我国鸡粪直燃发电厂热工自动化系统探究.doc

1、我国鸡粪直燃发电厂热工自动化系统探究摘要：简要介绍了鸡粪的危害和传统鸡粪处理方式，论述了鸡粪直燃发电技术，详细介绍了鸡粪直燃发电厂热工自动化系统。 关键词：鸡粪 直燃发电 热工自动化水平 分散控制系统 数字化工业闭路电视 中图分类号：TM62 文献标识码： A 随着我国经济的发展，大型家禽饲养业的快速增长，养鸡场产生的鸡粪等废物逐年增加。鸡粪中含有大量的钠盐和钾盐，必须经过处理才可使用。如果直接用于农田，过量的钠和钾通过反聚作用而造成某些土壤的微孔减少，使土壤的通透性降低，破坏土壤结构，而且过量的钠和钾将会通过土壤渗入地下，污染地下水。 传统鸡粪处理方式为：发酵堆腐后施用，加工制成饲料或沼气化

2、利用等。近些年我国也在探索其他鸡粪处理和使用方式，鸡粪直燃发电便是一个成功的范例。 国内第一台以鸡粪混合物（主要是鸡粪与谷壳）为原料，通过直接燃烧所产生的能量发电的电厂项目福建凯圣生物质热电厂项目，于2009 年 4 月第一台机组发电，2009 年 10 月第二台机组发电。目前，福建省又有一批鸡粪直燃发电厂在筹建中，不久将来便会出现在公众面前。1、鸡粪直燃发电技术： 1.1 鸡粪的特性 鸡粪的挥发份较高，极易着火，极易燃尽。挥发份析出的温度远低于煤炭，温度区间从 200 度开始至 500 度时几乎完全析出，500 度以上则主要是固定碳的燃烧过程。在锅炉内不需采用其他燃料助燃，就能保证较好的燃烧

3、工况和燃烧效率，预计锅炉的热效率大于 85，而且燃烧后只要保证不超温、流化好，就可以防止结焦。西安热工研究院在 1MW 循环流化床锅炉试验台上进行了鸡粪的燃烧试验，燃烧了 24t 鸡粪，试烧结果显示：在不掺烧其它燃料的条件下，鸡粪在炉内能稳定燃烧，炉膛温度为 830850，完全达到燃煤循环流化床锅炉的炉膛温度，测量鸡粪的低位发热值为 2490 大卡/千克。 1.2 鸡粪直燃发电装置 鸡粪直燃发电设备与工艺流程和生物质发电厂没有什么区别，只是把鸡粪作为燃料，而且不需要破碎系统。燃烧系统（采用 CFB 锅炉或者焚烧炉） 、热力系统、除灰渣系统、循环冷却水系统、烟气处理系统、燃料输送系统、发电系统、

4、控制系统几乎都是成熟的、常规的火力发电厂系统，只是对燃料输送、除臭和烟气处理系统要更重视。燃料需要密闭系统储备及输送，以防止鸡粪异味外溢。对于燃料库的异味，采用负压抽吸法处理，燃料仓靠近锅炉，工程设计把一次、二次风机的吸口布置在燃料库，吸取燃料库中的空气作为一次、二次风送入锅炉燃烧，该方法除臭效果良好且较为稳定，除臭率可达 90以上。烟气处理系统除考虑脱硫、脱硝外，还应考虑二噁英类物质的处理，使各个排放物指标达到排放标准。 2. 鸡粪直燃发电厂的热工自动化系统 2.1 热工自动化水平 鸡粪直燃发电厂的热工自动化水平较高，与国内同等规模燃煤电厂、生物质电厂热工自动化控制水平相当。 鸡粪直燃发电厂

5、热工自动化控制系统采用分散控制系统(DCS)。DCS的主要功能包括: 机组的数据采集系统(DAS)；模拟量控制系统(MCS)；辅机顺序控制系统(SCSB/T G/A)；锅炉炉膛安全保护系统（FSSS） 。主要辅机的顺序控制以功能组级控制水平为主，即实现一个系统辅机及其相关设备的程序控制。 辅助车间（系统）可纳入主控 DCS 系统进行控制；也可采用可编程序控制器（PLC）控制，并与 DCS 系统进行通讯的模式。 采用分散控制系统（DCS） ，实现机组炉机电集中控制的方式。设一集中控制室。在集控室内实现机组正常运行工况的监视和调整以及异常工况的报警和紧急事故处理。在少量就地操作和巡回检查配合下，在

6、集控室内实现机组的启/停。 2.2 控制系统的总体结构 2.2.1 集散控制系统总体构成以及分层分组原则 a.控制系统的总体构成是基于以下原则: 整个机组的运行管理集中在控制室内进行,运行人员以 LCD 键盘作为监视和控制中心。 由基于微处理器技术的分散型控制系统实现机组的数据采集与处理系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、辅机顺序控制系统(SCS B/T G/A) 、锅炉炉膛安全保护系统（FSSS） 。 汽机危急遮断系统（ETS） 、汽机数字电液控制系统（DEH） 、汽机安全监测保护系统（TSI） 。 b.控制系统的分层分组原则为:在横向按被控对象的相对独立性和完整性来划分区(站),在纵

7、向上按控制功能进行分层,可分为功能组级、子组级和驱动级。实现控制系统的功能分散、危险分散，提高系统的可靠性。 2.2.2 各系统之间的通讯方式、信息共享范围及接口 1）分散控制系统内部通讯，分散控制系统内的数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)、锅炉炉膛安全监控(FSSS) 的信息共享。采用远程 I/O 技术,远程 I/O 设备通过通讯总线与 DCS 控制系统构成一体。远程 I/O 通讯总线冗余配置。 在 DCS 系统中 MCS、SCS、FSSS 系统所需的输入信号直接由 I/O 通道引入各自系统，并通过通讯总线传送到 DAS 系统。 2)控制系统接口： 汽机本体监测仪表

8、系统（TSI）留有与 DCS 系统的通讯接口，与 DEH系统和汽机危急遮断系统（ETS）通过硬接线连接。 2.2.3 程序控制的分级结构 用于 SCS 的硬件、软件均采用分层、分组结构,驱动级可独立于子组级工作。 下列 I/O 信号通过 I/O 通道直接引入驱动级内： 1)确保辅机本身安全的启、停允许条件信号； 2)驱动级间互相联锁的信号； 2.2.4 常规仪表和后备手操的设置原则 控制室内原则上不设单独的常规仪表，在 DCS 操作员台上布置控制开关及按钮, 当分散型控制系统通讯故障或操作员站全部故障时,确保紧急停机、停炉。 2.2.5 全厂数字化工业闭路电视监控系统 全厂数字化工业闭路电视监

9、控系统用于对全厂炉、机、电和辅助车间水系统、灰系统、燃料系统等主要生产环境，以及重要设备相对集中的区域进行监视。 全厂数字化监控系统采用独立的网络系统进行监控，并留有与 DCS系统的接口。操作人员根据现场画面情况，通过键盘上的操纵杆或相应的控制器可控制各个摄像机摄取现场画面的空间范围、光亮强弱、景物远近、清晰程度以及摄像机电源的开关等。从而实现对现场的监视。 目前鸡粪直燃发电技术作为一项处理鸡粪的新技术，仍然有一些方面需要改进。但鸡粪直燃发电设备和工艺成熟，自动化程度较高，在我国福建等地区有很高的认可度。本文对鸡粪直燃发电厂热工自动化方案进行了详细介绍，以期对今后新建的禽粪直燃或禽粪掺烧发电项目的热工自动化系统设计提供参考和借鉴。 参考文献： 【1】 张振都,吴景贵.畜禽粪便的资源化利用研究进展.广东农业科学.2010（1） 【2】 余英.生物质能及其发电技术.北京:中国电力出版社,2007. 【3】 杨平勇.生物质发电技术.北京:中国水利水电出版社,2007.