垃圾發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)分析畢業(yè)論文

1、<p>　　重慶電力高等專科學(xué)校</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書 </b></p><p>　　設(shè)計題目： 垃圾發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)分析 </p><p>　　專 業(yè)： 工業(yè)熱工控制技術(shù) </p><p>　　班 級： 熱控1012班

2、 </p><p>　　學(xué) 號： 201002040239 </p><p>　　姓 名： 李xx </p><p>　　指導(dǎo)教師： 張波 </p><p>　　重慶電力高等專科學(xué)校動力工程系

3、</p><p><b>　　二〇一三年六月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)書1</b></p><p><b>　　引言2</b></p><p>　　一、垃圾焚燒發(fā)展史

4、3</p><p>　　1. 垃圾焚燒發(fā)展簡史[2]3</p><p>　　2. 垃圾發(fā)電發(fā)展史3</p><p>　　二、垃圾焚燒發(fā)電工藝流程4</p><p>　　1. 工藝流程簡介4</p><p>　　2. 有無分揀垃圾發(fā)電工藝流程5</p><p>　　三、焚燒鍋爐實例介紹

5、9</p><p>　　1. 按焚燒室分類9</p><p>　　2. 按爐型分類9</p><p>　　四、主要控制系統(tǒng)11</p><p>　　1. 垃圾焚燒發(fā)電機組的控制系統(tǒng)要求11</p><p>　　2. 垃圾發(fā)電廠控制方式12</p><p>　　3. 自動控制系統(tǒng)在垃圾

6、焚燒發(fā)電機組的應(yīng)用12</p><p>　　4. 控制系統(tǒng)架構(gòu)12</p><p>　　5. 控制系統(tǒng)配置與各子系統(tǒng)13</p><p>　　五、垃圾發(fā)電廠的煙氣處理系統(tǒng)19</p><p>　　1. 半干法煙氣處理工藝流程19</p><p>　　2. 二噁英的處理22</p><p&

7、gt;<b>　　六、結(jié)論25</b></p><p><b>　　致謝28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　垃圾焚燒發(fā)電自動控制系統(tǒng)分析</p>

8、;<p>　　摘 要:垃圾焚燒發(fā)電是環(huán)境保護、資源再利用的發(fā)展趨勢之一。本文根據(jù)垃圾焚燒發(fā)電的流程特點，提出了采用分布式3級結(jié)構(gòu)和profibus現(xiàn)場總線的計算機自動控制系統(tǒng)設(shè)計，重點闡釋了以兩爐兩機為例的垃圾焚燒發(fā)電廠計算機控制系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞:垃圾焚燒；自動控制；現(xiàn)場總線；冗余</p><p>　　Automatic Control System De

9、sign of Electric Power </p><p>　　Generation by Waste Incineration</p><p>　　Abstract :Electric power generation by waste incineration has been the growing trend of environment protection and reso

10、urce recycle. According to the processing features of electric power generation by waste incineration，this paper offers the computer automatic control system’s design and application by adopting the 3-level distributed s

11、tructure and profibus explaining intensively the computer control system in power plant of waste incineration by exemplifying two stoves and two machine.</p><p>　　Keywords:Waste Incineration; ; Automatic Co

12、ntrol; Field-bus; Redundancy</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市垃圾的數(shù)量大量增加，有些大城市的日垃圾數(shù)量達到近萬噸，我國目前城市年產(chǎn)垃圾量達1.5×109t，而且以7％～9％年的速度遞增，如何處理這些垃圾已經(jīng)成為市政管理面臨的棘手問題，繼續(xù)沿用直接填埋的方

13、法已經(jīng)沒有足夠的土地來容納迅速堆積如山的生活垃圾，因此垃圾焚燒發(fā)電的方法就得到了廣泛的采用。[1]</p><p>　　在現(xiàn)代垃圾焚燒發(fā)電廠中，自動化控制系統(tǒng)是一個不可或缺的組成部分。它作為垃圾焚燒發(fā)電廠的“神經(jīng)”系統(tǒng)，負責(zé)各個系統(tǒng)的在線監(jiān)測、協(xié)調(diào)控制、分析和計算參數(shù)，使它們相互配合，讓整個發(fā)電廠提高運行效率、降低運行成本、保證機組安全穩(wěn)定地運行。</p><p>　　本文將提出一個以兩臺

14、焚燒爐和兩臺汽輪發(fā)電機組為例，采用計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電過程自動控制的優(yōu)化方案，此方案已經(jīng)得到實際運行的驗證。</p><p><b>　　一、垃圾焚燒發(fā)展史</b></p><p>　　1. 垃圾焚燒發(fā)展簡史[2]</p><p>　?。?）1874年：英國，間歇式固定床垃圾焚燒爐；</p><p>　　（2）

15、1885年：美國，間歇式固定床垃圾焚燒爐；</p><p>　　（3）中國：20世紀中期，列為國家八五科技攻關(guān)； </p><p>　　（4）減量化→資源化→無害化。</p><p>　　隨著垃圾焚燒各項技術(shù)的發(fā)展，人們越來越意識到垃圾不只是廢棄物，其中還蘊藏著巨大的能量，同時也意識到有效利用垃圾的重要性。有效利用垃圾不僅可以緩解垃圾處理帶來的問題，同時還可以進行廢

16、棄物再利用，解決能源問題?；诟鞣N思想，人們電的正式開啟。 </p><p>　　垃圾處理處置技術(shù)如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 垃圾處理處置技術(shù)</p><p>　　2. 垃圾發(fā)電發(fā)展史</p><p>　　在1901年，美國第一個率先提出垃圾焚燒處理垃圾，其主要目的是為了減少并處理垃圾容量。但由于當(dāng)時無法控制燃燒所產(chǎn)生的

17、煙塵，導(dǎo)致該項技術(shù)一直未能得到廣泛利用。直到20世紀60年代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煙氣處理技術(shù)的逐漸提高，這種焚燒處理垃圾的方法才在歐洲得到普及和發(fā)展。到目前為止，世界上發(fā)達國家的垃圾發(fā)電技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)達到了較高水平。</p><p>　　垃圾發(fā)電廠主廠房工藝布置，如圖1-1所示.</p><p>　　圖1-1 城市垃圾焚燒廠主廠房圖</p><p>　　1—傾

18、卸平臺；2—卸料門；3—垃圾存坑；4—垃圾吊車；5—進料漏斗；6—焚燒爐膛；7—預(yù)熱鍋爐；8—洗滌塔；9—袋式除塵器；10—引風(fēng)機；11—煙囪；12—一次風(fēng)機；13—出灰抓斗；</p><p>　　14—爐渣輸送帶；15—磁選器；16—爐渣存坑；17—爐渣吊車；18—非金屬輸送帶；19—非金屬存坑；20—飛灰輸送帶；21—輸送帶；22—混合輸送帶；23—飛灰加濕器；24—高壓蒸汽連箱；25-汽輪發(fā)電機；26-自用

19、蒸汽系統(tǒng)，；27-中央控制室，；28-低壓配電室，；29-高壓配電室，；30-液壓室，；31，車輛控制室。 美國垃圾焚燒廠發(fā)展很快，到1990年已建成400座，垃圾焚燒率達到18%，到2000年提高到40%，總裝機容量已達2000MW。 日本最早于1965年在大阪市建成垃圾發(fā)電站，目前有垃圾焚燒爐約3000座，垃圾發(fā)電站131座，垃圾日處理能力1000t/d以上(最大為1800t/d)的垃圾發(fā)電站8座。 由此可以

20、看出，垃圾焚燒處理垃圾已經(jīng)有一段不短的歷史，進入21世紀后，該項技術(shù)會得到越來越廣泛的支持和應(yīng)用，成為科學(xué)處理垃圾的主要方法之一。[2]</p><p>　　二、垃圾焚燒發(fā)電工藝流程</p><p>　　1. 工藝流程簡介 機械爐排焚燒爐垃圾焚燒發(fā)電廠主要由地衡稱重系統(tǒng)、垃圾卸料平臺、垃圾貯坑、垃圾焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、助燃空氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等組成

21、。生活垃圾由垃圾運輸車運入垃圾焚燒處理廠，經(jīng)過地衡稱重后進入垃圾卸料平臺，按控制系統(tǒng)指定的卸料門將垃圾倒入垃圾貯坑。垃圾貯坑內(nèi)的垃圾由設(shè)在垃圾貯坑上方的吊車抓斗送入垃圾料斗，垃圾經(jīng)斜槽與推料機推入焚燒爐內(nèi)預(yù)熱段。爐排在驅(qū)動機構(gòu)的作用下使垃圾依次通過燃燒段和后燃燼段，燃燒后的爐渣落入爐渣貯坑。垃圾坑上部設(shè)有抽風(fēng)口，抽出坑內(nèi)有害氣體，經(jīng)蒸汽一煙氣二級預(yù)熱后送入爐內(nèi)，作為焚燒爐的燃燒空氣。燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?jīng)鍋爐各受熱面吸熱降溫后，煙氣經(jīng)過

22、干式RCFB煙氣處理系統(tǒng)、布袋除塵器和引風(fēng)機、煙囪排入大氣。余熱產(chǎn)生的蒸汽用于推動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。[3]</p><p>　　城市垃圾焚燒廠處理工藝流程圖，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 城市垃圾焚燒廠處理工藝流程圖，</p><p>　　2. 有無分揀垃圾發(fā)電工藝流程</p><p>　?。?）無分揀垃圾發(fā)電的工藝

23、流程</p><p>　　由垃圾車運來的垃圾倒入經(jīng)特殊設(shè)計的垃圾坑內(nèi)，垃圾坑容量較大，一般可儲存3-4天的焚燒量。垃圾在坑內(nèi)經(jīng)微生物發(fā)酵、脫水后由垃圾坑上方的吊車(抓斗)將垃圾投放到焚燒鍋爐入口的料斗中。在料斗的底部裝有送料器，可以將垃圾均勻，連續(xù)地送入焚燒爐中。</p><p>　　爐中的垃圾在爐排上焚燒，因垃圾水分較大，在開始點爐時，需投入啟動助燃裝置噴油(或摻煤)助燃，一旦起動完畢，

24、送風(fēng)機經(jīng)過蒸汽空氣預(yù)熱器使送入爐排下部的風(fēng)成為熱風(fēng)，這樣就可使垃圾充分燃燒，助燃裝置即可停用。送風(fēng)機的入口與垃圾相連通，這樣，可將垃圾坑的污濁氣體送入溫度約800～900℃的焚燒爐內(nèi)進行熱分解，變?yōu)闊o臭氣體。</p><p>　　煙氣經(jīng)半干法尾氣凈化器、布袋除塵器后，由煙囪排出。燃盡后的灰渣通過渣斗落到抓灰器內(nèi)，灰渣在進行冷卻降溫后送到振動型的灰運輸帶。在灰運輸帶上方裝有電磁鐵，用以將灰渣中的鐵金屬吸選出回收。然

25、后灰渣與電除塵下灰斗中排出的灰一起進行綜合利用處理或用車運至填埋場進行填埋處理。</p><p>　　無分揀垃圾發(fā)電流程如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 無分揀垃圾發(fā)電流程</p><p>　?。?）有分揀垃圾發(fā)電的工藝流程 垃圾由垃圾車運到垃圾焚燒發(fā)電廠，首先要進行分揀預(yù)處理，清除非燃物，回收金屬，然后將可燃物質(zhì)送入焚燒爐內(nèi)燃燒，以后如同無分

26、揀場的工藝流程一樣工序進行。</p><p>　　有分揀垃圾發(fā)電流程，如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 有分揀垃圾發(fā)電流程</p><p>　?。?）生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)（MBV）的工藝流程</p><p>　　1）MBV處理中心流程圖如圖2-4所示</p><p>　　圖2-4 MBV處理中心流程圖&l

27、t;/p><p><b>　　2）流程解釋</b></p><p>　　流程1：生物垃圾→生物垃圾處理設(shè)施（厭氧發(fā)酵）</p><p>　　生物垃圾的質(zhì)量要求是：它含有50%以上的生物質(zhì)。結(jié)合運用生活垃圾處理設(shè)施（喜氧發(fā)酵），它的生物質(zhì)含量還可降低。生物垃圾處理設(shè)施（厭氧發(fā)酵）包含一項專利保護的、有效且簡單的垃圾分揀設(shè)備。通過它的垃圾分揀，生物質(zhì)垃

28、圾變成生物垃圾發(fā)酵漿水，分揀的剩余部分通過流程6進入生活垃圾處理設(shè)施（喜氧發(fā)酵）處理。</p><p>　　流程2：污水處理廠生物→垃圾處理設(shè)施（厭氧發(fā)酵：在沒有氧氣的條件下發(fā)酵生成甲烷）</p><p>　　污水處理廠所產(chǎn)生的污泥是生物垃圾處理設(shè)施的最好原料之一。處理了污泥又增加了原料供應(yīng)。如果污水處理廠和MBV處理中心相距不遠，還可降低相關(guān)的運輸費用。</p><

29、p>　　流程3：生物垃圾處理設(shè)施（厭氧發(fā)酵）→綠肥</p><p>　　生物垃圾處理設(shè)施所產(chǎn)的綠肥具有腐殖質(zhì)含量高，容易被植物分解吸收的特點。它所產(chǎn)的水肥可以直接用于植物種植業(yè)。</p><p>　　流程4：生物垃圾處理設(shè)施（厭氧發(fā)酵）→火力發(fā)電廠</p><p>　　生物垃圾處理設(shè)施所產(chǎn)的生物氣含有60%以上的甲烷。它可輸入火力發(fā)電廠或垃圾焚燒廠燃燒，加強火

30、力，提高燃燒溫度，或輸入熱電聯(lián)產(chǎn)機發(fā)電產(chǎn)熱。</p><p>　　流程5：生物垃圾處理設(shè)施（厭氧發(fā)酵）→廢氣處理設(shè)施</p><p>　　生物垃圾處理設(shè)施所產(chǎn)生的生物型廢氣可輸入廢氣處理設(shè)施處理。廢氣處理設(shè)施可同時用于喜氧發(fā)酵發(fā)酵過程所產(chǎn)生的廢氣處理，由此降低總投資量和生產(chǎn)運行成本。</p><p>　　流程6：生物垃圾處理設(shè)施→生活垃圾處理設(shè)施</p>

31、<p>　　生物垃圾處理設(shè)施分揀出的剩余垃圾可輸入生活垃圾處理設(shè)施進行處理。生物垃圾是生活垃圾的一部分。生物質(zhì)含量高、水份大的生活垃圾更適用于生物垃圾處理設(shè)施，經(jīng)濟效益更好。</p><p>　　流程7：生活垃圾→生活垃圾處理設(shè)施（喜氧發(fā)酵）</p><p>　　生活垃圾是指與居民生活直接相關(guān)所產(chǎn)生的垃圾。面廣量大，每個居民的生活垃圾年產(chǎn)量約在400Kg左右。生活垃圾不包含工

32、業(yè)垃圾，建筑垃圾和特殊垃圾等。但是，利用MBV處理中心所產(chǎn)的熱能，醫(yī)院非放射性垃圾通過高溫高壓消毒降解后，可輸入生活垃圾處理設(shè)施（喜氧發(fā)酵）進行處理。在此，居民不需要分揀垃圾，所以，我國無須建立垃圾分類收集體系。</p><p>　　流程8：垃圾堆放場→生活垃圾處理設(shè)施（喜氧發(fā)酵：在氧氣的條件下發(fā)酵生成甲烷）</p><p>　　如果處理中心建立在現(xiàn)有的垃圾堆放場旁邊，則垃圾堆放場的垃圾可

33、以是生活垃圾處理設(shè)施的原料。新鮮垃圾輸入生活垃圾處理設(shè)施，摻與部分垃圾堆放場的垃圾進行處理，由此逐步撤除垃圾堆放場。</p><p>　　流程9：生活垃圾處理設(shè)施→污水處理廠</p><p>　　生活垃圾處理設(shè)施本身配有污水處理裝置。如果所在城市已有污水處理廠，并且相距不遠，就可直接利用污水處理廠，不需污水處理裝置，由此降低生活垃圾處理設(shè)施的投資總量。</p><p&g

34、t;　　流程10：生活垃圾處理設(shè)施→廢氣處理設(shè)施</p><p>　　生活垃圾處理設(shè)施利用喜氧發(fā)酵使垃圾脫水干化。這一技術(shù)產(chǎn)生于上世紀九十年代中期，成熟于本世紀初2006年左右。垃圾喜氧發(fā)酵所產(chǎn)生的廢氣主要為生物廢氣，生活垃圾處理設(shè)施本身配有廢氣處理設(shè)施。與生物垃圾處理設(shè)施共用一套廢氣處理設(shè)施就可以降低投資總量。</p><p>　　流程11：生活垃圾處理設(shè)施→替煤物</p>

35、<p>　　生活垃圾處理設(shè)施的重要產(chǎn)品是替煤物。替煤物是垃圾脫水干化，經(jīng)過再生資源分揀后的剩余物。它的熱值隨著分揀深度的提高而增加，一般在褐煤熱值的2倍左右。分揀深度需根據(jù)經(jīng)濟效益和火力發(fā)電廠或水泥廠的要求而定。</p><p>　　流程12：生活垃圾處理設(shè)施→再生資源</p><p>　　生活垃圾脫水干化后就容易被分揀，分揀出的再生資源有以下幾類：鐵類和非鐵類金屬、沙石灰渣、

36、玻璃、電池、紙張、塑料等。</p><p>　　流程13：替煤物→火力發(fā)電廠</p><p>　　如果現(xiàn)有的火力發(fā)電廠燃燒溫度在850℃以上，則它可直接燃燒替煤物，而不產(chǎn)生二惡因等二次污染。如果火力發(fā)電廠燃燒溫度在850℃以下，則可噴入生物氣加強燃燒，升溫超過850℃。如果火力發(fā)電廠要求替煤物粉末化后才能燃燒，則首先把替煤物粉碎。</p><p>　　如果火力發(fā)電廠

37、是一座現(xiàn)有的垃圾焚燒廠，則可直接燃燒替煤物，和噴入生物氣加強燃燒，使燃燒溫度遠超過850℃以上，徹底解決垃圾焚燒廠的二次污染問題。如果還沒有火力發(fā)電廠，則可在MBV處理中心附近，設(shè)計建造適合替煤物燃燒的專門火力發(fā)電廠，同時兼顧廢氣處理設(shè)施，由此降低MBV處理中心的總投資量。</p><p>　　三、焚燒鍋爐實例介紹</p><p>　　即從垃廣義上，垃圾焚燒系統(tǒng)包括整個垃圾焚燒廠（垃圾的前

38、處理到煙氣處理等，但本章的焚燒系統(tǒng)僅指從垃圾吊車接到垃圾以后至二次燃燒室出口以及垃圾焚燒爐渣出渣機。因此，本章的焚燒系統(tǒng)含垃圾的接收、燃燒（干燥、燃燒、燃燼）、出渣，燃燒氣體的完全燃燒以及為保證完全燃燒的助燃和空氣供應(yīng)（一次助燃空氣和二次助燃空氣）等工藝從不同的角度，垃圾焚燒爐分類很多。[4]</p><p><b>　　1. 按焚燒室分類</b></p><p>&

39、lt;b>　?。?）單室焚燒爐</b></p><p>　　要求在一個燃燒室內(nèi)完成：①供應(yīng)空氣；②熱分解、表面燃燒；③完成垃圾的揮發(fā)成分、固定碳素、臭氣成分、有害氣體的完全燃燒等全部過程。當(dāng)處理揮發(fā)性成分含量高，熱分解速度快且在干燥過程中易產(chǎn)生臭氣和有害氣體的物質(zhì)時，一般而言，單室焚燒爐常會產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象。</p><p><b>　　（2）多室焚燒爐<

40、;/b></p><p>　　在一次燃燒過程中，不供應(yīng)全部所需空氣，而只供應(yīng)能將固定碳素燃燒的空氣，依靠燃燒氣體的輻射、對流傳熱等將垃圾干餾，在二次或三次燃燒過程中將干餾氣體、臭氣、有害氣體等完全燃燒的設(shè)備稱為多室焚燒爐。一般而言，處理燃燒氣體量較多的物質(zhì)時多使用本類爐。在生活垃圾理領(lǐng)域，多采用多室焚燒爐。</p><p><b>　　2. 按爐型分類</b>&

41、lt;/p><p>　　按爐型可把焚燒爐分為爐排爐、流化床爐和回轉(zhuǎn)窯爐等類型。</p><p><b>　?。?）爐排型焚燒爐</b></p><p>　　形式多樣，其應(yīng)用占全世界垃圾焚燒市場總量的80%以上，該類爐型的最大優(yōu)勢在于技術(shù)成熟，運行穩(wěn)定、可靠，適應(yīng)范圍廣，絕大部分固體垃圾不需要任何預(yù)處理可直接進爐燃燒。尤其應(yīng)用于大規(guī)模垃圾集中處理，可

42、使垃圾焚燒發(fā)電（或供熱）。但爐排需用高級耐熱合金鋼作材料，投資及維修費較高，而且機械爐排爐不適合含水率特別高的污泥，對于大件生活垃圾也不適宜直接用爐排型焚燒爐。</p><p>　　機械爐排爐垃圾燃燒的工藝特點如下。</p><p>　　1）燃燒溫度，垃圾的燃燒溫度是指垃圾中的可燃物質(zhì)和有毒有害物質(zhì)在高溫下完全分解，直至被破壞所需要達到的合理溫度，該溫度范圍在800-1000℃之間。<

43、;/p><p>　　2）垃圾燃燒過程，垃圾在爐排上的焚燒過程大致可分為三個階段。</p><p>　　第一階段：垃圾干燥脫水、烘烤著火。針對我國目前高水分、低熱值垃圾的焚燒，這一階段必不可少。一般為了縮短垃圾水分的干燥和烘烤時間，該爐排區(qū)域的一次進風(fēng)均需經(jīng)過加熱（可用高溫?zé)煔饣驈U蒸汽對進爐空氣進行加熱），溫度一般在200℃左右。</p><p>　　第二階段：高溫燃燒，

44、通常爐排上的垃圾在900℃左右的范圍燃燒，因此爐排區(qū)域的進風(fēng)溫度必須相應(yīng)低些，以免過高的溫度損害爐排，縮短使用壽命。</p><p>　　第三階段：燃盡。垃圾經(jīng)完全燃燒后變成灰渣，在此階段溫度逐漸降低，爐渣被排出爐外。</p><p>　　3）爐內(nèi)停留時間，垃圾焚燒的停留時間有兩層含義。一是指垃圾從進爐到從爐內(nèi)排出之間在爐排上的停留時間，根據(jù)目前的垃圾組分、熱值、含水率等情況，一般垃圾在爐

45、內(nèi)的停留時間為1-1.5s。二是指垃圾焚燒時產(chǎn)生的有毒有害煙氣，在爐內(nèi)處于焚燒條件進一步氧化燃燒，使有害物質(zhì)變?yōu)闊o害物質(zhì)所需的時間，該停留時間是決定爐體尺寸的重要依據(jù)。</p><p>　　一般來說，在850℃以上的溫度區(qū)域停留2s，便能滿足垃圾焚燒的工藝需要。</p><p><b>　?。?）流化床焚燒爐</b></p><p>　　可以對

46、任何垃圾進行焚燒處理，它的最大優(yōu)點是可以使垃圾完全燃燒，并對有害物質(zhì)進行最徹底的破壞，一般排出爐外的未燃物均在1% 左右，燃燒殘渣最低，有利于環(huán)境保護，同時也適用于焚燒高水分的污泥類等物質(zhì)。流化床焚燒爐主要用來焚燒輕質(zhì)木屑等，但近年開始逐步應(yīng)用于焚燒污泥、煤和生活垃圾。流化床焚燒爐根據(jù)風(fēng)速和垃圾顆粒的運動狀況可分為固定層、沸騰流動層和循環(huán)流動層。</p><p>　　1）固定層。氣速較低，垃圾顆粒保持靜態(tài)，氣體從

47、垃圾顆粒間通過。</p><p>　　2）沸騰流動層。氣速超過流動臨界點的狀態(tài)，從而在顆粒中產(chǎn)生氣泡，顆粒被劇烈攪拌處于沸騰狀態(tài)。</p><p>　　3）循環(huán)流動層。氣體速度超過極限速度，氣體和顆粒之間激烈碰撞混合，顆粒在氣體作用下處于飛散狀態(tài)。流化床垃圾焚燒爐主要是沸騰流動層狀態(tài)。下圖為流化床的結(jié)構(gòu)。一般垃圾粉碎到20cm以下后再投入到爐內(nèi)，垃圾和爐內(nèi)的高溫(600-800℃）接觸混合

48、。瞬間氣化并燃燒。未燃盡成分和輕質(zhì)垃圾一起飛到上部燃燒室繼續(xù)燃燒。一般認為上部燃燒室的燃燒占40%左右，但容積卻占流化層的4-5倍，同時上部的溫度也也比下部流化層高100-200℃，通常也稱為二燃室。</p><p>　　不可燃物和流動沙沉到爐底，一起被排出，混合物分離成流動沙和不可燃物，流動沙可保持大量的熱量，因此流回爐循環(huán)使用。70%左右垃圾的灰分以飛灰形式流向煙氣處理設(shè)備。 </p>

49、;<p><b>　　（3）回轉(zhuǎn)窯焚燒爐</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是一種成熟的技術(shù)，如果待處理的垃圾中含有多種難燃燒的物質(zhì)，或垃圾的水分變化范圍較大，回轉(zhuǎn)窯是惟一理想的選擇?；剞D(zhuǎn)窯因為轉(zhuǎn)速的改變，可以影響垃圾在窯中的停留時間，并且對垃圾在高溫空氣及過量氧氣中施加較強的機械碰撞，能得到可燃物質(zhì)及腐敗物含量很低的爐渣。</p><p>　　回

50、轉(zhuǎn)窯可處理的垃圾范圍廣，特別是在工業(yè)垃圾的焚燒領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在生活垃圾焚燒中的應(yīng)用主要是為了提高爐渣的燃盡率，將垃圾完全燃盡以達到爐渣再利用時的質(zhì)量要求。這種情況下，回轉(zhuǎn)窯爐一般安裝在機械爐排爐后。</p><p>　　表3-1 幾種鍋爐的比較</p><p>　　表3-2 實際應(yīng)用中幾種鍋爐的優(yōu)缺點，</p><p><b>　　四、主要控制系統(tǒng)<

51、;/b></p><p>　　1. 垃圾焚燒發(fā)電機組的控制系統(tǒng)要求</p><p>　　垃圾焚燒發(fā)電機組的主要組成部分有：焚燒鍋爐、余熱鍋爐、蒸汽輪機、發(fā)電機等設(shè)備。 </p><p>　　同常規(guī)的火電機組相比，垃圾焚燒發(fā)電中以發(fā)電為輔，垃圾燃燒為主。反映在燃燒系統(tǒng)上，燃燒的熱值變化較慢，燃料成份中非可控因素較多，蒸汽負荷的變動較小，壓力的變化較大。因而對于垃

52、圾焚燒發(fā)電，傳統(tǒng)的火電燃燒系統(tǒng)的機理和控制方法并不完全適應(yīng)于垃圾焚燒發(fā)電。垃圾焚燒發(fā)電的獨特之處決定了其對控制系統(tǒng)的要求既等同于常規(guī)要求，又在常規(guī)要求中有著極大的變通性。 </p><p>　　2. 垃圾發(fā)電廠控制方式</p><p>　　垃圾焚燒發(fā)電廠主要目的是盡可能多的焚燒固體廢物、產(chǎn)生熱能; 工廠安全可靠、有效率的運行環(huán)境保護測量和控制。其中燃燒固體廢物是其主要目的。DCS 應(yīng)能根據(jù)

53、其特殊的工藝要求全自動、全過程地實施全廠的數(shù)據(jù)采集、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、順控系統(tǒng)、保護系統(tǒng)。</p><p>　　3. 自動控制系統(tǒng)在垃圾焚燒發(fā)電機組的應(yīng)用</p><p>　　本文所述是北京高安屯垃圾焚燒發(fā)電廠的應(yīng)用，該廠規(guī)模為日處理垃圾1600t兩爐兩機，兩臺15MW發(fā)電機組， 燃燒爐采用日本進口爐排爐技術(shù)，全廠采用一套DCS 實現(xiàn)主控系統(tǒng)，實際I/O 點數(shù)達四千余點，設(shè)一個中控室進行集中控制。

54、設(shè)計選用了ABB公司全能綜合性開放控制系IndustrialIT控制系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)場工況，系統(tǒng)在選型時充分考慮到了如下要求：系統(tǒng)的可靠性、系統(tǒng)的操作性、系統(tǒng)的維護性、系統(tǒng)的開放性、系統(tǒng)的擴展性、系統(tǒng)的實用性、系統(tǒng)的安全性。 </p><p><b>　　4. 控制系統(tǒng)架構(gòu)</b></p><p>　　根據(jù)垃圾焚燒發(fā)電的流程特點；南山垃圾發(fā)電廠兩爐兩機采用分布式3級結(jié)

55、構(gòu)計算機控制系統(tǒng)的方案。第一級為分布式I/O子站，采用西門子公司的ET-200M組成。子站之間以及子站與過程控制站之間通過冗余接口模塊IM153-2與冗余雙PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線相連。PROFIBUS是一種國際性的開放式的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，專為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散式I/O之間通訊設(shè)計，用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸，通過總線中繼器，距離可達數(shù)公里，通訊速率達到12Mbps。</p><p>　　各子站高

56、速地完成現(xiàn)場信號的輸入/輸出功能，根據(jù)給定的工作程序進行數(shù)據(jù)采集、設(shè)備的現(xiàn)場控制，也通過RS485通訊模塊與其它外部有RS485通訊接口的智能設(shè)備(如變頻器、智能調(diào)節(jié)器)進行數(shù)據(jù)交換和設(shè)備控制，并且都通過冗余的PROFIBUS-DP總線將處理結(jié)果送至過程控制站。</p><p>　　第二級為過程控制站，由鍋爐系統(tǒng)過程控制站(垃圾焚燒爐與余熱鍋爐系統(tǒng))、汽機側(cè)過程控制站(汽輪發(fā)電機系統(tǒng)及其它輔機和公用系統(tǒng))和SOE

57、(順序事件記錄)過程控制站總共3個過程控制站組成。其中鍋爐系統(tǒng)過程控制站和汽機側(cè)過程控制站都采用冗余熱備的SIMATICS7-400H過程控制站構(gòu)成。 </p><p>　　這兩個過程控制站和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了熱冗余備份，當(dāng)任何一個過程控制站或通訊系統(tǒng)發(fā)生故障時，都會迅速且自動進行控制器的切換，控制程序仍按原進程進行，不會影響控制系統(tǒng)的任何工作進程和工作狀態(tài)。</p><p>　　SOE過

58、程控制站的輸入模塊數(shù)據(jù)采集速度可達毫秒級，用于對關(guān)鍵數(shù)據(jù)的觸發(fā)順序作記錄以便分析和掌握事件的發(fā)生過程。</p><p>　　第三級為監(jiān)控操作管理站。監(jiān)控操作管理站計算機系統(tǒng)位于中央控制室，配備操作員站四臺，工程師/值長站一臺。其中兩臺操作員站用于鍋爐系統(tǒng)過程控制設(shè)備的監(jiān)控，互為雙機熱備；另兩臺操作員站用于汽機側(cè)過程控制設(shè)備的監(jiān)控，也互為雙機熱備。</p><p>　　操作員站和工程師/值長

59、站各安裝一個SIMATC NET工業(yè)以太網(wǎng)卡接入高可靠的專用交換機ESM，通過網(wǎng)絡(luò)冗余管理器(OEM)使得所有操作管理級計算機和過程控制站構(gòu)成符合IEEE80213U標(biāo)準(zhǔn)的SIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)行網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達100Mbps。</p><p>　　監(jiān)控操作管理級負責(zé)接收從過程控制站送來的各種實時數(shù)據(jù)和過程狀態(tài)并生成實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，提供顯示畫面和操作畫面，運行人員通過它對整個垃圾焚燒電廠各個系統(tǒng)

60、設(shè)備的運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)進行監(jiān)視和操作，以及參數(shù)整定、控制模型修改、系統(tǒng)功能組態(tài)、控制流程的更改等工作。同時還能向上一級管理部門發(fā)送各種數(shù)據(jù)、報表和接受上一級管理部門的命令和指示。[6]</p><p>　　5. 控制系統(tǒng)配置與各子系統(tǒng)</p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　ABB IndustrialIT分散控制系統(tǒng)是

61、面向工廠自動化的新一代開放式DCS 系統(tǒng)。全面支持現(xiàn)場總線技術(shù)，系統(tǒng)采用全局數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)全局一體化編程。系統(tǒng)通信為標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP以太網(wǎng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有較強伸縮能力，系統(tǒng)編程采用國際化標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場控制站采用符合技術(shù)要求的I/O站通過ProfibusDP總線與控制器進行數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　工程詳細的I/O分配，如下表4-1( 表中不含15%的備用量) :</p><p>　　DC

62、S 系統(tǒng)配置圖，如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 北京高安屯垃圾焚燒發(fā)電廠的DCS系統(tǒng)配置圖 </p><p>　　系統(tǒng)通訊設(shè)計: 系統(tǒng)通信采用TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)，傳輸介質(zhì)為光纜，冗余配置，通信速率為100Mb/s?，F(xiàn)場總線采用Profibus通訊協(xié)議，傳輸介質(zhì)采用冗余雙絞線，最大通訊速率12Mb/s，最大傳輸距離為1200m。現(xiàn)場過程

63、站、工程師站、操作員站采用100Mb/s 快速以太網(wǎng)卡軌式交換機連接，實現(xiàn)光纜通訊。通信電纜采用光纜，具有較長的通訊距離及較強的抗干擾能力，適于工業(yè)現(xiàn)場。本系統(tǒng)提供了OPC SERVER軟件，為實現(xiàn)與工廠管理信息系統(tǒng)(MIS)通訊提供接口。</p><p>　　數(shù)據(jù)通訊設(shè)計：系統(tǒng)共設(shè)置5臺操作員站，均連接至環(huán)形以太網(wǎng)絡(luò)。每臺操作員站都可以對所屬范圍或全范圍內(nèi)的設(shè)備進行操作，同一范圍內(nèi)的操作員站相互冗余。設(shè)置一臺數(shù)

64、據(jù)庫服務(wù)器，以O(shè)PC方式實現(xiàn)和DCS系統(tǒng)、MIS網(wǎng)、值長監(jiān)視站等的數(shù)據(jù)交互。此服務(wù)器可安裝數(shù)模計算軟件，實現(xiàn)相應(yīng)的計算功能。本系統(tǒng)無需專設(shè)報表計算機站，掛接在任何一臺工程師站或操作員站上的打印機均可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享。</p><p>　　操作員站設(shè)計: 操作員站硬件選用適用工業(yè)現(xiàn)場DELL工控機。該系統(tǒng)設(shè)置5臺操作員站，操作員站安裝IndustrialITDigiVis 7.1 軟件，操作語言中文，操作員站軟件運行在

65、中文Windows2000操作系統(tǒng)上。操作員站使用以太網(wǎng)與過程站及其它設(shè)備進行通信，由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為全局，所以操作員站之間數(shù)據(jù)及畫面完全可以共享。</p><p>　　工程師站設(shè)計:系統(tǒng)設(shè)一臺工程師站，工程師站安裝IndustrialITDigiVis 7.1版本中文軟件，運行在Windows2000系統(tǒng)上。工程師站使用以太網(wǎng)與過程站及其它設(shè)備進行通信， 可以實現(xiàn)硬件編輯、過程站編程、操作員站組態(tài)一體化編程及調(diào)試

66、。ControlBuilder F軟件支持現(xiàn)場總線設(shè)備的數(shù)據(jù)讀取與編程功能。編程語言與圖形化編程語言標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131- 3完全兼容，根據(jù)實際控制要求可任意選用FBD、LD、IL、SFC 等方式。</p><p>　　系統(tǒng)采用全局數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)內(nèi)的變量實現(xiàn)共享，該全局數(shù)據(jù)庫完全下裝到過程站，不采用客戶機/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)方案，避免服務(wù)器故障造成數(shù)據(jù)交換任務(wù)癱瘓。全局數(shù)據(jù)庫中任何變量更新僅輸入一次即可，變量的

67、檢查也是全系統(tǒng)范圍內(nèi)進行。</p><p>　　過程控制站設(shè)計:過程控制站采用IndustrialIT AC800F現(xiàn)場總線控制器，采用高性能32位RISC CPU。系統(tǒng)執(zhí)行方式采用多進程方式，任務(wù)運行周期及優(yōu)先級可以組態(tài)(最快為5ms)，滿足工廠不同被控對象的控制要求?，F(xiàn)場總線控制器內(nèi)存容量為8MB，系統(tǒng)監(jiān)控程序存儲到閃存中，可以實現(xiàn)軟件升級?，F(xiàn)場總線控制器均冗余配置，冗余網(wǎng)絡(luò)模件實現(xiàn)與操作員站網(wǎng)絡(luò)連接的冗余。

68、冗余Profibus DP模件實現(xiàn)與I/O之間的通訊。過程站采用冗余的環(huán)形光纖以太網(wǎng)與操作員站及其它設(shè)備進行通信。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為全局，所有變量及標(biāo)簽均可以系統(tǒng)范圍共享。</p><p>　　I/O站設(shè)計: I/O站選用ABB S800遠程I/O，通訊接口冗余，Profibus通訊總線冗余。I/O點數(shù)配置有15%裕量I/O站通過冗余ProfibusDP總線總線與現(xiàn)場控制器通信，具有監(jiān)控，平滑轉(zhuǎn)換及故障報告功能。<

69、;/p><p>　　下列是深圳市南山垃圾發(fā)電廠的DCS分布圖[7]，如4-3所示</p><p>　　圖4-3 深圳市南山垃圾發(fā)電廠的DCS分布圖，</p><p>　?。?）幾個主要功能軟件系統(tǒng)</p><p>　　1）計算機監(jiān)控和管理系統(tǒng)</p><p>　　計算機監(jiān)控和管理系統(tǒng)有概貌顯示、流程顯示、操作顯示、事件

70、及報警總覽、歷史及實時趨勢、統(tǒng)計報表、系統(tǒng)狀態(tài)診斷、高級參數(shù)設(shè)置等功能。</p><p>　　2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)</p><p>　　用于連續(xù)監(jiān)視機組的各種運行參數(shù)及設(shè)備的運行狀態(tài)，對測量結(jié)果進行處理、記錄、顯示和報警。對汽包水位、主蒸氣流量、給水流量進行溫度和壓力補償計算。對經(jīng)濟性參數(shù)如燃油消耗量、給水流量、蒸汽流量、垃圾進料量、發(fā)電量、廠用電量等進行累積計算。</p>

71、;<p>　　3）順序控制系統(tǒng)(SCS)</p><p>　　主要有：吹掃程控，預(yù)熱程控，啟、停爐程控，給料程控，燃燒器點火程控，爐排拋動程控，除渣程控，吹灰程控，除灰程控，水處理程控等。這些程控間有聯(lián)鎖或保護控制，如給料系統(tǒng)的耐火門打開時，不允許任一爐排拋動，爐排拋動程控暫停，當(dāng)耐火門關(guān)閉后，爐排拋動程控恢復(fù)運行。在程控設(shè)計中，要考慮到某些條件會引起程序的暫時中斷而某些條件又會使程序提前結(jié)束，復(fù)雜

72、的程控還設(shè)計有幫助畫面，提示各種條件及當(dāng)前運行步號。</p><p>　　4）模擬量控制系統(tǒng)(MCS)</p><p>　　包括機、爐系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，其控制程序全部由過程控制站的軟件完成。自動調(diào)節(jié)回路包括有單回路調(diào)節(jié)，雙路PID控制、三沖量調(diào)節(jié)回路等類型。</p><p>　　（2）爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　

73、　1）爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　對于負壓運行的焚化爐，維持爐膛負壓在-20～-40Pa，對焚化爐的穩(wěn)定燃燒、爐側(cè)的工作條件及爐子的維護最有利。系統(tǒng)設(shè)計以爐膛壓力為被調(diào)量，通過變頻裝置改變引風(fēng)機轉(zhuǎn)速作為調(diào)節(jié)手段。</p><p>　　為了得到較好的動態(tài)特性，可采用含送風(fēng)量前饋環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但為了防止引風(fēng)過大或過小，而造成焚化爐滅火，故在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中將采用高、低限幅措施。同時為了保

74、證鍋爐保護動作(MFT)后，爐膛要保證一定時間的吹掃風(fēng)量，將設(shè)計MFT的超馳作用，即發(fā)生MFT后，引風(fēng)機應(yīng)保持一定的引風(fēng)量一段時間(一般為5分鐘)，然后恢復(fù)自然調(diào)節(jié)。</p><p>　　2）鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是通過改變給水量，使之適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，使汽包水位保持在一定范圍之內(nèi)。</p><p>　?。?）燃燒器管理系統(tǒng)

75、(BMS)</p><p>　　垃圾焚燒爐的燃燒器管理系統(tǒng)可細分為起爐運行和正常運行兩個階段。當(dāng)焚燒爐因為某些原因中斷運行后，重新投入運行的起爐階段，主爐膛溫度較低，此時燃燒器管理系統(tǒng)將按照工藝設(shè)計的要求，以一定的順序點燃爐膛內(nèi)的6只油槍，并相應(yīng)投入各個與燃燒相關(guān)的輔助設(shè)備，使?fàn)t膛溫度運行到垃圾正常處理的要求；焚燒爐正常運行后，燃燒管理系統(tǒng)作為垃圾燃燒的輔助系統(tǒng)運行，在主爐膛內(nèi)溫度因為垃圾的成分變化，導(dǎo)致影響到鍋

76、爐主蒸汽壓力不穩(wěn)定時，燃燒器管理系統(tǒng)將通過設(shè)計的閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證爐膛要求溫度的相對平穩(wěn)。</p><p>　?。?）垃圾焚燒余熱鍋爐控制方式 </p><p>　　垃圾焚燒爐的控制原則是按余熱鍋爐的蒸發(fā)量控制垃圾的投入量、爐排運動及一、二次燃燒空氣量保證余熱鍋爐效率最大。當(dāng)爐膛溫度850℃時投入輔助燃燒器確保二惡英的分解。垃圾焚燒余熱鍋爐熱工控制系統(tǒng)主要由以下幾大部分構(gòu)成 </

77、p><p>　　以DCS為核心的監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　DCS系統(tǒng)同時提供MODBUS和PROFIBUS-DP兩種通訊協(xié)議與控制子系統(tǒng)進行通訊。Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間可以通信。常用于智能儀表的通訊。</p><p>　　PROFIBUS-DP具有高速低成本用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分

78、散式I/O的通信。是一種用于自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)。 </p><p>　　可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場智能化提供了可行的解決方案最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標(biāo)準(zhǔn)保證并經(jīng)實際應(yīng)用驗證具有普遍性用于PLC等車間級控制系統(tǒng)的通訊。 </p><p>　　焚燒爐綜合燃燒控制系統(tǒng)ACC，ACC爐排控制系統(tǒng)

79、與焚燒余熱鍋爐主控系統(tǒng)通訊通過PLC S7-300實現(xiàn)爐排液壓自動控制和接受DCS來的含氧量、膛溫度和主汽流量信號可實現(xiàn)自動燃燒控制。 </p><p>　　ACC系統(tǒng)與焚燒余熱鍋爐總控DCS通訊采用ProfiBus-DP現(xiàn)場總線通訊。 </p><p>　　在ACC就地控制柜設(shè)有操作面板并設(shè)有切換開關(guān)，可以選擇“DCS信號接受/不接 受”，當(dāng)選擇“不接受”時DCS 不能操作爐排系統(tǒng)所

80、有動作但顯示仍正常。</p><p>　　當(dāng)選擇“DCS信號接受時”，大部分動作都能就地(OPC面板)和主控室同時操作，以最后操作的動作為最后指令。主要控制推料器、逆順推爐排的進退料層調(diào)節(jié)、爐排冷卻風(fēng)機、清灰風(fēng)機各風(fēng)室風(fēng)門的開關(guān)主油泵、濾油泵和冷卻油泵的啟停還有行程和閥位的反饋顯示液壓站壓力、油溫、油位參數(shù)和泵的狀態(tài)顯示。還有相關(guān)控制變量的設(shè)定值進行設(shè)定包括速度、時間和長短行程設(shè)定。</p>&l

81、t;p>　　對逆推爐排、順推爐排、推料間隔控制中的“間隔開，間隔停”料層厚度調(diào)節(jié)等時間設(shè)定設(shè)有選擇開關(guān)，當(dāng)選擇“就地”時，DCS不能操作;當(dāng)選擇“遠方”時，就地不能操作推料、逆推、順推、出渣DCS/PLC選擇開關(guān)是共用一個的。</p><p>　　對于少數(shù)操作不頻繁的參數(shù)\操作，DCS上不設(shè)操作控制，可以就地地操作面板去操作。 </p><p>　　ACC與DCS系統(tǒng)之間有焚燒余熱

82、鍋爐聯(lián)鎖緊急停爐信號聯(lián)鎖、引風(fēng)機跳閘聯(lián)鎖用于ACC緊急停止聯(lián)鎖保護信號采用硬接線為無源常開觸點。</p><p><b>　　垃圾焚燒技術(shù)[4]</b></p><p>　　目前，新開發(fā)的垃圾焚燒爐爐型還有水冷卻旋轉(zhuǎn)燃燒室的焚燒爐和等離子弧燃燒方式。設(shè)計具有寬調(diào)節(jié)比，穩(wěn)定性較高的爐型，使這能滿足垃圾燃料的低品位特性，并能適應(yīng)垃圾品質(zhì)的大幅度波動，是垃圾焚燒技術(shù)推廣應(yīng)用

83、的關(guān)鍵。</p><p>　　Fe+2HC1= FeC12+ H2 （4-1）</p><p>　　Fe0+2HC1= FeC12+2H2O } （4-2）</p><p>　　Fe2O+2HC1+CO=Fe0+ FeC12+H2O+ CO2}

84、 （4-3）</p><p>　　Fe0，+2HC1+CO=Fe0+FeC12+HX+CO2' （4-4）</p><p>　　為了提高蒸汽參數(shù)，高溫腐性限制了過熱蒸汽的溫度，高溫腐蝕是氯與氯化物、硫與硫化物在較高溫度下對金屬及其保護膜的侵蝕過程。筑氣與金屬反應(yīng)的生成物，揮發(fā)性很大，熔點較低，不能在金屬表面形成保護膜。</p&

85、gt;<p>　　C12的主要反應(yīng)是:</p><p>　　2Fe+3C12=2FeCl3 （4-5）</p><p>　　FeCl3的熔點僅282℃，除T對Fe， Fe2O3，侵蝕外，C12， HCl不可能破壞C12O保護膜。</p><p>　　S和H2S的特點是:容積比大，融點低，蒸汽壓高

86、，可破壞金屬保護膜。H2S的主要反應(yīng)有:</p><p>　　Fe+H2S=FeS+H2 （4-6）</p><p>　　Fe2O，+2H2S +CO=2FeS+2H2O +CO2 （4-7）</p><p>　　Fe2O3+ 2H2S

87、+C=2FeS+2H2O+CO （4-8）</p><p>　　同時，硫的氧化物(SO2硫化物(Na2S. K2S， FeS)，硫酸鹽類(Na2S03， K2S03，) （5）煙氣連續(xù)測量監(jiān)視系統(tǒng) 反應(yīng)塔進口煙氣分析(SO2、HCI、O2、HF、煙氣流量、壓力、溫度)信號和反應(yīng)塔出口煙氣排放分析(SO2、NOx、O2、HCI、HF、CO、煙氣粉塵含量、壓力、溫度、濕度)

88、信號進入DCS系統(tǒng)進行控制調(diào)節(jié)和進入環(huán)境監(jiān)測站。[8] 主要控制系統(tǒng)如表4-6所示</p><p>　　表4-6 主要控制系統(tǒng)</p><p>　　五、垃圾發(fā)電廠的煙氣處理系統(tǒng)</p><p>　　目前垃圾發(fā)電廠的焚燒煙氣處理設(shè)備和方法很多，常見的煙氣凈化工藝系統(tǒng)有濕法、半干法、和干法3種，本文中講述的是半干式煙氣凈化系統(tǒng)，煙氣凈化裝置主要由煙氣凈化反應(yīng)塔、

89、布袋除塵器、活性炭吸附裝置以及煙氣線上監(jiān)測系統(tǒng)等組成，如圖5-1所示為煙氣凈化系統(tǒng)</p><p>　　圖5-1 半干式煙氣處理系統(tǒng)</p><p>　　1 半干法煙氣處理工藝流程</p><p><b>　　流程圖如5-2所示</b></p><p>　　圖5-2半干法煙氣處理系統(tǒng)</p><p&g

90、t;<b>　?。?）半干式反應(yīng)塔</b></p><p>　　反應(yīng)塔包含煙氣進氣煙道、旋轉(zhuǎn)噴霧器、筒體、帶有活性炭噴嘴的煙氣出口煙道和帶有破碎器和旋轉(zhuǎn)閥的底部錐斗。</p><p>　　反應(yīng)塔的功能是在煙氣離開鍋爐后進行第一步凈化。在反應(yīng)塔中，煙氣中的重金屬和有害氣體成分（HCl，SOx），通過與噴入的石灰漿接觸而在適當(dāng)溫度下發(fā)生中和反應(yīng)降低含量。并在煙氣出口中噴入

91、活性炭來吸附汞和二惡英。固體殘渣混在煙氣中進入后續(xù)的除塵器中。一部分飛灰會從煙氣中分離出來而沉落于反應(yīng)塔底部，經(jīng)過飛灰輸送系統(tǒng)送入飛灰貯倉內(nèi)。</p><p>　　第二級凈化在反應(yīng)塔后部的除塵器中進行。</p><p>　　反應(yīng)塔塔體的主要功能是</p><p>　　1）在煙氣通過時，通過提供充分的滯留時間（約15～20s）來為中和反應(yīng)創(chuàng)造最適合的空間環(huán)境。<

92、/p><p>　　2）降低煙氣溫度來為中和反應(yīng)提供最適合的溫度。</p><p><b>　　石灰漿流量控制</b></p><p>　　石灰漿是通過一流量控制閥來定量供給的。流量的計量應(yīng)由喂料前/喂料后的控制回路進行控制，主要按照以下方式進行計量：</p><p>　　HCL進口濃度[mg/Nm3] </p>

93、<p>　　SOx進口濃度[mg/N m3]</p><p>　　HCL出口濃度[mg/N m3]</p><p>　　SOx出口濃度[mg/N m3]</p><p>　　Q : 煙氣流量[N m3]</p><p>　　WF : 至反應(yīng)塔的工藝水流量[m3/h] </p><p>　　則石灰漿量(kg/

94、h)根據(jù)公式來計算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　PIDHCLout是指喂料后HCL出口處的濃度（=PID控制回路轉(zhuǎn)換成流量后的輸出值）</p><p>　　PIDSOXout是指喂料后SOX出口處的濃度（=PID控

95、制回路轉(zhuǎn)換成流量后的輸出值）</p><p>　　PIDHCLout×PIDSOxout＞0</p><p>　　A：期望的論量系數(shù)（默認值為2）</p><p>　　LC：石灰漿濃度（默認值為13％）</p><p>　　X＝PID（PIDHCLout）值在0～0.5之間：喂料前的調(diào)整與喂料后的PID控制器的輸出有關(guān)系；X趨近于0

96、變化很小。</p><p>　　Y＝PID（PIDSOXout）值在0～0.5之間：喂料前的調(diào)整與喂料后的PID控制器的輸出有關(guān)系；X趨近于0變化很小。</p><p>　　如果WF＜50kg/h，那么石灰漿kg/h的計量（LF）將由反應(yīng)塔出口處的溫度來控制（屬于以下三個溫度開關(guān)的平均值）。水的控制回路將被停用同時PIDHCLout和PIDSOXout的數(shù)值也將被凍結(jié)。</p>

97、<p>　　當(dāng)石灰漿計量的數(shù)值比由出口溫度控制回路顯示出來的值低80％時，那么LF值將由分散控制回路和水量控制回路重新啟用。</p><p><b>　?。?）布袋除塵器</b></p><p>　　煙氣在經(jīng)反應(yīng)塔中冷卻，石灰漿中和反應(yīng)和活性炭吸附后，由反應(yīng)塔出口進入除塵器各室共用的進口管道里。各倉室的進風(fēng)口均有分流板，除了保證煙氣的均勻分布，還可以將較

98、大的固體顆粒直接擋落在各室的底部灰斗里。</p><p>　　煙氣經(jīng)出口煙道進入引風(fēng)機。</p><p>　　除塵器的作用有兩方面：第一，分離煙氣中的灰塵和固體顆粒；第二，袋子上粘附的塊狀物中含有未反應(yīng)的氫氧化鈣和活性炭，煙氣經(jīng)反應(yīng)塔處理過后，可以繼續(xù)在除塵器中繼續(xù)進行中和反應(yīng)。這在反應(yīng)塔中的噴霧器關(guān)閉后的較短時間里顯的尤其重要。布袋的耐溫等級因此也應(yīng)能夠應(yīng)付未經(jīng)冷卻的高溫?zé)煔猓▏婌F器停用

99、時）。</p><p>　　（3）石灰漿制備系統(tǒng)</p><p>　　生石灰儲存于儲倉中。生石灰由一罐車通過氣力輸送送入倉內(nèi)。儲倉的加料由現(xiàn)場控制箱完成。石灰漿儲倉安裝有兩個料位計。當(dāng)料位在高值H時，就會發(fā)出聲光信號來人工停止裝填。當(dāng)料位在低值L時，現(xiàn)場控制箱發(fā)出聲光信號，并發(fā)出一報警信號到PLC或DCS，以反應(yīng)石灰倉需要補充加料。</p><p>　?。?）活性炭

100、儲存和輸送</p><p>　　粉狀的活性炭PAC是作為吸附劑噴入煙氣中用以吸附其中的二惡英和汞等</p><p>　　活性炭是通過壓縮空氣氣動輸送到噴射點的。每條線均配備有一個低壓開關(guān)來顯示系統(tǒng)在運行。在定量給料螺旋裝置出口，活性碳進入料斗的文丘管系統(tǒng)（相當(dāng)于活性炭噴射器），由于壓縮空氣（被稱為動力空氣）吹入活性炭噴射器，則在斗中產(chǎn)生了一個負壓。這個負壓使周圍的空氣進入料斗中(經(jīng)由頂部的

101、過濾器)，這樣清掃空氣和活性碳都進入了活性炭噴射器中。在活性炭噴射器中，空氣和活性碳更進一步和壓縮空氣混合，然后沿著輸送線進入位于反應(yīng)塔出口煙道的噴嘴中。</p><p>　?。?）飛灰存儲及處理</p><p><b>　　飛灰輸送</b></p><p>　　煙氣處理系統(tǒng)的飛灰，會在反應(yīng)塔中的重力和離心力的作用以及布袋除塵器濾袋的過濾下，而

102、從煙氣分離開來。然后被反應(yīng)塔和除塵器各倉室的灰斗收集起來。</p><p>　　所有的飛灰經(jīng)集合刮板輸送機和斗式提升機卸入飛灰倉中。</p><p>　　飛灰倉用來存儲從共用輸送機運來的飛灰，飛灰倉的頂部，有一個進口蓋，上有安全柵格和倉頂布袋除塵器。除塵器自帶風(fēng)機。此除塵器定時清灰（注意，清灰控制是由除塵器配套）。</p><p><b>　　2.二噁英的

103、處理</b></p><p><b>　?。?）二噁英的生成</b></p><p>　　圖5-3為二噁英的生成流程圖</p><p>　　圖5-3二噁英的生成流程</p><p>　　區(qū)域 1 是預(yù)熱區(qū)，主要是垃圾中原本含有的二惡英在20～500℃的溫度區(qū)域內(nèi)會釋放出來，含有的前驅(qū)物會通過低溫反應(yīng)生成二惡英

104、，這里釋放和生成的二惡英會在爐膛內(nèi)高溫區(qū)得到分解，對尾部排放影響不大。</p><p>　　區(qū)域2是爐膛反應(yīng)區(qū)，在這個區(qū)域里，二惡英以及垃圾中的各種前驅(qū)物以高溫分解為主，燃燒狀況的好壞直接影響到了尾部二惡英的再生成 。</p><p>　　區(qū)域3主要為高溫換熱區(qū)，已有研究表明，在這個區(qū)域中二惡英反應(yīng)以高溫氣相生成為主，生成的時間很短，并且生成量與區(qū)域4、5相比幾乎可以忽略不計。</p

105、><p>　　區(qū)域4是灰渣區(qū)，主要以重新合成反應(yīng)為主。區(qū)域5為低溫換熱區(qū)，反應(yīng)以低溫表面催化反應(yīng)和重新合成反應(yīng)為主。區(qū)域 4 、5是二惡英生成的主要區(qū)域，尤其是溫度區(qū)間為250～450℃的生成量占到了二惡英總生成量的70%以上。 </p><p>　?。?）噁英類化合物的組成及性質(zhì)</p><p>　　二噁英是指含有2個或1個氧鍵連結(jié)2個苯環(huán)的含氯有機化合物，它的英文名

106、為“Dioxin”。由于Cl原子可以占據(jù)環(huán)上8個不同的位置，從而可構(gòu)成75種多氯代二苯(PCDD)異構(gòu)體和135種多氯二苯并呋喃(PCDF)異構(gòu)體，通常總稱為二噁英，其分子量為321.96，為白色結(jié)晶體，500℃開始分解，800℃時21s完全分解，是目前已知毒性最大的有機氯化合物，其中2，3，7，8-四氯二苯并二噁英（2，3，7，8-TCDD）更是目前已知有機物中毒性最強的。二噁英性質(zhì)穩(wěn)定，極難溶于水，常溫下在水中溶解度僅為7.2x10

107、-6 mg/L，但在有機溶劑中溶解性極強，同在常溫下二噁英在二氯苯中的溶解度高達1400 mg/L，強烈的脂溶性使二噁英更容易在生物體的脂肪層內(nèi)蓄積，而且極難排出體外。另外二噁英的蒸汽壓很低在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)低于1.33 x10-8Pa，使二噁英在一般環(huán)境溫度下不容易從表面揮發(fā)，而且二噁英的半衰期長，土壤中的半衰期為12d，氣態(tài)二噁英在空氣中光化學(xué)分解的半衰期為3d，二噁英的這些特性使它的污染在環(huán)境中廣泛存在。[12][13][14]</

108、p><p>　?。?）垃圾焚燒發(fā)電的二噁英類污染物來源及形成機理</p><p>　　垃圾焚燒發(fā)電過程中產(chǎn)生的二噁英類污染物主要來源有二：一是垃圾本身含有的二噁英在燃燒過程中的揮發(fā)，二是在垃圾燃燒過程中合成。二噁英的合成機理主要有三個：</p><p>　　1)高溫合成。在垃圾進入焚燒爐的初期干燥階段，除水分外，含碳氫成分的低沸點有機物揮發(fā)后，與空氣中的氧反應(yīng)生成水和二

109、氧化碳，形成暫時缺氧狀況，使部分有機物同氯化氫反應(yīng)，生成二噁英; </p><p>　　2)從頭合成。通過denovo合成反應(yīng)形成二噁英。即在低溫(250-350℃)條件下，大分子碳(殘?zhí)?與飛灰基質(zhì)中的有機或無機氯在飛灰表面反應(yīng)，生成二噁英;</p><p>　　3)前驅(qū)物合成。不完全燃燒及飛灰表面的不均勻催化反應(yīng)，可形成多種有機氣相前驅(qū)物，如多氯苯酚和聚氯乙烯，前驅(qū)物分子在燃燒過程中通

110、過重排、自由基縮合、脫氯及其它化學(xué)反應(yīng)生成二噁英。[15]</p><p>　　（4）垃圾焚燒發(fā)電的二噁英類污染物的控制</p><p>　　要控制二噁英污染就要從二噁英的來源與產(chǎn)生機理著手：</p><p>　　1）加強垃圾的分類回收工作。必須避免含二噁英類物質(zhì)及氯含量高的物質(zhì)（如PVC塑料、人造橡膠、帶油漆廢棄品等）進入垃圾中，從源頭阻斷二噁英類污染物的產(chǎn)生。&

111、lt;/p><p>　　2）減少二噁英類污染物的爐內(nèi)合成。二噁英類污染物的高溫合成關(guān)鍵是需要缺氧條件，在此條件下才可以確保含氯有機物不被氧化，生成二噁英。因此保證垃圾焚燒過程中適量的空氣過剩可以保證垃圾焚燒完全，有效的抑制二噁英的形成。另外，二噁英在高溫下并不穩(wěn)定，溫度超過500oC時開始分解，在溫度超過800oC時分解速度很快，因此適當(dāng)提高爐溫也可以有效的減少二噁英的排放。經(jīng)實踐證明，在充分反應(yīng)時間下，控制好空氣的