垃圾焚烧发电厂垃圾料层厚度控制探讨

姜文

摘 要 近年来，我国对电能的需求不断增加，发电厂建设越来越多。基于珠海、海口、宁波等地区垃圾焚烧发电厂自动燃烧控制系统（ACC）的调试问题，分析了垃圾料层厚度控制在ACC系统中的重要性，结合位移传感器、比例流量阀以及焚烧炉推料器机械特性，提出了垃圾焚烧炉在实际运行过程中垃圾料层厚度控制的方法。本研究有助于提高垃圾焚烧炉在运行过程中的垃圾料层厚度控制效果，保持推料的平稳性及焚烧炉的长期稳定运行。

关键词 垃圾料层;厚度控制;ACC;焚烧炉

引言

由于时间跨度很大，并且垃圾采样具有偶然性，该数值与焚烧炉运行期间的实际垃圾比重相差极大，这导致在进行自动燃烧控制系统调试时，无法达到垃圾料层厚度精准计算和控制，同时也使焚烧炉设备（如推料器、炉排等设备）运行速度无法精细计算，影响自动燃烧控制系统的投运和焚烧炉科学稳定的运行。基于该参数在焚烧炉自动燃烧控制系统设计中的重要性，根据3D物位扫描仪的测量结果及焚烧炉进料斗的几何特性，采用入炉垃圾比重动态测量的方法，以消除垃圾比重对自动燃烧控制系统的影响。

1生活垃圾焚烧发电厂大气特征污染物

生活垃圾焚烧发电厂产生的大气污染物包括颗粒物、SO2、NOX、HCl、CO、重金属和二噁英类。颗粒物、SO2、NO2为常规污染物，需要重点关注特征污染物（二噁英类、重金属、酸性气体和恶臭）及其防治措施[1]。

2垃圾料层厚度控制

在自动燃烧控制系统中，通过测量经过差压变送器后的炉排上垃圾上方和炉排下一次风的供应气流的压力差，可以得到垃圾料层的厚度。垃圾料层厚度控制通过自动调节推料器的速度和炉排的运行周期来实现，通过余热锅炉主汽量的设定值、LHV、垃圾比重等参数来协调控制焚烧炉的给料系统以保证垃圾料层厚度趋于平稳。在调试ACC时，利用监测到的一次风风量、二次风风量、燃烧器系统的轻柴油流量、垃圾处理量以及主蒸汽流量、烟囱处烟气流量等，结合工艺设计参数，计算出一段时间内垃圾的平均低位热值，再根据设定好的主蒸汽流量，得到每天垃圾预处理量以及推料器、炉排等的运行速度和周期，此信号经推料器和炉排逻辑计算后发送给推料器和炉排所搭载的液压系统来控制焚烧炉的给料系统。推料器的速度主要由放大器和比例流量阀来控制。给料器运动周期（速度）的控制是垃圾料层厚度控制最核心最关键的环节，2台给料器具有相同的运动行程（现场调试时按照工艺要求规范调整），且都安装了测量给料器实时位移的位移传感器仪表，根据ACC系统计算给出的平均给料速度，结合位移传感器测量的给料器位移，经PID计算，推料器各自会得到一个不断修正的运行速度，此信号传输给放大器，经比例流量阀后控制推料器的运行速度[2]。

3不同垃圾料层厚度的控制方式

（1）超声波物位计。超声波物位计采用超声波探头在不与物料接触的情况下监测物位。如图1所示：超声波物位计的控制器给每一个连接的超声波探头发电子脉冲。探头把电子脉冲转换成超声波脉冲，并以窄波束形式从探头表面发射出来。控制器计量从脉冲发射到接收到由物料反射的回波信号之间的时间。利用测得的时间，控制器能计算出探头和物料的距离。此物位计应用了单点测量的原理，由于各个项目现场物位计安装位置不同、实际运行期间不断的进料、走料，物位凹凸不平，起伏不定，物位不断变化，测量得到的料位很可能为某一局部部位的物料，与实际料位偏差较大，还可能造成安全问题;在垃圾发酵后，部分垃圾投入进料仓内带有水蒸气或者大量粉尘，测量结果更加粗糙，并且该仪表无法测量整个进料斗内的平均物位。

（2）雷达物位计。雷达物位计天线发射极窄的微波脉冲，微波脉冲以光速在空间传播，遇到被测介质表面，其部分能量被反射回来，被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比。雷达物位计识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔，从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离。该仪表测量原理和方法与超声波物位计测量原理很相似，相关测量弊端也基本相同，同样无法测量进料仓内的平均物位。

（3）活性炭吸附装置及布袋吸尘器。活性炭吸附装置应位于减温塔和除尘器之间，专门用于对经过降温处理的烟尘气体进行进一步的净化处理。布袋吸尘器可以去除烟气中的颗粒物和重金属。烟气中的烟尘主要由颗粒物组成，如果不能有效去除烟气中的颗粒物，那么烟尘产生的污染是非常严重的。布袋除尘器不仅能有效吸附一定大小的颗粒物，一些由挥发性重金属物质、酸化物和氧化物凝结成的气溶胶，也会被布袋吸尘器吸附其中。

（4）严格控制燃烧温度，控制二噁英产生。垃圾焚烧发电时，如果焚烧不充分，温度不能够很好的控制，就会在燃烧过程中产生致癌气体二噁英，这种气体对人体和环境危害很大，要尽量避免二噁英的产生。这就要求采用技术先进、控制系统完善的废气净化系统，保证在燃烧过程中燃烧的温度，确保燃烧充分避免二噁英类物质的产生。控制系统严格控制燃烧温度，保证废气在室内燃烧温度能够达到900℃以上的区域停留时间超过2秒，含氧量大于6%，尽量保证二次燃烧的气体形成旋流，这样能够保证废气燃烧更彻底、更充分，确保有毒有害气体二噁英充分分解。当废气温度降到300℃～500℃范围时，少量已经分解的二噁英有可能重新生成，因此，设计考虑尽量减小余热锅炉尾部的截面积，使烟气流速提高，尽量减少废气从高温到低温过程的停留时间，以减少二噁英的再生成[3]。

4结束语

综上所述，垃圾发电厂以垃圾焚烧为主，发电为辅，因此对于垃圾焚烧效率和燃烧后的烟气、灰渣处理是主要控制指标。目前我国各大城市已经开始实施垃圾分类工作，在未来的一段时间内，厨余垃圾、有害垃圾、可回收垃圾量会减少，可以燃烧的干垃圾会集中得到处理并燃烧。燃烧后的烟气、灰渣等产物的量会减少，含量变得稳定可控，处理起来会更加简单高效。

參考文献

[1] 张向阳，牛华寺，吴星五.上海市生活垃圾综合处理工艺研究[J].四川环境，2008，27（4）：98-101.

[2] 白良成.生活垃圾焚烧处理工程技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：156-157.

[3] 沈怀洋.化工测量与仪表[M].北京：中国石化出版社，2011：234-237.