IX-2000在海螺水泥余热发电上的具体应用

IX-2000在海螺水泥余热发电上的应用台塑公司于1985 年成立电子组，与日本富士电机技术合作，从事中大型分散式控制系统（DCS）软硬件设计与制造，2004年台塑实现多元化发展策略，将富士电机DCS技术整体收购，成立台塑电子（宁波）有限公司，由日本、台湾经验直接移转到大陆，并培养大陆技术人员，达成制造本土化，就近服务客户。目前台塑DCS（富士DCS）广泛应用与钢铁、化工、纸业、学校、医院、汽电共生、发电厂等过程。
　　富士电机于1975年10月发布DCS系统，是世界上最早研发出DCS系统的厂家之一。AX-2000集散控制系统是富士的第五代产品系统，是开放的新一代综合控制系统，智能可靠的Process I／O 单元同时也被横河的CS3000系统所采用。AX-2000系统具有良好的控制性能、实时灵活的通讯能力、直观清晰的人机接口，系统扩展方便，获得用户较高评价。
　　纯低温水泥余热发电设备是将水泥生产的预烧成过程中产生的废气由余热回收锅炉进行热回收，再由蒸汽轮发电机进行发电的设备。设备能有效利用水泥生产线的废气、在节能的同时也对环保作出贡献。海螺集团作为中国最大的水泥生产商，与日本川崎重工合作，在中国海螺宁国水泥厂4000t／d水泥生产线上率先应用纯低温余热发电技术，并获得了成功。海螺集团成为中国大陆纯低温余热发电的最早应用和受益者。其中这套纯低温余热发电系统的DCS先进控制系统采用的是IX-2000控制系统。
　　
　　1、纯低温余热发电技术概述
　　纯低温余热发电技术即在新型干法生产线生产过程中，通过余热回收装置——余热锅炉将水泥窑窑头、窑尾排出大量低品位的废气余热进行回收换热，产生过热蒸气推动汽轮机实现热能——机械能的转换，再带动发电机发出电能，并供给水泥生产过程中的用电负荷。
　　

　　

　　图1 纯低温余热发电能量流程图
　　2、纯低温余热发电系统构成和作用
　　

　　

　　图2 纯低温余热发电系统构成图
　　两台高效余热锅炉，AQC锅炉和PH锅炉将水泥生产过程中随废气排放到大气中的热能吸收，产生压力为25Kg／cm2、温度为335℃－350℃、蒸发量为31.1t／h的过热蒸汽及二级低压饱和蒸汽并进入汽轮机，进行能量转换，拖动发电机向电网输送电力。PH锅炉为强制循环、烟气流向为水平、管程流向为垂直、管列形式为循排、传热管为光管、除灰装置为振打系统；AQC锅炉为自然循环、烟气自上而下、管程流向为水平、管列形式为错排、传热管为螺旋翅管、除灰装置为吹灰器。
　　
　　3、项目概况：
　　3.1 项目基本情况
　　1995年8月国家计委与日本NEDO签订示范事业协议书
　　1995年10月川崎重工和宁国水泥厂签订协议1996年10月开工建设
　　1998年2月工程建设完毕，并于2月8日并网发电一次成功。
　　3.2 设计参数设计装机容量: 6480kW
　　设计年发电量: 4087万kWh
　　设计吨熟料发电: 33.07kWh/t
　　3.3 实际运行
　　实际发电能力: 7200kW
　　05年实际年发电量: 5385万kWh
　　05年实际吨熟料发电: 36.38kWh/t
　　
　　4、控制系统介绍
　　 整个余热发电装置的控制系统于1998年完成，至今系统仍在使用中。整个系统共有I/O点数 1200点，系统由ICS-2000冗余控制站1对，IOS-PC2000操作员站2台，IDS-PC2000冗余数据库站1对组成。
　　

　

　

　　图3 控制系统示意图
　　4.1 控制系统各组成部分
　　4.1.1 控制器
　　

　

　

　　具备控制器、I/O卡件、I/O单元电源模块、I/O通讯模块、总线接口模块、电源的冗余配置。
　　ICS控制器采用高性能处理器(CPU)，轻松实现高速的过程控制和高速浮点运算，同时具有大容量的程序存储空间
　　ICS控制器具备强大的EI型综合控制功能。ICS控制器，融合了电气控制和仪表调节技术。在硬件/软件/工程上,真正实现EI综合控制。 EI控制比例自由设定使控制器负荷分散,执行效率提高，为生产过程自动化提供优良的系统环境。
　　通过以太网的冗余设置实现系统通讯的高可靠性。
　　4.1.2 操作站
　　

　

　

　　操作站采用可以连续24小时运行的工业PC既可采用通用鼠标、键盘等操作设备，也可采用专用操作员键盘。系统采用网络打印机对IDS进行冗余设置可以实现工艺数据存贮的高可靠性通过以太网的冗余设置实现系统通讯的高可靠性。
　　4.1.3 I/O卡件
　　

　

　　I/O卡件为单点卡件，更换容易，分散分险。
　　部分I/O卡件可冗余配置，采用换代卡件可实现全冗余。每个控制站可接128局模块。每局可放16个AI或AO，可放64个DI或DO。
　　4.1.4 流程图
　　

　

　

　　可以绘制流程图，实时显示工艺，现场实际情况
　　可以定义警报发生时弹出窗口的内容远程监控
　　具备权限设定，可以通过密码和钥匙来确定权限（操作员，工程师），提高安全性
　　5、余热发电运行统计　　

　　6、余热发电效益
　　纯低温余热发电技术在中国海螺宁国水泥厂4000t／d水泥生产线上率先获得了成功应用。截止06年9月底累计发电量4.54亿度，创经济效益2.27亿元，减少二氧化碳排放量36.3万吨，减少60万吨标准煤耗，节约了能源保护了环境。
　　整个富士DCS分散控制系统从1998年至今，仍正常运行。在使用当中充分体现了其技术先进、性能可靠、运行稳定的特点，受到了用户广泛的赞誉。

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