垃圾焚燒發電廠垃圾料層厚度控制探討

姜文

摘 要 近年來，我國對電能的需求不斷增加，發電廠建設越來越多。基于珠海、海口、寧波等地區垃圾焚燒發電廠自動燃燒控制系統（ACC）的調試問題，分析了垃圾料層厚度控制在ACC系統中的重要性，結合位移傳感器、比例流量閥以及焚燒爐推料器機械特性，提出了垃圾焚燒爐在實際運行過程中垃圾料層厚度控制的方法。本研究有助于提高垃圾焚燒爐在運行過程中的垃圾料層厚度控制效果，保持推料的平穩性及焚燒爐的長期穩定運行。

關鍵詞 垃圾料層;厚度控制;ACC;焚燒爐

引言

由于時間跨度很大，并且垃圾采樣具有偶然性，該數值與焚燒爐運行期間的實際垃圾比重相差極大，這導致在進行自動燃燒控制系統調試時，無法達到垃圾料層厚度精準計算和控制，同時也使焚燒爐設備（如推料器、爐排等設備）運行速度無法精細計算，影響自動燃燒控制系統的投運和焚燒爐科學穩定的運行。基于該參數在焚燒爐自動燃燒控制系統設計中的重要性，根據3D物位掃描儀的測量結果及焚燒爐進料斗的幾何特性，采用入爐垃圾比重動態測量的方法，以消除垃圾比重對自動燃燒控制系統的影響。

1生活垃圾焚燒發電廠大氣特征污染物

生活垃圾焚燒發電廠產生的大氣污染物包括顆粒物、SO2、NOX、HCl、CO、重金屬和二噁英類。顆粒物、SO2、NO2為常規污染物，需要重點關注特征污染物（二噁英類、重金屬、酸性氣體和惡臭）及其防治措施[1]。

2垃圾料層厚度控制

在自動燃燒控制系統中，通過測量經過差壓變送器后的爐排上垃圾上方和爐排下一次風的供應氣流的壓力差，可以得到垃圾料層的厚度。垃圾料層厚度控制通過自動調節推料器的速度和爐排的運行周期來實現，通過余熱鍋爐主汽量的設定值、LHV、垃圾比重等參數來協調控制焚燒爐的給料系統以保證垃圾料層厚度趨于平穩。在調試ACC時，利用監測到的一次風風量、二次風風量、燃燒器系統的輕柴油流量、垃圾處理量以及主蒸汽流量、煙囪處煙氣流量等，結合工藝設計參數，計算出一段時間內垃圾的平均低位熱值，再根據設定好的主蒸汽流量，得到每天垃圾預處理量以及推料器、爐排等的運行速度和周期，此信號經推料器和爐排邏輯計算后發送給推料器和爐排所搭載的液壓系統來控制焚燒爐的給料系統。推料器的速度主要由放大器和比例流量閥來控制。給料器運動周期（速度）的控制是垃圾料層厚度控制最核心最關鍵的環節，2臺給料器具有相同的運動行程（現場調試時按照工藝要求規范調整），且都安裝了測量給料器實時位移的位移傳感器儀表，根據ACC系統計算給出的平均給料速度，結合位移傳感器測量的給料器位移，經PID計算，推料器各自會得到一個不斷修正的運行速度，此信號傳輸給放大器，經比例流量閥后控制推料器的運行速度[2]。

3不同垃圾料層厚度的控制方式

（1）超聲波物位計。超聲波物位計采用超聲波探頭在不與物料接觸的情況下監測物位。如圖1所示：超聲波物位計的控制器給每一個連接的超聲波探頭發電子脈沖。探頭把電子脈沖轉換成超聲波脈沖，并以窄波束形式從探頭表面發射出來。控制器計量從脈沖發射到接收到由物料反射的回波信號之間的時間。利用測得的時間，控制器能計算出探頭和物料的距離。此物位計應用了單點測量的原理，由于各個項目現場物位計安裝位置不同、實際運行期間不斷的進料、走料，物位凹凸不平，起伏不定，物位不斷變化，測量得到的料位很可能為某一局部部位的物料，與實際料位偏差較大，還可能造成安全問題;在垃圾發酵后，部分垃圾投入進料倉內帶有水蒸氣或者大量粉塵，測量結果更加粗糙，并且該儀表無法測量整個進料斗內的平均物位。

（2）雷達物位計。雷達物位計天線發射極窄的微波脈沖，微波脈沖以光速在空間傳播，遇到被測介質表面，其部分能量被反射回來，被同一天線接收。發射脈沖與接收脈沖的時間間隔與天線到被測介質表面的距離成正比。雷達物位計識別發射脈沖與接收脈沖的時間間隔，從而進一步計算出天線到被測介質表面的距離。該儀表測量原理和方法與超聲波物位計測量原理很相似，相關測量弊端也基本相同，同樣無法測量進料倉內的平均物位。

（3）活性炭吸附裝置及布袋吸塵器。活性炭吸附裝置應位于減溫塔和除塵器之間，專門用于對經過降溫處理的煙塵氣體進行進一步的凈化處理。布袋吸塵器可以去除煙氣中的顆粒物和重金屬。煙氣中的煙塵主要由顆粒物組成，如果不能有效去除煙氣中的顆粒物，那么煙塵產生的污染是非常嚴重的。布袋除塵器不僅能有效吸附一定大小的顆粒物，一些由揮發性重金屬物質、酸化物和氧化物凝結成的氣溶膠，也會被布袋吸塵器吸附其中。

（4）嚴格控制燃燒溫度，控制二噁英產生。垃圾焚燒發電時，如果焚燒不充分，溫度不能夠很好的控制，就會在燃燒過程中產生致癌氣體二噁英，這種氣體對人體和環境危害很大，要盡量避免二噁英的產生。這就要求采用技術先進、控制系統完善的廢氣凈化系統，保證在燃燒過程中燃燒的溫度，確保燃燒充分避免二噁英類物質的產生。控制系統嚴格控制燃燒溫度，保證廢氣在室內燃燒溫度能夠達到900℃以上的區域停留時間超過2秒，含氧量大于6%，盡量保證二次燃燒的氣體形成旋流，這樣能夠保證廢氣燃燒更徹底、更充分，確保有毒有害氣體二噁英充分分解。當廢氣溫度降到300℃～500℃范圍時，少量已經分解的二噁英有可能重新生成，因此，設計考慮盡量減小余熱鍋爐尾部的截面積，使煙氣流速提高，盡量減少廢氣從高溫到低溫過程的停留時間，以減少二噁英的再生成[3]。

4結束語

綜上所述，垃圾發電廠以垃圾焚燒為主，發電為輔，因此對于垃圾焚燒效率和燃燒后的煙氣、灰渣處理是主要控制指標。目前我國各大城市已經開始實施垃圾分類工作，在未來的一段時間內，廚余垃圾、有害垃圾、可回收垃圾量會減少，可以燃燒的干垃圾會集中得到處理并燃燒。燃燒后的煙氣、灰渣等產物的量會減少，含量變得穩定可控，處理起來會更加簡單高效。

參考文獻

[1] 張向陽，牛華寺，吳星五.上海市生活垃圾綜合處理工藝研究[J].四川環境，2008，27（4）：98-101.

[2] 白良成.生活垃圾焚燒處理工程技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2009：156-157.

[3] 沈懷洋.化工測量與儀表[M].北京：中國石化出版社，2011：234-237.