以上海市嘉定區(qū)為例，截至2023年底，嘉定新城常住人口達(dá)67.4萬人，每年產(chǎn)生的垃圾量數(shù)以萬噸計(jì)，而上海嘉定再生能源有限公司則肩負(fù)著嘉定大部分地區(qū)生活垃圾焚燒處理的重任。
為了進(jìn)一步提升生活垃圾減量化、資源化、無害化處理水平，同時(shí)滿足穩(wěn)定運(yùn)行、提質(zhì)增效、綠色發(fā)展的需求，上海嘉定再生能源攜手施耐德電氣構(gòu)建了3爐兩機(jī)垃圾焚燒電廠“少人值守”解決方案，打造了行業(yè)智慧工廠的標(biāo)桿。
01 更安全、穩(wěn)定運(yùn)行的垃圾焚燒電廠
對(duì)垃圾焚燒電廠而言，安全、平穩(wěn)的運(yùn)行是其第一要?jiǎng)?wù)。傳統(tǒng)的垃圾焚燒電廠對(duì)人力依賴較強(qiáng)，不但人員工作強(qiáng)度很大，而且人員的經(jīng)驗(yàn)可能直接影響到操作的穩(wěn)定性。
以垃圾焚燒爐的啟停為例，該環(huán)節(jié)需要考慮爐溫、爐壓、風(fēng)量等多種參數(shù)的平衡，執(zhí)行多項(xiàng)操作，同時(shí)控制多臺(tái)設(shè)備，操作十分復(fù)雜，一個(gè)小小的疏忽就有可能造成設(shè)備的損壞或人員的傷害。
如今，借助施耐德電氣APC先進(jìn)過程控制系統(tǒng)，上海嘉定再生能源能夠根據(jù)機(jī)組啟停曲線、按設(shè)定的程序發(fā)出各個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備的啟停指令，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)或停止。
此外，基于施耐德電氣APC先進(jìn)過程控制系統(tǒng)、APS機(jī)組一鍵啟停、AVEVA Predictive Analytics預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)等智能系統(tǒng)，上海嘉定再生能源的垃圾焚燒電廠還實(shí)現(xiàn)了燃燒系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、汽機(jī)系統(tǒng)等主要工藝系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行，操作數(shù)量減少90%以上，部分系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)無人值守。
由于該項(xiàng)目突出的效益提升，上海嘉定再生能源榮獲嘉定區(qū)智能工廠獎(jiǎng)項(xiàng) 。
02 更經(jīng)濟(jì)、更滿足環(huán)保要求的垃圾焚燒電廠
2023年初，隨著新政策進(jìn)一步完善了綠電交易機(jī)制和政策，明確了綠電溢價(jià)收益與國家可再生能源補(bǔ)貼不可兼得，這意味著未來垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)的收益水平將和發(fā)電量直接掛鉤。與此同時(shí)，相關(guān)政策也要求整個(gè)行業(yè)在焚燒爐技術(shù)性能、廢氣排放控制、以及污染物的監(jiān)測和治理措施等方面遵循嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)要求，否則可能會(huì)受到嚴(yán)厲處罰。
“隨著政策換道和環(huán)保要求提標(biāo)，垃圾焚燒電廠在保證安全、穩(wěn)定運(yùn)營的基礎(chǔ)上，還需進(jìn)一步關(guān)注運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性和綠色化。”
——郗青旗
上海嘉定再生能源有限公司執(zhí)行總經(jīng)理
單位垃圾焚燒發(fā)電量和燃燒的穩(wěn)定性直接掛鉤，但在實(shí)際運(yùn)營過程中，由于垃圾成分復(fù)雜、熱值不均，焚燒鍋爐經(jīng)常偏離最佳燃燒狀況。具體而言，垃圾焚燒電廠原本在控制上存在“強(qiáng)耦合”和“大滯后”兩大難點(diǎn)，會(huì)對(duì)控制的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)——
“強(qiáng)耦合”：燃燒是較為復(fù)雜的工況，涉及到的變量很多，且變量直接相互關(guān)聯(lián)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，可能剛把某個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)好，另一個(gè)參數(shù)就會(huì)隨之而變；
“大滯后”：焚燒爐內(nèi)的溫度等參數(shù)變化是一個(gè)緩慢的過程，如果發(fā)現(xiàn)溫度不符合要求后再去調(diào)節(jié)，由于慣性很大，無法立即實(shí)現(xiàn)想要的調(diào)節(jié)目標(biāo)。
而施耐德電氣APC先進(jìn)過程控制系統(tǒng)則讓這些挑戰(zhàn)迎刃而解。
“施耐德電氣APC先進(jìn)過程控制系統(tǒng)為我們帶來的收益是全方位，多維度的。它既能助力焚燒爐平穩(wěn)的運(yùn)營，讓各參數(shù)偏差下降20%以上；又能對(duì)焚燒流程進(jìn)行全自動(dòng)控制，優(yōu)化系統(tǒng)效率，大量減少人員的干預(yù)和誤操作；還能通過環(huán)保耗材的精準(zhǔn)投用，降低耗材20%以上。在環(huán)保耗材下降的同時(shí)，我們的煙氣排放濃度也比原來有所下降，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了‘雙降’。”
——郗青旗
上海嘉定再生能源有限公司執(zhí)行總經(jīng)理
03 更加精細(xì)化運(yùn)營的垃圾焚燒電廠
《2024中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度報(bào)告》顯示，截至2023年底，我國生活垃圾焚燒發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)2577萬千瓦，同比增長7.5%。經(jīng)歷了幾年的高速發(fā)展之后，我國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)由規(guī)?；瘮U(kuò)張轉(zhuǎn)向精細(xì)化運(yùn)營管理階段。
設(shè)備運(yùn)維
設(shè)備運(yùn)維是日常管理的重要環(huán)節(jié)，相較于傳統(tǒng)的預(yù)防性、周期性維護(hù)方案，施耐德電氣預(yù)測性維護(hù)解決方案+故障自愈策略，輔以系統(tǒng)顧問+控制顧問，能夠讓上海嘉定再生能源實(shí)現(xiàn)科學(xué)診斷和超前預(yù)警。
● 故障自愈能讓機(jī)組在事故發(fā)生時(shí)具備自動(dòng)響應(yīng)能力，降低監(jiān)控監(jiān)盤人員的事故處理負(fù)擔(dān)，避免人員誤操作；
● 預(yù)測性維護(hù)則通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，提前做出故障或運(yùn)維預(yù)警，使設(shè)備保持最佳狀態(tài)。
雙管齊下，使得焚燒電廠的報(bào)警數(shù)量減少90%以上。
日常管理
日常管理過程中，智慧報(bào)表則可以為不同層級(jí)的人員提供更有針對(duì)性的數(shù)據(jù)信息。
● 一線運(yùn)營人員可以通過報(bào)表及時(shí)了解哪些參數(shù)和指標(biāo)出現(xiàn)了偏離，從而及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；
● 管理層可以基于綜合匯總的報(bào)表，對(duì)一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析或預(yù)判，為關(guān)鍵決策提供有效參考。
“以前，大家對(duì)垃圾焚燒廠的印象可能停留在環(huán)境惡劣，氣味難聞，工人從事重體力勞動(dòng)。現(xiàn)在來到我們的工廠，幾乎看不到人，只有非常少量的員工在利用全自動(dòng)系統(tǒng)完成垃圾處理的全流程。得益于施耐德電氣的支持，我們正在打造先進(jìn)的智慧垃圾焚燒電廠，樹立行業(yè)標(biāo)桿，為大眾提供源源不斷的綠色電力。”
——郗青旗
上海嘉定再生能源有限公司執(zhí)行總經(jīng)理
未來，雙方將在“少人值守”方案的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步優(yōu)化，向智能化2.0階段持續(xù)邁進(jìn)。