燃煤耦合污泥發(fā)電系統(tǒng)干化機(jī)控制回路研究

張亮

【摘? 要】燃煤耦合污泥發(fā)電系統(tǒng)是解決市政污泥的一種有效方式，其干化機(jī)控制回路與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還在不斷摸索中。通過介紹燃煤耦合污泥發(fā)電系統(tǒng)的組成，研究在調(diào)試優(yōu)化后的干化機(jī)控制回路，并提出注意事項(xiàng)。根據(jù)試運(yùn)結(jié)果，表明干化機(jī)控制回路經(jīng)過調(diào)試優(yōu)化后運(yùn)行良好。

【關(guān)鍵詞】污泥干化;耦合;發(fā)電;控制回路;運(yùn)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(jīng)濟(jì)、社會的不斷發(fā)展，城市污水和工業(yè)廢水不斷增加，與之相應(yīng)的污泥產(chǎn)量也迅速增加。污泥中有機(jī)生物質(zhì)具有可燃性，與燃煤耦合發(fā)電能將有害物質(zhì)消除，實(shí)現(xiàn)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(fā)電廠燃煤耦合污泥發(fā)電項(xiàng)目主體設(shè)備采用圓盤式干化機(jī)（以下簡稱干化機(jī)）屬于間接干化設(shè)備，具有安全性高、熱介質(zhì)無污染、設(shè)備磨損小、熱效率高、處理量大等優(yōu)點(diǎn)。干化后的污泥含水率從80%降至30%左右，與燃煤耦合進(jìn)入鍋爐焚燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)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(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)速相同的情況下，不同特性的污泥進(jìn)入干化機(jī)的量也會發(fā)生變化，這將造成系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的難度增加。目前大多數(shù)污泥進(jìn)料量和干化機(jī)轉(zhuǎn)速的控制都以人工判斷、手動操作為主，通過巡檢人員現(xiàn)場觀察，反饋至控制室由操作員更改設(shè)備轉(zhuǎn)速輸出值。這樣操作既增加運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度，又無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)。如何完善燃煤耦合污泥發(fā)電系統(tǒng)控制回路、解放運(yùn)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(fā)電系統(tǒng)概況

如圖1所示，在濕污泥料倉內(nèi)80%含水率的污泥，通過電動插板閥和污泥進(jìn)料輸送機(jī)進(jìn)入干化機(jī)內(nèi)。干化機(jī)轉(zhuǎn)子周邊通過固定角鋼架裝有帶一定傾角的刮板，隨著旋轉(zhuǎn)不斷將污泥刮起、攪拌，同時(shí)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(jī)送至煤場，與燃煤混合后送入電廠鍋爐焚燒發(fā)電。過熱蒸汽經(jīng)減溫減壓后成為0.5MPa的飽和蒸汽作為熱源。尾氣管路設(shè)計(jì)溫度測點(diǎn)（TT6），干化機(jī)干燥過程產(chǎn)生的尾氣經(jīng)冷凝器降溫去水后經(jīng)尾氣風(fēng)機(jī)送至電廠送風(fēng)機(jī)入口處，進(jìn)入鍋爐進(jìn)行無害化焚燒處理。

干化機(jī)本體從入口至出口分布5個(gè)溫度測點(diǎn)（TT1至TT5），前兩個(gè)加中間溫度測點(diǎn)的平均值作為干化機(jī)前端溫度平均值，后兩個(gè)加中間溫度測點(diǎn)平均值作為干化機(jī)后端溫度平均值，平均溫度用于控制回路調(diào)節(jié)。

3 干化機(jī)控制回路

3.1 總體設(shè)計(jì)思路

孫奇等[3]針對嘉興市市政污泥，對圓盤式干化機(jī)干燥過程中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，干化機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)速與污泥干燥量均呈正相關(guān)，進(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)速對污泥干燥量的影響最大，其次是干化機(jī)轉(zhuǎn)速，蒸汽壓力影響不大。因此，設(shè)計(jì)控制策略時(shí)，需重點(diǎn)考慮以下兩個(gè)控制回路：

①污泥進(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路，通過調(diào)節(jié)進(jìn)料螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速控制進(jìn)入干化機(jī)的污泥量。

②干化機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路，通過干化機(jī)轉(zhuǎn)速控制污泥在干化機(jī)內(nèi)烘干的時(shí)間。

不完善的自動調(diào)節(jié)回路會使干化機(jī)內(nèi)溫度波動大，造成干污泥無法穩(wěn)定在30%左右。

3.2 干污泥含水率與干化機(jī)溫度對應(yīng)關(guān)系

通過一段時(shí)間試運(yùn)，取5個(gè)不同的干化機(jī)后端平均溫度下的出口干污泥，送實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)含水率得出如下對應(yīng)表：

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

3.3 污泥進(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路

污泥進(jìn)料輸送機(jī)為變頻輸送機(jī)，可通過變頻器調(diào)節(jié)進(jìn)泥量大小。螺旋輸送機(jī)出力計(jì)算公式為：

如圖2所示，在污泥進(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路中，將干化機(jī)前端溫度平均值與正常設(shè)定溫度值A(chǔ)（95℃）進(jìn)行比較輸入PI控制器。當(dāng)干化機(jī)前端溫度平均值高于正常設(shè)定值A(chǔ)時(shí)，增加污泥進(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)更加直接、準(zhǔn)確。同時(shí)，限定污泥進(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)在6～32 r/min，超出范圍則保持當(dāng)前允許輸出值。

通過PI控制器控制污泥進(jìn)料輸送機(jī)轉(zhuǎn)速，自動調(diào)整送入干化機(jī)內(nèi)的污泥量，從而使干化機(jī)前端溫度保持在正常工作溫度95℃范圍內(nèi)，確保污泥在干化機(jī)前端加熱過程符合要求。

3.4 干化機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路

干化機(jī)轉(zhuǎn)速一般控制在1～3 r/min，過低的轉(zhuǎn)速會造成污泥流速過慢，干化機(jī)內(nèi)污泥存量過多，反而不利于烘干，同時(shí)還容易引起超電流現(xiàn)象的發(fā)生。過快的轉(zhuǎn)速會將污泥的膨脹區(qū)向后移動，造成污泥在干化機(jī)前半段加熱時(shí)間和程度都不夠，出口污泥含水率增大。

如圖3所示，干化機(jī)后端平均值溫度與正常溫度設(shè)定A（100℃）比較后送入PI控制器，同時(shí)限定自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速輸出范圍為1～3r/min。當(dāng)干化機(jī)后端平均溫度值高于正常設(shè)定值A(chǔ)時(shí)，增加干化機(jī)轉(zhuǎn)速，反之減少。

干化機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路是更加精細(xì)的一種調(diào)節(jié)方式，通過加快或減慢干化機(jī)速率，更加細(xì)微、精準(zhǔn)地控制干化機(jī)出口污泥含水率。

4 投運(yùn)效果

設(shè)置干化機(jī)前端溫度設(shè)定值為95℃，螺旋輸送機(jī)根據(jù)實(shí)測前端平均溫度的變化自動調(diào)節(jié)，輸出轉(zhuǎn)速指令在23～31r/min，干化機(jī)前端平均溫度保持在93～97℃。設(shè)置干化機(jī)后端溫度設(shè)定值為100℃，干化機(jī)根據(jù)后端平均溫度實(shí)測值的變化自動調(diào)節(jié)，輸出轉(zhuǎn)速指令在1～3r/min，干化機(jī)后端平均溫度在98～102℃。在兩個(gè)控制回路的自動調(diào)節(jié)下，干化機(jī)溫度穩(wěn)定，出口污泥含水率保持在30%左右，滿足生產(chǎn)要求。

5 結(jié)語

了解燃煤耦合污泥發(fā)電系統(tǒng)干化機(jī)控制回路，有利于系統(tǒng)更好地穩(wěn)定運(yùn)行，解放運(yùn)行人員勞動力，提高工作效率，為燃煤耦合污泥發(fā)電系統(tǒng)干化機(jī)控制回路技術(shù)改造提供參考。在實(shí)際操作中還需注意以下幾點(diǎn)：

①干化機(jī)除自動控制以外，還需巡檢人員定期檢查干化機(jī)內(nèi)部情況。一般以污泥在中間位置開始膨脹、疏松作為標(biāo)準(zhǔn)，膨脹區(qū)域偏前表示過度烘干，膨脹區(qū)域偏后表示烘干不足，需及時(shí)對控制參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)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(fēng)管內(nèi)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(shí)清理。

③停機(jī)時(shí)，需盡可能將干化機(jī)內(nèi)部剩余污泥排出。如長時(shí)間停機(jī)干化機(jī)內(nèi)還存有大量污泥，將在干化機(jī)內(nèi)板結(jié)，造成下次啟動電流過大而啟動跳閘。

【參考文獻(xiàn)】

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

【2】張?zhí)扃?，楊宏偉，袁琦，?污泥干化焚燒技術(shù)研究及應(yīng)用[J].化工裝備技術(shù)，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(huán)境工程，2016（10）118-123.