浅谈自动控制技术在垃圾焚烧发电厂飞灰处理中的应用

戴勇进 重庆三峰环境集团股份有限公司

1 前言

生活垃圾焚烧发电作为当前国内较为主流的生活垃圾处理方式之一，具有“减量化、无害化、资源化”等优点，越来越多的城市快速建设垃圾焚烧发电厂，以解决“垃圾围城”之困，但飞灰的稳定化处置一直是困扰垃圾焚烧发电行业的难题。

飞灰作为重金属及二 因污染成分的主要载体而被定为危险废弃物，飞灰稳定化处理一般分为高温处理方法与低温处理两种方法。

生活垃圾焚烧厂飞灰经处理后满足下列条件，可以进入生活垃圾填埋场进行安全填埋：①含水率小于30%；②二 英含量低于3TEug/kg；③按照《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）制备的浸出液污染物浓度低于规定限值。如何保证每日产生的飞灰经过处理后均能达到标准，进行安全填埋，是我们思考的课题，本文以某公司飞灰处理（采用上述螯合剂稳定化法）为例进行自动控制系统改造，分别阐述了自动控制改造过程及改造以后的效果。

2 改造前的状况

2.1 处理工艺

采用螯合剂稳定化法进行处理，飞灰、水泥、水、螯合剂工艺配方比例为 100：9：40：2.5。

2.2 生产操作方式

我厂改造前飞灰处理的方式主要是人工操作，通过控制飞灰固化系统PLC触摸屏上的独立单元，包括药剂配置、物料添加、搅拌处理及固化成型等主要过程的调节和控制都是通过人工远程启停按钮操作。

2.3 存在问题

手动人工操作方式，存在很大的不可控因素，有较大的环境风险，存在检测不合格的几率较大。对于检测不合格的飞灰固化物，须重新螯合固化，浪费大量的人力且易造成环境的二次污染，因此，实现螯合剂、水泥、水、飞灰精确称重配比，同时保证充分搅拌时间，减少人为操作不可控因素，飞灰处理系统自动化控制技术改造势在必行。

3 改造方案

3.1 改造工艺流程

(1)烟气处理系统收集的飞灰送入飞灰仓后，通过螺旋输送机将飞灰输送至飞灰计量罐；

(2)卸灰阀将水泥送至水泥计量罐；

(3)螯合剂泵启动，将螯合剂输送至螯合剂计量罐；

(4)水气动球阀打开将水送至计量称重；

(5)计量完成的飞灰、水泥与螯合剂、水进入搅拌机内混合。

飞灰中的重金属（Hg，Cd，Pb，Cu，Zn）等有害有机物与螯合剂充分反应，生成稳定的飞灰化合物，防止重金属的溶出和有害有机物的渗出。同时也最大限度地减少了二次扬尘，经固化鳌合后的飞灰，经养护检测合格后运送至指定卫生填埋场安全填埋。

叫他们停啊。村长手指先远远对着牛皮糖戳了一下，然后在空中横着一划，就划到了那些民工那边，脸上有了一些不快。

3.2 改造内容

主要包括物料的计量、输送、搅拌、自动控制、电气、仪表等系统。

3.2.1 物料计量系统改造

(1)飞灰：飞灰称的有效容量设计为 500kg，以保证每一次搅拌量达到搅拌机的设计量，称体由悬臂式传感器与支架连接。计量称上部与灰螺旋机连接处设有软接头，称体外装设有破拱装置，下部设有气动蝶阀。在蝶阀下部设有一台左右分料的螺旋机，用于向两台搅拌机内分别投料。螺旋机机体出口上部上设有检修孔，出口处设有气动蝶阀。

(2)水泥：水泥计量称设计容量为 150kg，以保证每一次拌量达到满足环评批复使用工艺配比使用量。

(3)水与螯合剂：在飞灰计量称侧边布置有螯合剂重量计量称及水重量计量称。螯合剂及水计量称重传感器采用悬臂式。螯合剂计量称安装在水称上部，上部封闭用以防护灰尘，称体下部设有气动球阀（阀体材料为 304 不锈钢）。在进水管路上加装手动、气动球阀（阀体材料为 304 不锈钢，手动球阀用于检修气动蝶阀）。在卸水管路上分别在对应的搅拌机进水管且设有气动球阀。

3.2.2 自动控制系统改造

(1)飞灰自动输送：螺旋机的输送量确保在 90 秒之内将称内的粉料卸至搅拌机内。螺旋机无论是左旋还是右旋对应的气动蝶阀均提前 5秒打开，螺旋机机停止运转对应的气动蝶阀延迟 5 秒关闭，上述工作由 PLC 自动完成。运行时 PLC 控制先启动灰仓下方的卸灰阀、刮板机及输送螺旋机，当重量达到设定重量值时（重量设定通过PLC 设定完成），输送设备自动停止飞灰计量，计量结束。

(2)水泥：飞灰称体由悬臂式传感器与支架连接。计量称上部与水泥仓下方的卸灰阀设有软接头，下部设有气动蝶阀。在蝶阀下部设有一台左右分料的螺旋机，用于向两台搅拌机内分别投料。螺旋机机体出口上部上设有检修孔，出口处设有气动蝶阀。

(3)水与螯合剂自动输送：供水的气动球阀打开后向水计量称注入水，螯合剂泵向螯合剂称注入螯合剂，当水与螯合剂达到设定值时（重量设定值由PLC进行设定），通过PLC关闭球阀及停止螯合剂泵运转，水及螯合剂计量结束。再通过PLC程序设定，自动开启螯合剂称下部的球阀，将螯合剂注入水中充分混合，计量结束。

(4)控制系统：采用智能可编程序控制器（西门子S7-300型PLC）控制，具有数据采集、在线检测、报警和自动起停机等功能。生产界面采用人性化工艺流程，实时反映整个飞灰处理在工艺流程中各设备工作状态，操作方便直观,具体如下：

a)采用就地工程师站控制方式，PLC 控制柜安装在车间控制室内，PLC控制柜提供 RS-485 接口，可以连接工控计算机；

b)就地控制可以进行包括设备就地或远控模式切换，实现系统启停、单设备启停切换；

c)工控计算机和组态软件可实时显示流程图、设备运行状态、报警信息等，并且将运行参数、运行记录、控制、报警、故障等历史数据储存在硬盘中，自动生成报表，供拷贝和打印；

d)运行时点击触摸屏的上按钮，下达运行指令，控制各系统工作并启动对应的电机或电磁阀，用于供料、搅拌、卸料。飞灰稳定化处理系统采用独立的 PLC+触摸屏或上位机控制系统进行控制。

e)模块组成：系统控制模块分别为开关功能模块、顺序控制功能模块、阀门功能模块，电机功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块、计量模块组合执行生产任务。

3.2.3 电气系统改造

本次改造电气部分改造内容较为简单，主要是新增了一台现场控制箱及部分动力电缆，用于设备单台手动、设备现场联调工作。此外，为节约投资，部分电气元器件安装在新增PLC控制柜内，用于控制现场各设备。

3.2.4 气路控制改造

由于本项目改造涉及的各介质开关阀门选用的均为启动电磁阀，因此需要对原有气路进行改造，通过PLC自动控制气动电磁阀线圈完成水、飞灰、水泥、螯合剂的添加与截断。

4 改造后的效果

本项目是2016年年底实施改造的，通过近两年半的运行评价，项目改造是非常成功的，主要体现在环境效益与社会效益两方面，具体如下：

(1)环境效益：项目实施改造后两年多以来，严格按照工艺配方比例进行飞灰固化鳌合，飞灰固化物送外委托第三方检测，未出现一例检测不合格的情况，送至卫生填埋场安全填埋后最大限度地减少了对环境的二次污染。

(2)社会效益：项目实施后，现场生产操作环境大为改善，基本杜绝了二次扬尘的发生；同时大大的提高了飞灰作业工作效率，有效减轻了现场人工作业强度，也避免了飞灰固化物检测不合格须重新固化鳌合的情况发生。

5 结语

随着国家环保政策日趋严格，如何防止环境影响事故的发生，垃圾发电厂做好“三废”的无害化处理尤为重要，本项目的实施对垃圾发电行业已运营的厂飞灰无害化处理有着非常重要的借鉴与参考意义。