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技术与应用
垃圾填埋气发电中自动控制系统的研究
苏宝枫任宪仁2张召
(1城市建设研究院,北京100029;2.北京市海淀区环境卫生服务中心,北京100081)
摘要根据垃圾填埋气发电的要求,采用西门子的可编程逻辑控制器和艾默生的集散控制系
统来实现工艺过程的控制。工程实践证明,利用PLC和DCS控制的垃圾填埋气发电系统,结合本
文设计的控制算法,筒化了控制系统的设备和结构,同时实现了节能降耗和系统的可靠运行
关键词:填埋气发电;自动控制;PLC
Automatic Control Systems Research in Landfill LFG to Energy
Su Baofeng Ren Xianren Zhang Zhao
(1. China Urban Construction Design &Research Institute, Beijing 100029
2. Environmental Sanitation Service Center of Haidian, Beijing 100081)
Abstract According to the requirements of the landfill LFG to energy, we use programmable
logic controller of Siemens and distributed control system of Emerson to achieve the control process
Project proved that the use of LC and DCS in landfill LFG to energy system, with the control algorithm
designed in this paper, simplifies equipment and structures of the control system, while achieving the
energy saving and reliable operation of the system
Key words: landfill LFG to energy; automatic control; PLC
垃圾填埋场是城市生活垃圾的最终处置环节,网,经过预处理后进行发电或者进入火炬燃烧。
垃圾填埋场中的可降解生物在稳定化降解过程中产
生大量的垃圾填埋气,其主要成分是甲烷和二氧化
碳,其中甲烷含量约45%~60%VV,二氧化碳含量
约占40%~60%VVリ,热值与城市煤气相当,是
种很好的可再生能源。目前,填埋气发电已成为我
国治理垃圾填埋场污染排放、开发利用垃圾填埋气
的主流技术。
现今,自动化控制已进入计算机智能化控制阶
圾理堆体
段,能够根据系统运行过程中相关参数的变化,及
图1填埋气发电工艺流程图
时、自动地调整系统的运行状态,使其一直运行在
1.2计算机控制系统
个最佳的工作状态。本项目采用PLC和DCS来实
计算机控制系统框图如图2所不,现场采集的数
现填埋气发电系统的自动化控制。
据实时传输到各控制器的PLC或DCS,再通过PLC
或DCS传输到上位机,上位机控制指令给相应的
1填埋气发电工艺系统概况
PLC或DCS,通过各控制器的PLC或DCS实现具体控
1填埋气发电工艺简介
制,形成一个可靠、快捷的局域网络。现场数据信
填埋气发电主要由填埋气收集系统、填埋气预息通过相应的控制器经工业以太网传送至中央控制
处理系统、火炬系统和发电机组系统四部分组成
室主控机处理,处理结果随时向各控制器发送各种
其工艺流程如图1所示,填埋气由集气井进入集气管控制指令,完成生产调度过程。
2011年第8期电气朮57
技术与应用
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图2计算机測控制系统框图
中央控制室的上位机系统采用客户机/服务器结2.2预处理、火炬控制器的控制及算法实现
构,服务器用于记录、打印、备份整个生产过程的数
1)检测、控制内容
据,客户机作为操作员接口,用于对工艺过程的操作
预处理、火炬系统主要检测、控制内容如下
和监视。上位机系统和控制系统通过100Mbps的工业
主要检测冷干机入口的压力,罗茨风机出口的压
以太网进行通信,上位机系统由2台服务器、1台工程カ,精滤器入口、出口的压力,预处理系统出口的压力,
师站、2台操作员站、1台监视站组成
沼气总管(进入发电机组和火炬之前的沼气管)的流量、
本系统共有4个控制站:预处理、火炬控制器选压力、温度以及氧气、甲烷的浓度。其中冷干机入口的
用西门子的PLC进行控制,1-4号发电机控制器、5压力,罗茨风机出口的压力,精滤器入口、出口的压力
8号发电机控制器、电气控制器均选用艾默生的就地显示;预处理系统出口的压力由压力变送器将信号
DCS进行控制。
上传由此来控制罗茨风机转速;沼气总管的流量变送
下面以预处理、火炬控制器为例,来介绍PLC器、压力变送器及温度变送器将沼气流量和温压补偿信
在填埋气发电系统中的具体应用实现。
号经控制柜上流量积算仪计算补偿后由RS485通信线引
至上位机进行相应显示。沼气总管中氧气、甲烷的浓度
2预处理、火炬系统的检測与控制
分别由氧气浓度分析仪和甲烷浓度分析仪送至PLC(即
2.1预处理、火炬系统的工艺和控制器构成
预处理、火炬控制器),并在上位机上进行显示。
填埋气相对湿度和H2S含量较大,同时含有的粉
罗茨风机的运行和故障信号,热水循环泵的运
尘量也难以满足填埋气发电机组的工作要求,所以行和故障信号,变频器的运行和故障信号,火炬的
需要对填埋气进行预处理。填埋气首先经过预处理运行和温度信号,都可经PILC在主控机画面上显示。
系统进行脱硫、脱水等处理,然后再进行发电,最
罗茨风机1、2互为备用,设就地控制柜,既可
大限度地减少填埋气对发沼气电机组的腐蚀,延长以就地控制,又可以在中控室实现罗茨风机的起停,
沼气发电机组的使用年限。预处理系统工艺如图3压力自动变速调节
所示,填埋气首先进入脱硫塔进行脱硫,然后进入
预处理、火炬控铏器系统框图如图4所示。
冷干机降低填埋气温度、初步脱水。变频罗茨风机
术支装集「本聚「
可以稳定输出气体的压力,调节气体流量,以满足
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火炬燃烧和沼气发电机组对气体压力、流量等的要
求。最后填埋气在精滤器的作用下进一步脱水,达
到沼气发电机组对气体成分的要求。
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量彩算仪
发电机组
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图3预处理系统工艺流程图
图4预处理、火炬控制器系统框
58电气鼓成2011年第8期