燃煤耦合污泥發電系統干化機控制回路研究

張亮

【摘? 要】燃煤耦合污泥發電系統是解決市政污泥的一種有效方式，其干化機控制回路與運行經驗還在不斷摸索中。通過介紹燃煤耦合污泥發電系統的組成，研究在調試優化后的干化機控制回路，并提出注意事項。根據試運結果，表明干化機控制回路經過調試優化后運行良好。

【關鍵詞】污泥干化;耦合;發電;控制回路;運行

【Abstract】 Coal-fired coupling sludge power generation system is an effective way to solve the problem of municipal sludge. The dryer's controlling loop and operation experience are still being explored. This paper introduces the composition of the coal-fired coupling sludge power generation system， studies the control loop of the dryer after commissioning and optimization， and puts forward the precautions. According to the trial operation results， it is obvious that the dryer's controlling loop runs well after debugging and optimization.

【Keywords】sludge; coupled generation; controlling loop; operation

1 引言

近年來，隨著我國經濟、社會的不斷發展，城市污水和工業廢水不斷增加，與之相應的污泥產量也迅速增加。污泥中有機生物質具有可燃性，與燃煤耦合發電能將有害物質消除，實現無害化和資源化利用，是解決污泥問題的一種有效途徑[1]。

浙江某發電廠燃煤耦合污泥發電項目主體設備采用圓盤式干化機（以下簡稱干化機）屬于間接干化設備，具有安全性高、熱介質無污染、設備磨損小、熱效率高、處理量大等優點。干化后的污泥含水率從80%降至30%左右，與燃煤耦合進入鍋爐焚燒發電，實現污泥無害化處理。

但是，不同污水處理廠的污泥含水率及成分各不相同，造成污泥特性也有所不同。即使在進料輸送機轉速相同的情況下，不同特性的污泥進入干化機的量也會發生變化，這將造成系統連續穩定運行的難度增加。目前大多數污泥進料量和干化機轉速的控制都以人工判斷、手動操作為主，通過巡檢人員現場觀察，反饋至控制室由操作員更改設備轉速輸出值。這樣操作既增加運行人員勞動強度，又無法實現系統的自動調節。如何完善燃煤耦合污泥發電系統控制回路、解放運行人員勞動力、提高工作效率變得尤為重要。

2 燃煤耦合污泥發電系統概況

如圖1所示，在濕污泥料倉內80%含水率的污泥，通過電動插板閥和污泥進料輸送機進入干化機內。干化機轉子周邊通過固定角鋼架裝有帶一定傾角的刮板，隨著旋轉不斷將污泥刮起、攪拌，同時將污泥從入口推向出口[2]。出口處排出含水率大約30%左右的干污泥，通過干污泥刮板輸送機送至煤場，與燃煤混合后送入電廠鍋爐焚燒發電。過熱蒸汽經減溫減壓后成為0.5MPa的飽和蒸汽作為熱源。尾氣管路設計溫度測點（TT6），干化機干燥過程產生的尾氣經冷凝器降溫去水后經尾氣風機送至電廠送風機入口處，進入鍋爐進行無害化焚燒處理。

干化機本體從入口至出口分布5個溫度測點（TT1至TT5），前兩個加中間溫度測點的平均值作為干化機前端溫度平均值，后兩個加中間溫度測點平均值作為干化機后端溫度平均值，平均溫度用于控制回路調節。

3 干化機控制回路

3.1 總體設計思路

孫奇等[3]針對嘉興市市政污泥，對圓盤式干化機干燥過程中的相關參數進行了分析。研究結果表明，干化機轉速和進料輸送機轉速與污泥干燥量均呈正相關，進料輸送機轉速對污泥干燥量的影響最大，其次是干化機轉速，蒸汽壓力影響不大。因此，設計控制策略時，需重點考慮以下兩個控制回路：

①污泥進料輸送機轉速控制回路，通過調節進料螺旋輸送機轉速控制進入干化機的污泥量。

②干化機轉速控制回路，通過干化機轉速控制污泥在干化機內烘干的時間。

不完善的自動調節回路會使干化機內溫度波動大，造成干污泥無法穩定在30%左右。

3.2 干污泥含水率與干化機溫度對應關系

通過一段時間試運，取5個不同的干化機后端平均溫度下的出口干污泥，送實驗室化驗含水率得出如下對應表：

如表1所示，干化機出口干泥含水率需保持在30%左右，干化機后端平均溫度需保持在100℃左右。

3.3 污泥進料輸送機轉速控制回路

污泥進料輸送機為變頻輸送機，可通過變頻器調節進泥量大小。螺旋輸送機出力計算公式為：

如圖2所示，在污泥進料輸送機轉速控制回路中，將干化機前端溫度平均值與正常設定溫度值A（95℃）進行比較輸入PI控制器。當干化機前端溫度平均值高于正常設定值A時，增加污泥進料輸送機轉速，反之減少。引入尾氣溫度T6作為前饋，直接作用于輸出，使得調節更加直接、準確。同時，限定污泥進料輸送機轉速自動調節在6～32 r/min，超出范圍則保持當前允許輸出值。

通過PI控制器控制污泥進料輸送機轉速，自動調整送入干化機內的污泥量，從而使干化機前端溫度保持在正常工作溫度95℃范圍內，確保污泥在干化機前端加熱過程符合要求。

3.4 干化機轉速控制回路

干化機轉速一般控制在1～3 r/min，過低的轉速會造成污泥流速過慢，干化機內污泥存量過多，反而不利于烘干，同時還容易引起超電流現象的發生。過快的轉速會將污泥的膨脹區向后移動，造成污泥在干化機前半段加熱時間和程度都不夠，出口污泥含水率增大。

如圖3所示，干化機后端平均值溫度與正常溫度設定A（100℃）比較后送入PI控制器，同時限定自動調節轉速輸出范圍為1～3r/min。當干化機后端平均溫度值高于正常設定值A時，增加干化機轉速，反之減少。

干化機轉速控制回路是更加精細的一種調節方式，通過加快或減慢干化機速率，更加細微、精準地控制干化機出口污泥含水率。

4 投運效果

設置干化機前端溫度設定值為95℃，螺旋輸送機根據實測前端平均溫度的變化自動調節，輸出轉速指令在23～31r/min，干化機前端平均溫度保持在93～97℃。設置干化機后端溫度設定值為100℃，干化機根據后端平均溫度實測值的變化自動調節，輸出轉速指令在1～3r/min，干化機后端平均溫度在98～102℃。在兩個控制回路的自動調節下，干化機溫度穩定，出口污泥含水率保持在30%左右，滿足生產要求。

5 結語

了解燃煤耦合污泥發電系統干化機控制回路，有利于系統更好地穩定運行，解放運行人員勞動力，提高工作效率，為燃煤耦合污泥發電系統干化機控制回路技術改造提供參考。在實際操作中還需注意以下幾點：

①干化機除自動控制以外，還需巡檢人員定期檢查干化機內部情況。一般以污泥在中間位置開始膨脹、疏松作為標準，膨脹區域偏前表示過度烘干，膨脹區域偏后表示烘干不足，需及時對控制參數進行適當調整。

②在通過冷凝器前的尾氣中含有水蒸氣，冷凝后會附在風管內壁，容易造成管道堵塞，需定期打開檢修孔觀察，如有堵塞及時清理。

③停機時，需盡可能將干化機內部剩余污泥排出。如長時間停機干化機內還存有大量污泥，將在干化機內板結，造成下次啟動電流過大而啟動跳閘。

【參考文獻】

【1】毛夢梅，戴勇.市政污泥干化特性研究[J].資源節約與環保，2019（4）151-152.

【2】張天琦，楊宏偉，袁琦，等.污泥干化焚燒技術研究及應用[J].化工裝備技術，2019（1）33-37.

【3】孫奇，余輝，朱方兵，等.圓盤干燥深度脫水污泥的中試研究[J].環境工程，2016（10）118-123.