基于DCS系統的危廢焚燒逆流式回轉窯控制系統研究

王健生

摘 要：本文對危廢焚燒逆流式回轉窯控制系統進行了系統分析，通過國產DCS的工程實施，表明該控制系統能夠很好適應國內危險廢棄物的焚燒過程控制。

關鍵詞：危廢焚燒；逆流式回轉窯；控制系統

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0053-02

危險廢棄物目前主要依靠填埋或焚燒進行處理，隨著我國工業化、城鎮化的快速發展，產生的各種危險廢棄物也越來越多，環保要求也越來越嚴，以目前的填埋處理方式已經不能滿足需求。危廢焚燒處理具有減量化、減害化、適應性廣的特點，是目前最有效的危廢處理方式[1]。回轉窯是危廢焚燒中應用最廣的爐型，具有熱容大、處理量大、適應性廣等特點。

1 工藝簡介

本控制系統所對應的逆流式回轉窯與順流式回轉窯不同，見圖1，物料從窯頭進入，助燃空氣（一次風）從窯尾進入，兩者在窯內流向相反。廢料進入回轉窯以后，首先接觸高溫、氧含量低的煙氣，進行熱解，產生大量可燃氣體進入二燃室；物料向窯尾行進中，接觸的空氣氧含量越來越高，使物料充分燃盡。焚燒灰渣由窯尾一次風冷卻至150℃進入渣倉，定期送到安全填埋場進行填埋處理。

回轉窯未完全燃燒的煙氣進入二燃室進一步燃燒，二燃室溫度達1100℃以上，煙氣停留時間超過2s，有機成分如二惡英等得以充分分解。二燃室由若干段組成，法蘭連接，其長度保證煙氣停留時間2s的要求。

2 控制系統

2.1 回轉窯控制

回轉窯傳動電機控制：回轉窯傳動電機具備有正反轉功能，回轉窯驅動電機采用變頻器驅動，變頻器頻率與回轉窯轉速計算如下：

電機為異步變頻電機級數p=4，減速箱變比igearbox= 423，回轉窯變比ikiln=6.55。

電機轉差率

變頻器頻率f與回轉窯轉速n關系

回轉窯搖擺控制：讓回轉窯按一定轉速一定角度來回轉動，讓物料在窯內翻轉，增加物料停留時間，讓物料燃燒更充分。按設計工況轉速0.25r/min，回轉角度360度計算，搖擺1次（反轉1圈正轉1圈）需增加物料停留時間約為10分鐘。搖擺過程中可按次數臨時插入正常燃燒工況，設置即時生效或延時生效，或者通過定時器定時控制回轉窯的搖擺角度。

回轉窯轉速自動控制：回轉窯窯頭溫度控制在850℃左右，溫升或溫降大于30℃/50s時，回轉窯轉速按照850-1100℃、0-0.25r/min的線性關系減少或者增加轉速。回轉窯轉速在基準轉速0.25r/min的基礎上增加或減少，最小為0.1r/min，最高為0.3r/min。

2.2 回轉窯出口溫度控制

回轉窯出口固定端設溫度檢測熱電偶，同一位置設三個測溫點，三個測點的平均值參與控制，三取二參與聯鎖和報警。此信號在開車階段控制回轉窯燃燒器的燃料量，在正常運行階段控制回轉窯的轉速，進料頻次。

回轉窯窯頭溫度控制在1100℃-1200℃，溫升大于30℃/50s時，回轉窯轉速按照0-0.25r/min的線性關系減少轉速。溫降大于30℃/50s時，回轉窯轉速按照0-0.25r/min的線性關系增加轉速。（若窯尾溫度高，應停止進料，降低轉速，在保證氧含量的前提下適當加大引風機功率）

正常運行時通過調整回轉窯轉速，進料等手段溫度都達不到的情況下，開啟窯尾燃燒器。

2.3 一次補風風機控制

一次補風風機為變頻風機，DCS顯示運行狀態、故障指示和電流指示。可就地啟停、遠程啟停，并可遠程設定風機頻率。

正常設置一二次風進風量為4：6，可根據灰渣熱灼減率和廢物的特性人工手動調節一二次風進風量。

2.4 出渣頻次設置

回轉窯窯尾設有工業電視用于觀察渣箱是否裝滿。在DCS上設置時間間隔報警來提醒操作人員取出滿渣的渣箱，此時間間隔根據實際運行數據人工進行調整。

2.5 回轉窯燃燒器控制

回轉窯燃燒器為設有就地啟停及遠程啟停的切換開關，當處于遠程啟停模式時，燃燒器可接收來自DCS的溫度調節信號，啟停信號，并將火檢信號送至DCS。同時，回轉窯燃燒器可以接收爐內溫度測點信號自動調節燃燒器的熱量輸出，從而維持爐內的溫度。

2.6 回轉窯壓力的控制

回轉窯內負壓控制在-50Pa（在DCS可以設定）。同一位置設有三個測壓點三個測點的平均值參與控制，三取二參與聯鎖和報警。根據此負壓值調節引風機的轉速。

當此壓力過高時，（設定值為100Pa，在DCS可以設定），開啟二燃室緊急排放煙囪。此設定值可在DCS進行調整。

2.7 二燃室燃燒器的控制

二燃室燃燒器為設有就地啟停及遠程啟停的切換開關，當處于遠程啟停模式時，燃燒器可接收來自DCS的溫度調節信號，啟停信號，并將火檢信號送至DCS。同時，回轉窯燃燒器可以接收爐內溫度測點信號自動調節燃燒器的熱量輸出，從而維持爐內的溫度。

二燃室燃燒器設有退出機構，當二燃室出口溫度低于1100℃并超過3min時將二燃室燃燒器推進爐膛并啟動，當達到1100℃并超過3min時，將二燃室燃燒器關閉并退出爐膛。

2.8 二燃室出口溫度的控制

二燃室出口溫度為1100～1200℃，同一位置設有三個測溫點，三個測點的平均值參與控制，三取二參與聯鎖和報警。此信號在正常運行階段控制與高熱值廢液流量串級調節調節閥的開度。當調節廢液流量不能滿足要求時，開啟二燃室燃燒器。具體控制參數如下：

當二燃室出口溫度低于1100℃時打開高熱值廢液開關閥；

當二燃室出口溫度達到1180℃時關閉高熱值廢液開關閥；

當二燃室出口溫度達到1100℃并超過3min時將二燃室燃燒器關閉并退出爐膛；

當二燃室出口溫度低于1100℃并超過3min時，將二燃室燃燒器推進爐膛并打開；

當二燃室溫度高于1300℃時打開二燃室緊急排放煙囪。

2.9 低熱值廢液噴槍流量的控制

低熱值廢液噴槍的流量由人工設定，在DCS設定廢液流量的開度，根據此設定值調節調節閥的開度。

當廢液流量低于0.2m3/h時，聯鎖切斷廢液管道開關閥。

2.10 高熱值廢液噴槍流量的控制

高熱值廢液噴槍的流量由人工設定，根據二燃室出口溫度高熱值廢液流量串級調節調節閥的開度。

當廢液流量低于0.2m3/h時，聯鎖切斷廢液管道開關閥。

2.11 直接燃燒廢液噴槍流量的控制

直接燃燒廢液噴槍的流量由人工設定，在DCS設定廢液流量的開度，根據此設定值調節調節閥的開度。

當廢液流量低于0.2m3/h時，聯鎖切斷廢液管道開關閥。

3 控制系統實施

3.1 系統架構

控制系統采用浙江中控ECS700國產DCS系統，處理器采用中控ECS-712冗余通用的現場控制器[2]。控制系統架構見圖2。

3.2 系統規模

控制系統規模見表1。

4 結語

基于國產DCS系統的危廢焚燒逆流式回轉窯控制系統，實現了危廢處置全廠集中監控與實時數據庫的建立，有利于全廠信息管理和生產調度系統的進一步建設。該系統在我公司危廢項目的實際應用過程中，可有效提高危廢燃燒過程工況的穩定性及危廢焚燒處置效率，明顯降低現場運行人員的勞動強度，對危廢焚燒處置過程控制具有積極的借鑒意義。

參考文獻

[1]錢光人.危險廢物管理[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2]中控ECS-700系統工業技術[M].北京：中國電力出版社，2017.