以上海市嘉定區(qū)為例，截至2023年底，嘉定新城常住人口達67.4萬人，每年產(chǎn)生的垃圾量數(shù)以萬噸計，而上海嘉定再生能源有限公司則肩負著嘉定大部分地區(qū)生活垃圾焚燒處理的重任。
為了進一步提升生活垃圾減量化、資源化、無害化處理水平，同時滿足穩(wěn)定運行、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)智慧工廠的標桿。
01 更安全、穩(wěn)定運行的垃圾焚燒電廠
對垃圾焚燒電廠而言，安全、平穩(wěn)的運行是其第一要務(wù)。傳統(tǒng)的垃圾焚燒電廠對人力依賴較強，不但人員工作強度很大，而且人員的經(jīng)驗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、風量等多種參數(shù)的平衡，執(zhí)行多項操作，同時控制多臺設(shè)備，操作十分復(fù)雜，一個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先進過程控制系統(tǒng)，上海嘉定再生能源能夠根據(jù)機組啟停曲線、按設(shè)定的程序發(fā)出各個系統(tǒng)、設(shè)備的啟停指令，實現(xiàn)垃圾焚燒機組的自動啟動或停止。
此外，基于施耐德電氣APC先進過程控制系統(tǒng)、APS機組一鍵啟停、AVEVA Predictive Analytics預(yù)測性維護系統(tǒng)等智能系統(tǒng)，上海嘉定再生能源的垃圾焚燒電廠還實現(xiàn)了燃燒系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、汽機系統(tǒng)等主要工藝系統(tǒng)的全自動運行，操作數(shù)量減少90%以上，部分系統(tǒng)控制可實現(xiàn)無人值守。
由于該項目突出的效益提升，上海嘉定再生能源榮獲嘉定區(qū)智能工廠獎項 。
02 更經(jīng)濟、更滿足環(huán)保要求的垃圾焚燒電廠
2023年初，隨著新政策進一步完善了綠電交易機制和政策，明確了綠電溢價收益與國家可再生能源補貼不可兼得，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，相關(guān)政策也要求整個行業(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格的環(huán)保指標要求，否則可能會受到嚴厲處罰。
“隨著政策換道和環(huán)保要求提標，垃圾焚燒電廠在保證安全、穩(wěn)定運營的基礎(chǔ)上，還需進一步關(guān)注運營的經(jīng)濟性和綠色化。”
——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，但在實際運營過程中，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“強耦合”和“大滯后”兩大難點，會對控制的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)——
“強耦合”：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)而動全身，可能剛把某個參數(shù)調(diào)節(jié)好，另一個參數(shù)就會隨之而變；
“大滯后”：焚燒爐內(nèi)的溫度等參數(shù)變化是一個緩慢的過程，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，無法立即實現(xiàn)想要的調(diào)節(jié)目標。
而施耐德電氣APC先進過程控制系統(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)的運營，讓各參數(shù)偏差下降20%以上；又能對焚燒流程進行全自動控制，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)保耗材的精準投用，降低耗材20%以上。在環(huán)保耗材下降的同時，我們的煙氣排放濃度也比原來有所下降，相當于實現(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 更加精細化運營的垃圾焚燒電廠
《2024中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度報告》顯示，截至2023年底，我國生活垃圾焚燒發(fā)電累計裝機容量達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張轉(zhuǎn)向精細化運營管理階段。
設(shè)備運維
設(shè)備運維是日常管理的重要環(huán)節(jié)，相較于傳統(tǒng)的預(yù)防性、周期性維護方案，施耐德電氣預(yù)測性維護解決方案+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現(xiàn)科學(xué)診斷和超前預(yù)警。
● 故障自愈能讓機組在事故發(fā)生時具備自動響應(yīng)能力，降低監(jiān)控監(jiān)盤人員的事故處理負擔，避免人員誤操作；
● 預(yù)測性維護則通過對歷史數(shù)據(jù)進行建模，提前做出故障或運維預(yù)警，使設(shè)備保持最佳狀態(tài)。
雙管齊下，使得焚燒電廠的報警數(shù)量減少90%以上。
日常管理
日常管理過程中，智慧報表則可以為不同層級的人員提供更有針對性的數(shù)據(jù)信息。
● 一線運營人員可以通過報表及時了解哪些參數(shù)和指標出現(xiàn)了偏離，從而及時進行調(diào)整；
● 管理層可以基于綜合匯總的報表，對一些經(jīng)濟指標進行分析或預(yù)判，為關(guān)鍵決策提供有效參考。
“以前，大家對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。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，我們正在打造先進的智慧垃圾焚燒電廠，樹立行業(yè)標桿，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)上做進一步優(yōu)化，向智能化2.0階段持續(xù)邁進。