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沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術，是集環(huán)保和節(jié)能于一體的能源綜合利用新技術，它利用工業(yè)、農業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機廢棄物（例如：酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等）經厭氧發(fā)酵處理產生的沼氣，驅動沼氣發(fā)電機組發(fā)電，并可充分利用發(fā)電機組的余熱用于沼氣生產，使綜合熱效率達80%左右，大大高于一般30~40%的發(fā)電效率，用戶的經濟效益顯著。

沼氣發(fā)電中采用以和利時公司LK系列可編程控制器（PLC）為主的自動化控制系統(tǒng)，冗余熱備CPU配置，大大提高了沼氣發(fā)電運行過程的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，同時使系統(tǒng)維護更加方便快捷，該系統(tǒng)已在北京某沼氣發(fā)電項目應用，至今運行情況良好，得到了用戶的好評。

1、工藝流程介紹

垃圾填埋沼氣發(fā)電系統(tǒng)分為收集系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)四大部分。

圖1沼氣發(fā)電工藝流程圖

收集系統(tǒng)由井管、井頭、管網及冷凝水收集器等組成。

抽氣系統(tǒng)采用羅茨鼓風機真空抽氣將填埋氣以負壓狀態(tài)由集氣井中抽出。其抽氣量可由閥門加以調控，抽氣壓力由羅茨鼓風機調節(jié)，以獲得穩(wěn)定的產氣量。

凈化系統(tǒng)包括冷凝水分離器及塵埃過濾器等，前者主要是去除沼氣中的水份，后者則主要去除沼氣中粒狀污染物，以避免其進入發(fā)電系統(tǒng)中造成發(fā)電機的磨損。初步凈化后的氣體引至加壓風機，壓力提升后進入后冷卻器，經過凝聚過濾器的進一步過濾，過濾后的氣體再經過兩個過濾器分兩路進入燃氣機輸出電能。

發(fā)電系統(tǒng)將發(fā)出的電能送至電網。

2、自動化控制系統(tǒng)設計

沼氣發(fā)電自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)對沼氣處理系統(tǒng)和沼氣發(fā)電系統(tǒng)過程的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)和設備運行狀態(tài)進行監(jiān)測、控制、聯(lián)鎖和報警以及報表打印，通過使用一系列通訊鏈，完成整個工藝流程所必需的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、順序控制、時間控制、回路調節(jié)及上位監(jiān)視和管理等功能。

圖2自動化控制系統(tǒng)示意圖

整個系統(tǒng)由1個中央控制室、2個現(xiàn)場PLC控制站（設于沼氣處理系統(tǒng)、沼氣發(fā)電系統(tǒng)）組成?，F(xiàn)場PLC控制站，由LK系列可編程序控制器（PLC）系統(tǒng)及檢測儀表組成，對沼氣發(fā)電各過程進行分散控制;再由中央控制室上位機實行集中監(jiān)控管理。中央控制室上位機與PLC控制站之間的數(shù)據(jù)通訊采用高速的、實時的工業(yè)以太網，通訊速率為100Mbps，傳輸介質為屏蔽雙絞線。

現(xiàn)場的PLC控制站為雙機熱備冗余，PLC采集現(xiàn)場信號，然后通過工業(yè)以太網與控制監(jiān)控計算機進行數(shù)據(jù)通信，控制方式采用“全開放全分布”方式。

控制系統(tǒng)分為三級管理，包括管理級（中心控制室）、控制級（PLC控制站）及現(xiàn)場級。

3、系統(tǒng)功能

·顯示功能

具有多窗口的PID圖、報警畫面、趨勢圖、指導畫面、控制畫面、參數(shù)修改畫面、故障診斷畫面、動態(tài)畫面等各種監(jiān)視畫面。

·安全功能

分別設定操作員和系統(tǒng)員的進入口令。在運行環(huán)境下，屏蔽Windows所有熱鍵，從而鎖定系統(tǒng)自由進出。系統(tǒng)上電后自動恢復運行狀態(tài)。

·歷史數(shù)據(jù)管理

對所有采集數(shù)據(jù)任意設定存取間隙和存取方式。

·打印報表

按用戶定義的報表格式進行定時、報警和隨機打印。

·事件記錄

事件和內部時鐘可按時間順序區(qū)分和管理，并可及時顯示和打印。

·數(shù)據(jù)庫接口與數(shù)據(jù)通訊

具備開放性的實時數(shù)據(jù)可接受任何任務的訪問并與其交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具備復制和分發(fā)功能，將信息分送給其它的通用數(shù)據(jù)庫應用程序，同時支持SQL、ODBC或OLEDB的應用程序。所有數(shù)據(jù)可用符號代表，如：VALVE、MOTOR等，需要時可對變量的每次改變進行監(jiān)視和處理。

·控制操作功能

可按組態(tài)通過鼠標畫面上的對象進行開關或增減操作?；芈讽憫獣r間不大于2秒。

控制系統(tǒng)采用程控、遠控、就地控制相結合的方式，對于電動門、氣動門、泵、風機等控制對象除了在控制室進行遠方控制外，保留就地操作手段。

對于程序控制系統(tǒng)具有自動、半自動、步操、鍵操及就地手操五種操作方式。在手動方式下，操作員啟停電動機、開關閥門及其它設備時，LCD畫面提供操作指導。

現(xiàn)場設備故障，影響程控前進時，在滿足相關約束下，運行人員干預可進行跳步操作。

設備處于就地操作方式時，上位機操作無效。
 

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