生活垃圾焚烧发电自动化解决方案

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生活垃圾焚烧发电自动化解决方案

让工业充满智慧

科远股份简介

南京科远自动化集团股份有限公司（股票简称：科远股份股票代码： 002380）成立与

1993 年，是国内的工业自动化与信息化技术、产品与解决方案供应商。科远股份是“国家

重点高新技术企业” 、 “全国优秀民营企业” 、 “国家火炬计划江宁电力自动化产业基地核

心骨干企业” 。2010 年 3 月 31 日在深圳 A 股上市，成为唯一一家在国内股票市场主板

上市的自动化公司。科远股份能够为工业流程生产领域提供包括自动控制系统、自动化仪

表、优化与先进控制软件、信息管理系统、装备自动化等优质产品链和解决方案，提供研

发、生产制造、工程实施、技术服务等一站式服务。其产品广泛应用于电力、冶金、建材、

煤炭、石化等领域。

科远股份致力于中国生活垃圾焚烧发电自动化解决方案

2013 年是中国“城镇化”建设新元年，中国自 2003 年开始的“城镇化”之路，在 2013 年

进入加速阶段。各级政府正在积极稳妥推进 “城镇化” ，有序推进农业转移人口市民化。

预计到 2030 年，中国城镇化水平将达到 70%，城市人口总数超过 10 亿人。同时，随

着经济的发展，人们生活水平的不断提高，生活方式也发生了很大的改变，人们生活中

产生的垃圾量也在不断呈现上升趋势，人均日产生垃圾量达到 1.0-1.2kg。

“城镇化” 的建设和人均日产生垃圾量的增加，使得垃圾污染日益严重。对垃圾处理不当，

可能会造成严重的大气、水和土壤污染，并将占用大量土地，从而制约城市的生存与发

展。如何解决垃圾问题，已引起全社会的高度重视。城市生活垃圾是城市生存与发展所

必需要解决的问题，利用城市生活垃圾发电、供热是解决城市生活垃圾问题的理想方法

之一。

自 2000 年以来，科远股份顺应“科学发展、节约环保”的时代潮流，致力于垃圾焚烧发电

厂自动化控制系统产品和解决方案就的研究与开发。以其成熟的电厂自动化控制技术为基

础，将自动化、信息化产品广泛应用于垃圾焚烧发电。从无锡益多环保热电有限公司、浙

江台州椒江热电有限公司开始，科远股份已经先后完成了 40 多台套垃圾焚烧炉发电机组

的自动控制系统。不管是机械炉排垃圾焚烧锅炉，还是循环流化床垃圾焚烧锅炉，科远股

份均积累了大量先进的自动化技术和丰富的工程经验。实现对垃圾焚烧锅炉、发电机组及

其辅助设备的全自动化控制和优化运行，提高垃圾处理能力，降低二噁英及其他有害物

质排放，提高发电效率，达到“减量、无害、利用”的目的。

垃圾焚烧发电工艺简介

现代化的垃圾焚烧处理不同于传统的简易锅炉焚烧，而是一个综合科技的系统工程。生活

垃圾焚烧发电厂主要由垃圾接收系统、垃圾焚烧系统、余热锅炉及其辅助设备、汽轮发电

机组及其辅助设备、烟气处理系统、灰渣处理系统、污水收集处理系统、辅助燃油系统以

及自动控制系统等九大系统组成。

循环冷却水

汽轮发电机

烟囱

燃油

化学水

余热锅炉

石灰石

生活垃圾

垃圾池

焚烧炉

烟气处理

活性炭

布袋除尘器

渗滤液处理

灰渣

填埋

（筑路）

灰

金属回收

综合利用

工艺流程

运送生活垃圾的垃圾车经过地磅计量后进入卸料大厅，将垃圾倾卸至垃圾贮存坑内。垃

圾抓斗吊将贮存坑内经过一定时间发酵的垃圾送入焚烧炉的进料漏斗，通过推料器进入

焚烧炉内焚烧。产生的高温烟气进入余热锅炉，热能转变为过热蒸汽，进入汽轮发电机

组发电。从余热锅炉出来的烟气，进入半干式喷雾反应吸收塔，去除酸性气体成分；再

喷入活性碳粉，引入布袋垃圾在炉排上经干燥、着火、燃烧、燃烬四个阶段后产生炉

渣，经炉底除渣机、带式输送机送往灰渣贮存坑。炉渣所含的化学物质性质稳定，可用

于铺路和建筑材料。其中的废钢铁经磁选机分拣后送钢厂回收。除尘器，吸收烟气中

的重金属、二恶英和粉尘，经过引风机由烟囱排出。

国内生活垃圾的特点

垃圾不分类，成分复杂，包括厨余垃圾、园林绿化垃圾、工业垃圾及建筑垃圾等等体积

不均，或疏或密，并含有体积较大的树干、石块、混凝土等主要成分为厨余垃圾，发热

量低水分含量较高，尤其是冬季，潮湿难燃，需要较长的干燥过程和干燥热量

垃圾处理的“三化”

垃圾处理的“三化”即减量化、无害化、资源化。减量化：对垃圾进行充分分解，挥发含有

的水分，燃烧可燃物质，使其体积缩小 90%以上。资源化：通过充分燃烧，将垃圾中

的生物质能充分转化为热能，便于发电机组充分利用热能发电。无害化：通过高温分解

垃圾中的有害物质，并防止新的有害物质的生成，减少污染物的排放。

二噁英的充分分解

为了达到焚烧处理的目的，有效分解二噁英等有害物质，垃圾焚烧炉的运行必须满足

3T+E 原则： Temperature（温度）：烟气的温度高于 850℃。（停留时间）：高温

烟气在炉内停留时间超过 Time 2s。 Turbulence（混合）：不断地扰动保证充分燃烧。

（空气过量率）：适当过量的空气供应保 Excess air 证充分分解。

机械炉排式垃圾焚烧炉

垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之

间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域（垃圾由一个区

进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部

进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后

烟气经烟气处理装置处理后排出。炉排一般采用滚动炉排、水平往复推饲炉排或倾斜往复

炉排（包括顺推和逆推倾斜往复炉排）等。德国马丁公司设计制造的往复式机械炉排炉

最著名，焚烧效率最高，质量最好，该焚烧炉被简称为马丁炉。

主要特点

? ? 垃圾无需严格的预处理。拨火作用强，比较适用于低热值、高灰分的城市垃圾的焚烧 ?

炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与炉排之间的接触面相当光滑、排与排之

间的间隙相当小。 ? ? 机械结构复杂，损坏率高，维护量大。炉排炉造价及维护费用高

主要炉型及生产商

? 马丁逆推炉排：德国马丁公司、日本三菱重工株式会社 ? VonRoll（冯诺尔）垃圾焚烧

炉排：奥地利能源及环境股份公司（简称 AE&E）、日本日立造船株式会社、上海康恒

环境工程有限公司、无锡华光锅炉股份有限公司 ? Volund（伟伦）垃圾焚烧炉排：丹麦

Volund 公司、日本钢管株式会社、广州环保投资有限公司 ? CITY2000 倾斜往复式炉排：

法国阿尔斯通公司、重庆三峰环境产业有限公司 ? 比利时吉宝西格斯公司、深 SHA 多级

炉排炉：圳市能源环保有限公司（简称“深能环保”） ? 二段往复式炉排炉：温州伟明集团、

杭州新世纪公司

循环流化床式垃圾焚烧炉

针对我国混合收集的生活垃圾发展的循环流化床垃圾焚烧技术，已经达到了商业化应用的

阶段，并日趋成熟，形成了不同处理能力的系列化产品。给料、排渣、燃烧控制、尾气

处理设备已有较好配套，入炉垃圾不需要复杂的前处理，产汽与常规汽轮发电设备参数配

套，具有显著的环境和经济效益。炉体是由多孔分布板组成，在炉膛内加入大量的石英砂，

将石英砂加热到 600℃以上，并在炉底鼓入 200℃以上的热风，使热砂沸腾起来，再

投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾，垃圾很快被干燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻，

继续沸腾燃烧，燃尽的垃圾比重较大，落到炉底，经过水冷后，用分选设备将粗渣、细渣

送到厂外，少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用。株式会社日本荏

原制作所（青岛荏原环境设备有限公司）设计制造的 TIF 回旋流型流化床最为著名，使用

最为广泛。

主要特点

? 垃圾悬浮燃烧，空气与垃圾充分接触，燃烧效果好，炉内燃烧控制较好 ? 对燃料粒度均

匀性要求较高，需要大功率的破碎装置对垃圾进行预先破碎处理 ?

主要炉型及生产商

? TIF 回旋流型流化床：株式会社日本荏原制作所、青岛荏原环境设备有限公司 ? 城市生

活垃圾内循环异重流化床：浙江大学、杭州锦江集团 “外置式”换热器循环流化床：北京中

科通用能源环保有限责任公司

给料、送风等要求连续均匀，对给料装置、送 ? 引风机的连续稳定运行要求较高，且运

行时操作复杂

? ?

烟气中灰尘量大，除尘装置运行费用较高炉内大量石英砂及飞灰，对锅炉水冷壁、换热器

磨损严重，需要定期检修，设备维护量大、维护费用高。

自动化“孤岛”现状

目前垃圾焚烧发电厂中的控制系统，除了 DCS 系统外，垃圾炉燃烧控制系统、烟气处理

控制系统、汽轮机电液调节系统、汽轮机危急跳闸保护系统、化学水处理控制系统、渗

滤液处理控制系统、吹灰程序控制系统、垃圾吊控制系统等等一般均随设备厂家配套，

全厂控制系统多达十几套。最终由 DCS 系统提供与各控制系统的通讯接口，进行数据通

讯，试图通过这些通讯接口，实现全厂一体化控制。

垃圾焚烧发电厂主要控制系统

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 分散控制系统（DCS） s 焚烧炉燃烧控制系统焚烧

炉排电液控制系统（ACC）辅助燃烧器控制系统点火燃烧器控制系统吹灰程序控制系统

汽轮机数字电液调节控制系统（DEH）汽轮机紧急跳闸保护系统（ETS）汽轮机安全监

视系统（TSI）电气控制系统（ECS）化学水处理控制系统（WTS）烟气脱酸控制系统

布袋除尘控制系统脱销控制系统渗滤液处理控制系统飞灰固化控制系统烟气连续测量监

视系统垃圾抓斗控制系统灰渣抓斗控制系统地磅称重系统

由于种种原因，无法真正实现以 DCS 为中心的全厂一体化，反而形成了一个个自动化“孤

岛”，带来很多自动化问题： ? 各个控制系统自动化水平参差不齐，有的自动化水平较高，

有的自动化水平较低。导致整体自动化水平不高，垃圾焚烧炉出力受限、污染排放不达标、

发电效率不佳，整体经济效益打折 ? ? 采用不同的软硬件平台，备品备件品种繁多，规格

各异，数量庞大。大量占用企业流动资金很难掌握所有控制系统的检修和维护技能，日常

检修和维护依赖于供应商，系统出现问题，无法得到及时的解决和处理，出了问题只能等

待，设备维护和检修处于被动状态 ? 各套系统之间相互独立，信息无法共享，无法实现全

厂联调、联控，生产管理难度大，管理效率低下 ? 界面风格千变万化，操作方法各不相同，

运行人员需要掌握多套系统的使用方法。日常运行中需要在几套系统间切换，顾此失彼。

运行人员数量多、工作强度大

全厂一体化配置

针对垃圾焚烧发电厂严重的自动化“孤岛”现象，科远股份依托 NT6000 分散控制系统、

DEH-NTK 数字电液调节系统、炉膛火焰检测与燃烧优化系统等产品与技术，实现对垃圾

焚烧电厂垃圾焚烧锅炉、汽轮发电机组等所有主、辅机设备的集中监控、集中管理，提高

整个工厂的自动化水平和管理水平，减少运行管理人员，减员增效。由于 DCS 成为垃圾

焚烧发电厂生产运行的控制中心，一旦 DCS 系统发生故障，将是全局性和灾难性的，故

DCS 必须具备以下特性： ? ? ? ? 稳定、可靠，能够长期稳定的运行性能优异，能够完成

ACC、DEH 的复杂调节快速处理，能够满足 FSSS、ETS 等的快速保护需要良好的系统

接口，能够分布式实施，也能够与各种现场仪表、变频器、分析仪表轻松连接 ? 控制逻辑、

控制策略能够充分加密，确保知识产权的充分保护 ? 良好的移植和扩展能力，能够适应集

团化的投资需要，或者垃圾焚烧炉的批量化生产需要。 ? ? 长期稳定的备品备件供应使用

维护方便，能够适应垃圾焚烧电厂的快速建设和低成本运营 ? ? ? 专业的垃圾焚烧发电工

程实施队伍，优质的工程实施本地化的良好售后服务和长期的技术支持合适的性价比

可靠

服务

先进

易用

控制范围

除一些较为特殊的控制系统（如烟气连续测量监视系统需要符合各地环保部门的特殊要求、

垃圾抓斗控制系统需要配套专门的主令控制器等）外，其它所有主辅设备均采用

NT6000 分散控制系统完成。垃圾焚烧炉炉内脱销系统发电机组化学水处理系统点火

燃烧系统汽轮机本体给水除氧系统污水处理系统辅助燃烧系统烟气处理系统布袋除尘

系统凝结器及真空系统净水系统空压机系统

汽轮机润滑油系统高低加系统减温减压系统输灰系统高低压厂用电灰库

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