干喷雾反应塔系统、消石灰喷射系统、活性炭喷射系统和袋式除尘器系统等单元处理装置组成，项目烟气处置工作流程如图1所示。

1.2 网络结构图

寿光垃圾焚烧发电烟气处置协同控制系统设有3个现场控制站，各现场控制站采用西门子通用现场控制器，系统包含开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块。现场控制器中子程序调用通用模块，将需处理的数据以相同的数据结构存储在各现场控制站内存中，实现对不同设备的控制。通用功能块相对于硬件是独立的，可以独立进行调试和安装，对于不同项目可进行直接引用。公用控制站程序，根据控制系统功能说明，对通用功能块进行不同的组合及调用从而完成对现场设备的控制。 控制室监控界面提供人机界面，供运行人员操作及监视现场生产用。烟气控制系统中电动机、阀门、模拟数值、开关、PID控制器和功能块所使用到的过程数据全部以数据块的形式存放在PLC中。寿光垃圾焚烧发电烟气处置协同控制系统网络结构如图2所示。

寿光垃圾焚烧发电烟气处置协同控制系统现场控制站的数据通过以太网传输到位控制室监控界面上，通信网络采用工业光纤环网，协议采用以太网西门子FETCH/WRITE协议直接和PLC实现数据交换，不仅节约软件成本，降低开发难度，同时加快系统响应速度，可以读取PLC所有区域数据。寿光垃圾焚烧发电烟气处置协同控制系统采用SIMATIC WinCC 7.0作为界面编程软件。基于本系统是用SIMATIC S7-400PLC实现控制，在界面编程时采用了WINCC 7.0作为相应软件。

2 烟气排放

对寿光垃圾焚烧发电烟气处置协同控制系统进行性能检测，测试烟囱入口处SO2、NOx、CO、CO2、O2、氯化物、氟化物、粉尘、重金属、TOC等主要烟气污染物浓度，将系统烟气处置前后烟气数据对比欧盟EU2000/76/EC标准，测算半干喷雾反应塔系统、袋式除尘器系统等系统效率。

就寿光垃圾焚烧发电项目烟气处置系统前后烟气数据进行对比，项目烟气处置效果良好。烟气处置系统处置前后的烟气参数如表1所示。

表1 烟气处置系统处置前后的烟气参数

通过验证寿光垃圾焚烧发电烟气处置协同控制系统所控制烟气污染物排放限值满足欧盟2000/76/EU标准。寿光垃圾焚烧发电项目已经建成投运，正式并网发电，实现生活垃圾的无害化、减量化、资源化处理。

3 结语

随着我国垃圾焚烧发电烟气排放标准的不断提高，在垃圾焚烧发电厂要求必须达到国标甚至欧美国家的排放标准的情况下，未来垃圾焚烧发电烟气处置控制要在以下方面进行研究：各单元系统串连在整个烟气处置控制系统中，单个设备的问题将影响其他设备运行效果，烟气处置协同协同控制是必要的，需要不断革新改造，设计出运行可靠、科学先进的烟气协同处置控制系统。可以引用国外技术，其中，欧盟垃圾焚烧烟气处置控制技术路线很值得我国参考。但我国的生活垃圾与国外的存在较大差异，在烟气处置技术路线选择时应遵循“因垃圾制宜，因炉型制宜，因地制宜，统筹协同，兼顾发展”的基本原则。