一、引言
       随着城市人口不断扩张,每天产生的城市垃圾越来越多,依靠传统的填埋方式已经无法满足垃圾处理的需求,因此出现了垃圾焚烧厂来处理垃圾。由于垃圾焚烧过程中会产生大量的蒸汽,这些蒸汽带动汽轮机,进而由汽轮机带动发电机进行发电是一套行之有效的做法。目前,我国有多个城市都设有垃圾发电厂,一方面能缓解日益紧张的垃圾处理需求,同时又能产生经济效益,是一个两全其美的方法。但是,在垃圾处理过程中,会产生大量烟气,对大气造成污染,所以需要一个烟气净化系统来对垃圾焚烧产生的烟气进行处理。在天津滨海新区的垃圾发电项目中,使用到了基于西门子PLC S7-400H系列的控制系统。该控制系统采用冗余结构,安全可靠,不会由于故障等原因造成停机,使得垃圾发电厂可以持续进行烟气净化处理,保持了控制系统的稳定运行。
  
  二、烟气净化工艺简介
        烟气净化系统的工艺过程如图1所示:
  
                                                                                 图1 烟气净化系统工艺
       由垃圾焚烧产生的烟气,首先经过脱酸系统,去除烟气中包含的酸性气体,在脱酸系统中加入石灰浆,作为原料,与气体中的酸性物质中和从而达到脱酸的目的。然后加入消石灰,碳酸氢钠,硅藻土等物质,进一步去除气体中的酸性物质。其次,气体进入到除尘系统,主要作用是去掉气体中的灰尘;最后,气体到达脱硝系统,脱硝系统由尿素产生氨气,用来去除气体中的氮氧化物。经处理后的气体达到环保要求,经烟囱排出,其中防白烟风机会改变烟气中的含水量,改变气体排出后的视觉效果。
  
  脱酸系统,除尘系统以及锅炉产生的灰渣,通过飞灰输送系统采集到一起,最后通过固化处理,填埋的指定区域。
  
  三、控制系统组成
       控制系统硬件的核心是西门子S7-400H系列PLC,本系统采用6套CPU414-5H冗余系列CPU,一旦主CPU由于某种原因停机,系统立即切换到副CPU工作,这样可以保证控制系统的连续运行。I/O模块采用西门子分布式I/O,西门子ET200M系列,并通过IM153-2进行DP通讯。主控室有5台计算机,其中2台为工程师站,用于程序的修改和调试;另外3台是操作员站,由操作员对控制系统设备进行操作。整个控制系统布置图如图2所示:
          
                                                                                                   图2 烟气净化控制系统
        四、控制系统
       工作流程控制系统软件采用STEP7 V5.5进行设计,从功能上讲共分为6部分,其中第1,2部分是两条生产线,包含脱酸系统,除尘系统,脱硝系统,尿素制备系统;第3,4部分是公共部分,包含石灰浆制备,硅藻土制备,活性炭、碳酸氢钠输送系统等;第5部分是飞灰输送,将气体中的灰渣和锅炉中的灰渣收集起来;第6部分是飞灰固化,将收集后的灰渣作固化处理,为填埋做好准备。
  
  上位机共5台,软件使用WinCC V7.0,可以对设备进行单体操作和流程控制。下面以1号生产线的除尘系统的流程控制为例,说明控制系统的工作流程,详见图3:
  
                       图3 烟气净化系统除尘流程控制
        五、结束语
        本套控制系统采用西门子先进的S7-400H系列冗余系统,最大限度的保证了客户对烟气净化系统的要求,尤其是对系统稳定性,持续性的要求。S7-400H冗余系统保证了系统即使出现故障的情况下,不会停机,保证控制系统稳定运行。同时,上位机工程师站和操作员站界面友好,易于操作,设备状态显示和控制清晰可靠,报警状态完备。该控制系统投入运行以来,安全稳定,保证了烟气净化控制系统的平稳运行,得到了客户的充分肯定,赢得了良好的口碑。

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