垃圾焚燒控制技術(shù)國產(chǎn)化的一些經(jīng)驗(yàn)

　　在當(dāng)今世界上，環(huán)境與發(fā)展問題已經(jīng)成為普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問題。環(huán)境保護(hù)已成為可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的一個重要組成部分。在我國，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長，人民生活水平迅速提高，城市化進(jìn)程也在不斷加快。但同時也面臨著日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題，特別是垃圾的處理。利用垃圾焚化爐所產(chǎn)生的熱來發(fā)電，是垃圾處理的重要方向。發(fā)達(dá)國家普遍采用垃圾發(fā)電形式來處理垃圾。我國的垃圾發(fā)電技術(shù)的發(fā)展還剛剛起步，基本上是成套引進(jìn)*，成本*。為了滿足國內(nèi)垃圾處理迫切的需求和廣闊的市場，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒技術(shù)的國產(chǎn)化勢在必行。本文結(jié)合深圳市南山垃圾發(fā)電廠的工程應(yīng)用實(shí)例，簡單介紹了爐排垃圾焚燒爐這一垃圾焚燒爐的特點(diǎn)。同時對采用美國FOXBORO公司IA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的DCS系統(tǒng)的設(shè)計和工程應(yīng)用作了簡單介紹。深圳市南山垃圾發(fā)電廠的成功投運(yùn)為實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒技術(shù)的國產(chǎn)化積累了經(jīng)驗(yàn)。
　　
　　1、爐排爐的構(gòu)成及特點(diǎn)
　　
　　焚燒處理垃圾的垃圾減量效果*，無害化*，以焚燒垃圾發(fā)電處理垃圾是現(xiàn)有垃圾處理方法中占地較小，效果較好的方法。另外，建立垃圾焚燒發(fā)電廠可解決垃圾滲瀝液污染地下水的問題。
　　
　　垃圾焚燒技術(shù)在世界上已經(jīng)有了幾十年的應(yīng)用和發(fā)展，主要形成了回轉(zhuǎn)型焚燒爐、流化床焚燒爐和機(jī)械爐排焚燒爐等幾種方式。回轉(zhuǎn)型焚燒爐垃圾處理量不大，飛灰處理難，燃燒不易控制，不適合我國的垃圾處理。流化床焚燒爐燃燒充分，燃燒控制好，對污染物的生成有較好的抑制作用，但容量較小，煙氣中灰塵量大，操作復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，并且由于其對垃圾的粒度和均勻性要求高，也不大適合我國的垃圾處理。機(jī)械爐排焚燒爐技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠性高，容量大，對垃圾的適應(yīng)性較強(qiáng)，可燃燒低熱值高水分的垃圾，是當(dāng)今世界垃圾焚燒的主導(dǎo)性產(chǎn)品，占世界垃圾焚燒*的80%以上，比較適合我國的垃圾處理。本文所述深圳市南山垃圾發(fā)電廠即為全套引進(jìn)比利時SEGHERS的多級帶攪動型爐排爐。
　　
　　深圳市南山垃圾發(fā)電廠垃圾焚燒系統(tǒng)的工藝流程為:首先由垃圾吊將垃圾投入給料斗，垃圾通過水冷式給料斜槽進(jìn)入焚燒爐，給料爐排定量的向燃燒爐排供應(yīng)垃圾。燃燒爐排是整個燃燒設(shè)備的核心，它用來支持水平燃燒過程，由四個標(biāo)準(zhǔn)單元和一個較長的末端燃盡區(qū)單元組成。每個標(biāo)準(zhǔn)單元由兩排攪動爐排片，兩排平移爐排片和兩排固定爐排片組成。平移爐排片產(chǎn)生水平的往復(fù)運(yùn)動，推動垃圾床層向排渣口移動，攪動爐排片產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)垃圾床層撥火作用。輔助和啟動燃燒器用以保證爐溫在啟停時，維持在850℃以上至少2秒以上，防止垃圾低溫燃燒時產(chǎn)生有害氣體。一、二次風(fēng)在空氣預(yù)熱器中由汽機(jī)抽汽加熱。加熱的一次風(fēng)供應(yīng)到干燥區(qū)和燃燒區(qū)爐排下。末級爐排是燃盡區(qū)，不需要預(yù)熱空氣。二次風(fēng)在*煙道的前后墻同一高度上噴入，以使助燃空氣和煙氣充分混合并充分燃燒。爐渣通過除渣設(shè)備送至爐渣處理系統(tǒng)。燃燒后的煙氣通過余熱鍋爐的受熱面，產(chǎn)生過熱蒸汽，來驅(qū)動蒸汽輪機(jī)發(fā)電。同時，冷卻的煙氣經(jīng)過凈化處理后排出。
　　
　　2、工程應(yīng)用情況介紹
　　
　　深圳市南山垃圾發(fā)電廠配置兩臺400噸/日焚燒爐，一臺12兆瓦凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，母管制。全廠設(shè)置一套分散控制系統(tǒng)（DCS），硬件采用美國福克斯波羅公司的I/ASeries系統(tǒng)。其監(jiān)視控制范圍涉及:垃圾焚燒爐輔助部分、余熱鍋爐部分、煙氣處理輔助部分、汽輪機(jī)及輔機(jī)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)。完成數(shù)據(jù)采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）和聯(lián)鎖保護(hù)（PRO）等系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)共配置有1臺
　　
　　工程師工作站（AW5l00）、一臺值長站（AW7004）、3臺操作員工作站（WP5101、2、3）、6對控制器（CP60FT）、4臺打印機(jī)，系統(tǒng)配置圖如圖所示。整個DCS系統(tǒng)的總成、設(shè)計、組態(tài)及調(diào)試指導(dǎo)由國電熱工研究院承擔(dān)。　　本機(jī)組中，一些大型設(shè)備的控制系統(tǒng)是隨主設(shè)備采購的，未直接納入DCS控制范圍。主要有焚燒爐爐排控制系統(tǒng)、煙氣處理控制系統(tǒng)、垃圾抓斗控制系統(tǒng)、除渣除灰部分、化水處理控制系統(tǒng)，根據(jù)各控制系統(tǒng)所采用硬件的特點(diǎn)，采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立了以DCS系統(tǒng)為主體的全廠通訊網(wǎng)絡(luò)。從而使運(yùn)行人員可以在DCS系統(tǒng)上監(jiān)控到全廠的主要設(shè)備信息。
　　
　　3、工程設(shè)計過程的一些經(jīng)驗(yàn)
　　
　　垃圾焚燒發(fā)電的過程與常規(guī)火電機(jī)組發(fā)電有著很大不同。因此如何很好的實(shí)現(xiàn)對垃圾焚燒過程的自動控制是一個全新的課題，國電熱工研究院依靠在DCS系統(tǒng)設(shè)計方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)研究了南山電廠兩臺爐排爐的工藝特點(diǎn)，對一些*的自動控制系統(tǒng)設(shè)計了專門的控制方案。
　　
　　3.1爐膛負(fù)壓控制
　　
　　由于爐排爐在垃圾焚燒時爐排不停翻動，每當(dāng)爐排翻動時，進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)量就會瞬間大量增加，從而導(dǎo)致由變送器測量過來的爐膛負(fù)壓值瞬間變化很大。如果按照常規(guī)思路設(shè)計爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)的話，根本不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。
　　
　　結(jié)合工程實(shí)際，熱工院采用了對爐膛負(fù)壓信號進(jìn)行濾波處理的方案，處理要求是削峰平谷，即將瞬間變化的信號切除;具體為設(shè)置一個濾波時間的參數(shù)，在變送器測量來的信號變化過程中，使濾波處理后的輸出在濾波時間達(dá)到輸入的63%。將處理后的信號作為過程參數(shù)。這樣就避免了因爐膛負(fù)壓信號的瞬間劇烈變化而導(dǎo)致爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。實(shí)踐證明熱工院設(shè)計的爐膛負(fù)壓的控制*達(dá)到了機(jī)組的正常運(yùn)行要求。
　　
　　3.2瀝濾液回噴流量控制
　　
　　垃圾瀝濾液能否安全無害處理是垃圾發(fā)電廠避免二次污染的一個重要環(huán)節(jié)，南山垃圾發(fā)電廠采用瀝濾液回噴到爐膛的方式進(jìn)行處理。由于瀝濾液噴入爐膛會對垃圾焚燒產(chǎn)生影響，且隨著垃圾成分的變化，爐膛溫度也會產(chǎn)生較大變化。因此瀝濾液回噴流量就必須根據(jù)爐膛內(nèi)燃燒情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，否則不可能滿足機(jī)組的正常運(yùn)行。
　　
　　結(jié)合工程實(shí)際，并參考國外經(jīng)驗(yàn)，熱工院采用了瀝濾液回噴流量的設(shè)定值根據(jù)爐膛燃燒情況自動調(diào)整以適應(yīng)爐膛燃燒的方案。當(dāng)爐膛溫度高于瀝濾液回噴流量控制系統(tǒng)啟動溫度時，瀝濾液回噴流量控制系統(tǒng)啟動，設(shè)定值自動設(shè)為zui小設(shè)定值；在投入一段時間后，如果爐膛溫度依然高于啟動溫度，則設(shè)定值自動階梯增大，如果爐膛溫度低于啟動溫度，則設(shè)定值自動減小，每次增大或減小的值和間隔時間可由運(yùn)行人員設(shè)置，系統(tǒng)還設(shè)定了zui大設(shè)定值和zui小設(shè)定值，避免投運(yùn)過程中設(shè)定值過高或過小；當(dāng)爐膛溫度低于瀝濾液回噴流量控制系統(tǒng)停止溫度時，瀝濾液回噴流量控制系統(tǒng)停止。實(shí)踐證明熱工院設(shè)計的瀝濾液回噴量回噴流量控制系統(tǒng)的控制*達(dá)到了機(jī)組的正常運(yùn)行要求。
　　
　　由于采用了合理的控制策略，深圳市南山垃圾發(fā)電廠DCS系統(tǒng)有效的保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。深圳市南山垃圾發(fā)電廠經(jīng)過調(diào)試，于2003年12月正式兒童節(jié)網(wǎng)發(fā)電，DCS系統(tǒng)運(yùn)行良好、穩(wěn)定可靠。實(shí)踐證明，該機(jī)組的DCS控制系統(tǒng)安全滿足垃圾焚燒發(fā)電廠的控制要求。
　　
　　4、結(jié)束語
　　
　　目前垃圾己成為現(xiàn)代城市的一大公害，采用垃圾焚燒發(fā)電的方式即可以有效的解決垃圾污染問題同時實(shí)現(xiàn)了能源再生，而可靠有效的自動化控制系統(tǒng)將為垃圾焚燒發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保證。深圳市南山垃圾發(fā)電廠的成功投運(yùn)為zui終實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒技術(shù)的國產(chǎn)化積累了經(jīng)驗(yàn)。