城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠控制系統(tǒng)概述

吳杰

摘要：隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，生活中產(chǎn)生的垃圾越來越多，其中垃圾的可燃物含量不斷增多，垃圾可產(chǎn)生的熱值也在逐年遞增，國內(nèi)大中城市垃圾焚燒發(fā)電方面的應(yīng)用也越來越廣泛。城市生活垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展及應(yīng)用，能夠有效的節(jié)約人力資源，提高工作效率;節(jié)約電力能源，積極的推動了社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：城市生活垃圾，焚燒發(fā)電廠，控制系統(tǒng)

引言：垃圾焚燒技術(shù)興起于西方國家，我國近些年來，在國家政策的推動下，垃圾焚燒技術(shù)也在不斷完善并取得了長足的發(fā)展。城市生活垃圾焚燒發(fā)電的過程是將各地區(qū)垃圾集中收集起來，統(tǒng)一運送到垃圾焚燒發(fā)電廠進行高溫焚燒處理。垃圾在高溫焚燒下產(chǎn)生高溫蒸汽，高溫蒸汽推動汽輪機的轉(zhuǎn)動，通過汽輪機的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生所需要的電能資源。本文概述了垃圾焚燒發(fā)電廠熱工控制工藝流程、系統(tǒng)構(gòu)成、自助控制手段及控制系統(tǒng)配置等內(nèi)容，為人們了解垃圾焚燒發(fā)電作為參考。

一、工藝流程

垃圾焚燒發(fā)電廠主要由垃圾焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等組成。市區(qū)內(nèi)的垃圾通過垃圾車將生活垃圾運送到發(fā)電廠內(nèi)，第一步準(zhǔn)備垃圾，進門前需通過稱重計量設(shè)備進行稱重，然后統(tǒng)一指揮車輛將垃圾卸入垃圾池并充分發(fā)酵;第二步焚燒垃圾，通過垃圾抓抓斗將垃圾放入焚燒爐內(nèi)進行焚燒，焚燒后產(chǎn)生的熱量需要經(jīng)過余熱鍋爐將其回收，回收后的熱量轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽用于汽輪機發(fā)電;第三步處理廢物，通過煙氣凈化系統(tǒng)將廢氣脫硫脫硝、除塵來去除有害物質(zhì)后排入大氣;將垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣經(jīng)過篩檢后，用汽車送到填埋場進行填埋;收集的飛灰通過煙氣系統(tǒng)凈化后進行填埋;垃圾滲濾液在場內(nèi)通過處理達到綜合排放標(biāo)準(zhǔn)后，再排放到市政污水管路內(nèi)。

二、垃圾發(fā)電廠自動控制方式

根據(jù)工藝流程的特點，可以采用分散控制系統(tǒng)對垃圾焚燒流程、汽輪發(fā)電機過程以及熱力系統(tǒng)進行集中監(jiān)控，在中央控制室內(nèi)主要以顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等人機交互設(shè)備，對焚燒爐、發(fā)電機等設(shè)備集中進行監(jiān)控和管理。為了防止分散控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況，在中央控制室主控制臺上應(yīng)設(shè)置緊急按鈕，以便進行緊急停爐、停機操作。在集中控制室采用工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)，對運卸垃圾區(qū)、焚燒爐燃燒區(qū)、鍋爐汽包水位等進行監(jiān)控。對于地衡系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、除塵等輔助系統(tǒng)，在操作區(qū)域直接設(shè)置獨立的監(jiān)控設(shè)備和人機操作接口，便于對啟動、調(diào)整設(shè)備和設(shè)備異常情況及時對其進行監(jiān)控和操作。

三、垃圾焚燒發(fā)電廠控制系統(tǒng)的構(gòu)成

垃圾發(fā)電廠自動控制系統(tǒng)主要由分散控制系統(tǒng)（DCS）、焚燒爐燃燒控制系統(tǒng)、余熱鍋爐系統(tǒng)、煙氣凈化處理系統(tǒng)、煙氣連續(xù)測量監(jiān)視系統(tǒng)、輔助車間控制系統(tǒng)等幾部分組成。其中輔助車間系統(tǒng)主要包括化學(xué)水及廢水處理系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)等幾部分組成。以下介紹幾種重要的自動控制系統(tǒng)。

1、分散控制系統(tǒng)（DCS）

分散控制系統(tǒng)（DCS）的運行模式是以全廠集中監(jiān)控與各設(shè)備操作區(qū)域及輔助公用系統(tǒng)的控制相結(jié)合的運行系統(tǒng)。其控制系統(tǒng)由操作員站、工程師站、控制站、分布式I/O和數(shù)據(jù)組成，其控制系統(tǒng)功能有數(shù)據(jù)采集、模擬量控制、順序控制等系統(tǒng)功能。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）利用顯示器顯示、報警管理、打印和報表、機組在線性能優(yōu)化計算、歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索以及幫助指導(dǎo)這六項功能，連續(xù)采集和處理測點信號及設(shè)備狀態(tài)信號及時提供運行信息給操作員，實現(xiàn)系統(tǒng)安全可靠運行。

模擬量控制系統(tǒng)（MCS）由焚燒線控制系統(tǒng)、煙氣處理控制系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機組及公用部分這三部分組成，其控制系統(tǒng)具有完善的聯(lián)鎖保護功能，其功能是在自動狀態(tài)下，系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以將自動方式切換為手動方式。其控制系統(tǒng)保證被控參數(shù)在各種運行情況下均不超出允許值，對于在負荷變化的整個范圍內(nèi)都要求控制參數(shù)，實現(xiàn)全程控制，以減少運行人員的中間干預(yù)。

順序控制系統(tǒng)（SCS）以程序控制為基礎(chǔ)，對焚燒爐聯(lián)鎖控制、焚燒爐爐排的控制、汽機聯(lián)鎖保護等。

2、焚燒爐燃燒控制系統(tǒng)

根據(jù)焚燒原理不同，焚燒方法分為機械爐排爐焚燒、CAO氣化焚燒爐、熱解法等。

機械爐排爐焚燒法工作原理：垃圾進入爐排，垃圾在爐排的推動下經(jīng)過干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)，直至燃盡排出爐膛。從爐排下部進入燃燒的空氣與垃圾混合，高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐的受熱面產(chǎn)生熱蒸汽，最后煙氣通過煙氣處理裝置排出。特點：爐排要高材質(zhì)、高加工精度，而且機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備維護量大。

CAO氣化焚燒爐工作原理：將垃圾放入生化處理罐進行分解，篩選后將未能粉化的廢棄物進入焚燒爐的第一燃燒室，產(chǎn)生的可燃氣體再進入第二燃燒室進行燃燒，高溫?zé)煔饧訜徨仩t產(chǎn)生蒸汽。煙氣經(jīng)過處理后排至大氣。特點：可以回收垃圾中的有用物質(zhì)，不足的是單臺焚燒爐的處理量小，處理時間長。

熱解法工作原理：垃圾在熱解裝置中受熱分解有機質(zhì)，轉(zhuǎn)化成燃氣進入余熱鍋爐，過熱蒸汽進入汽輪發(fā)電機發(fā)電。特點：爐型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備技術(shù)成本低。

3、煙氣凈化處理系統(tǒng)

煙氣凈化處理系統(tǒng)是對垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣以及二次污染物進行凈化處理的運行系統(tǒng)。該凈化系統(tǒng)必須采用技術(shù)性能高的先進設(shè)備，確保煙氣及有害物質(zhì)完全得到凈化，滿足國家地區(qū)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時，在針對二次污染物治理過程中，應(yīng)與焚燒工藝相互結(jié)合，控制污染源的產(chǎn)生，從而降低凈化系統(tǒng)的運行成本?，F(xiàn)在最常用的處理辦法是干法和濕法結(jié)合的煙氣凈化工藝。

4、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)為保證生產(chǎn)的安全性及便于生產(chǎn)管理而在垃圾發(fā)電廠內(nèi)安置的監(jiān)控系統(tǒng)。首先在卸料大廳、每臺焚燒爐都有設(shè)置攝像機，對其在集中控制室內(nèi)的大屏幕下進行監(jiān)控。其次在垃圾料倉、每臺焚燒爐垃圾料斗在垃圾吊控制室內(nèi)設(shè)置監(jiān)視器，通過切換畫面順序，對不同區(qū)域進行監(jiān)控。最后在廠房屋頂、爐渣料倉、爐渣裝載區(qū)域和汽輪機區(qū)域在集中控制室內(nèi)設(shè)置監(jiān)視器進行監(jiān)視。

5、通訊及火災(zāi)報警系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)是為了方便場內(nèi)外日常工作聯(lián)系和生產(chǎn)人員、管理人員而安裝的電話系統(tǒng)，其電話系統(tǒng)主要有交換機、分配線設(shè)備、電話機等組成。根據(jù)國家規(guī)定，建立電廠必須要設(shè)置一套符合國家安全規(guī)定的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)以及滅火系統(tǒng)，報警系統(tǒng)負責(zé)自動探測廠內(nèi)電氣室、主干電纜通道等重要的火災(zāi)部位，滅火控制系統(tǒng)主要控制中央控制室、繼電器室和通風(fēng)、空調(diào)設(shè)施的區(qū)域。此外，該系統(tǒng)可以與公共廣播系統(tǒng)聯(lián)合起來，當(dāng)火警發(fā)生警報時，公共廣播系統(tǒng)可強制切換為緊急廣播系統(tǒng)，自動播報火警警報信息。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要由手動報警按鈕、滅火控制盤、感溫探測器、感煙探測器、自動報警控制盤和獨立電話通訊系統(tǒng)模塊組成。

結(jié)束語：

過去，由于我國國民經(jīng)濟相對落后，城市生活質(zhì)量不高，垃圾也比較少，垃圾能燃燒產(chǎn)生熱量的物質(zhì)也少，垃圾都是采用填埋方式進行處理。因此，導(dǎo)致生活垃圾焚燒技術(shù)的研究和應(yīng)用相對較晚，這不僅占用大量土地資源，還導(dǎo)致垃圾里的滲瀝液、重金屬成分污染地下水及土壤。進入新時代后，我國社會經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，人們對環(huán)境保護的意識已經(jīng)上升到一個新的階段。隨著國家的大力支持，很多城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠已經(jīng)建成并使用，不過，我國的垃圾焚燒發(fā)電廠控制系統(tǒng)還不夠完善，還需要借鑒發(fā)達國家的垃圾焚燒技術(shù)和理論，來完善我國垃圾焚燒發(fā)電廠控制系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]于建輝;我國可再生能源發(fā)電的研究與杭州10kv配電網(wǎng)合環(huán)問題的研究[D];浙江大學(xué);2007年.

[2]武曉麗，胡滿銀，胡光志;垃圾焚燒發(fā)電新技術(shù)及其發(fā)展動向[J];電力情報;2000年02期.

[3]金軍，賈振邦;中國城市垃圾處理處置發(fā)展方向[J];中央民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）;2005年02期.

[4]杜朝波，李春曦，高建強，黃煥輝;垃圾發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J];鍋爐制造;2003年04期.