DCS在生物质发电中的应用

朱小娟

沈阳工程学院 自动化学院 ,沈阳 110136

摘要:本文通过对比生物质能与其他可再生能源，以国能成安生物质发电厂分散控制系统为对象，阐述了在生物质发电厂在实际应用中，在实用性、安全性、稳定性、经济性等诸方面的优势，对生物质发电厂在国内的未来发展方向进行了探讨。

关键词:生物质 ；发电；分散控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A

The Applications Of DCS In Biomass Power

Zhu xiao juan

（ shenyang institute of engineering ,Department of Automation,shenyang 110136)

Abstract : Based on the comparison of biomass energy with other renewable energy sources, this paper describes the practical application of biomass power plant in the distributed control system of Guoneng Cheng 'an biomass power plant, the Future Development Direction of biomass power plant in China is discussed for its advantages in practicality, safety, stability and economy.

Key word: biomass ; generation; DCS

1引言

生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料，采取直接燃烧或气化的发电方式^【1】。华北成安生物发电厂是国家电网公司第一批生物质能发电厂，装机容量为2.5万千瓦的单级抽凝式汽轮发电机组。它以棉花秸秆和林业废弃物为燃料，采用国产EDPF-NT分散控制系统，它是国电智深自主创新的DCS。本文以国电成安生物质发电厂分散控制系统为对象，阐述了在生物质发电厂在实际应用中，在实用性、安全性、稳定性、经济性等方面的优势。

2 EDPF-NT分散控制系统在生物质发电厂的应用

生物质直燃机组发电厂，机组主系统设备包括：生物质直燃锅炉、汽轮机、发电机以及其他电气部分（主变输电和厂用配电）；辅助系统设备包括：上料系统（燃料）、除尘输灰、化水处理、化水加药、公用水泵房等。这些部分的控制都采用分散控制系统（简称DCS）^【2】。

华北成安生物电厂作为国内第一批正式投运的直燃式生物能发电厂，采用国电智深自主创新的EDPF-NT分散控制系统。它包括一台装机容量为2.5万千瓦单级抽汽凝汽式汽轮发电机组，锅炉为丹麦BWE公司设计，济南锅炉厂承造的130t／h振动炉排高温高压生物质燃料锅炉。该工程的设计燃料为玉米、小麦、棉花秸秆。此生物质电厂的主流程将化学能转化为热能，汽轮机再将热能转化为机械能，来自汽轮机的凝结水经过低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器，最后再送回汽轮机做功。发电机将汽轮机的机械能最后转化为电能，从生物质电厂生产工艺来看，与火力发电厂的基本原理相同^【3】，但是生物质发电更安全、经济、环保，更加节约能源。

EDPF-NT是一个完全集成的过程控制系统，充分利用了模块化结构设计，从现场层的I/O单元到操作监视层的工作站。既可以开始于紧凑型的格式，又可以是在控制屏柜内的带冗余的扩展系统。EDPF-NT有可选的开放接口如OPC，XML等可以直接与处理层和现场层的系统进行双向的数据通讯。EDPF-NT系统中同样包含了大量的标准功能库，使用户能更容易的完成自动化项目，用户可以根据自己的特殊需求对这些功能库进行修改和调整，从而成为独立的用户功能库。

EDPF-NT主要包括两个工作站，即工程师站和现场控制站。 EDPF-NT分散控制系统的工程师站用于控制方案组态与修改，数据库，系统的点记录编辑、DPU站模块定义、DPU站配置定义和系统点记录更新工作等。软件自带通讯功能，可以在无后台任务支持的情况下独立工作，从而实现在线式的系统组态编辑。现场控制站备采用智深EDPF-NT的冗余PCU构成的五个控制站完成实时数据的采集、储存、计算和回路控制、逻辑控制等。PCU通过以网络向监控管理级的计算机传送数据，与现场控制级的各类仪表进行通讯。由于过程控制级在整个监控系统中完成所有实时数据的采集和控制任务，因此，作为整个监控系统的核心^【4】。该工程共设置5套现场过程控制站，包括4套操作员站(OPU)、1套汽轮机控制系统(新华DEH)操作员站和1套EDPFNT系统工程师站(ENG)、I套XDPS系统工程师站(ENG)。该工程单元机组共设置5对分散处理单元(DPU)，分散布置于6面集散控制系统(DCS)机柜内，每个分散处理单元(DPU)均具有2个冗余网络接口(RJ45)直接接入以太网。分散处理模件均冗余配置，一旦某个工作的处理器模件发生故障，系统能自动地以无扰方式快速切换至与其冗余的处理器模件，并在操作员站报警。

DCS控制站功能分配考虑平衡、安全和实用，综合控制功能分类（FSSS、SCS、MCS、ECS、DAS）和设备流程分类（燃料、锅炉、汽机、电气、化水、加药、除尘除灰、公用等），按照功能分散的原则设计，共包括18面机柜、12对冗余过程控制站。DCS按照功能分为电气、高加给水、低加凝水、给料、FSSS、风烟、汽水、上料、吹灰、输灰、化水、化学加药、公用水泵房。分散控制系统分为三级，即综合信息管理级、集中操作监控级、分散过程控制级。

3 结束语

生物质发电技术是本世纪人类有效利用可再生能源的一种可持续发展的能源之路，利用生物质发电不仅弥补了资源短缺，而且保护了生态环境。生物质电厂生产过程自动化是不可缺少的组成部分，采用先进的DCS，由于其可靠性很高，控制算法丰富，功能强大，是今后生物质电厂自动发展的方向。

参考文献

[1] 纪伟．生物质能发电技术发展现状(J)．山东煤炭科技，2005.4：45-46.

[2] 姚向君，田宜水．生物质能资源清洁转化利用技术．北京：化学工业出版社，

2005．47～60.

[3] 闵凡飞，张明旭．生物质燃烧模式及燃烧特性的研究．煤炭学报，2005.30(1)：

104～105.

4. 阮晓琴．国电智深制造发电设备的“中国脑"：上海证券报，2007．10.

作者简介：朱小娟(1977-)，汉族，女，陕西安康人。硕士，沈阳工程学院自动化学院教师，研究方向：火电厂生产过程自动化与控制理论控制工程及其相关教研工作。