談垃圾焚燒發(fā)電廠熱工控制設(shè)計

李文杰

摘要：隨著社會的發(fā)展，越來越多的新設(shè)備和新技術(shù)被應(yīng)用到發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)，熱工信號的干擾也變得更加多樣化和復(fù)雜化。在干擾作用下，熱工控制系統(tǒng)會出現(xiàn)測量不準(zhǔn)確等故障，嚴(yán)重時還會造成設(shè)備誤動，影響發(fā)電機組穩(wěn)定運行。深入分析引起干擾的原因，并且科學(xué)合理地運用抗干擾技術(shù)，保證熱工控制系統(tǒng)穩(wěn)定，對發(fā)電廠安全穩(wěn)定運行意義重大。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;控制系統(tǒng);產(chǎn)生;抑制

火電廠作為我國主要電力能源，垃圾焚燒火電廠的自動化水平的高低直接影響火力發(fā)電的生產(chǎn)效率，因此對火力發(fā)電熱工自動化控制新技術(shù)的探討研究具有重要意義。自動控制技術(shù)、智能控制技術(shù)以及現(xiàn)場總線控制技術(shù)的快速發(fā)展使得火力發(fā)電熱工自動化控制技術(shù)有了很大的改變。自動化控制新技術(shù)在火力發(fā)電中應(yīng)用將增加電能生產(chǎn)效率與提高垃圾焚燒火電廠運行可靠性。

1.焚燒系統(tǒng)概述

由地磅稱重后的垃圾經(jīng)卸料大廳進入垃圾倉，垃圾在垃圾倉停留5～7d，其間經(jīng)抓斗充分混合攪拌均質(zhì)化后，送入垃圾料斗。垃圾沿垃圾溜槽下落到給料機，給料機將垃圾推送至爐排上。垃圾在爐排上滑動、翻動的過程中受到爐排下部的高溫一次風(fēng)干燥及爐內(nèi)輻射熱，然后著火燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?。高溫?zé)煔庠?50℃以上溫度停留2s后進入余熱鍋爐，經(jīng)過余熱鍋爐換熱后，進入減溫塔，半干式旋轉(zhuǎn)霧化反應(yīng)塔，消石灰、活性炭噴射吸附，布袋除塵器等煙氣凈化系統(tǒng)進行脫硫脫硝、除塵處理，處理后的潔凈的煙氣通過引風(fēng)機排入煙囪。從焚燒爐出渣口排出的爐渣經(jīng)出渣機冷卻后送入爐渣貯坑中。飛灰則因為含有較多的重金屬，而被作為危險品先經(jīng)過熬和固化后送入填埋廠做最終的處置。垃圾滲瀝水、洗車廢水、垃圾卸料平臺地面清洗水、灰渣處理設(shè)備廢水、鍋爐排污水、洗煙廢水等一部分廢水經(jīng)過處理后排入城市污水管網(wǎng)，還有一部分經(jīng)過處理的廢水則可加以利用。

垃圾焚燒系統(tǒng)典型的工藝流程圖如圖1所示。

2.存在的問題與分析

某垃圾焚燒發(fā)電有限公司是一家生活垃圾焚燒發(fā)電廠，年處理生活垃圾規(guī)模27.415萬t。公司裝備杭州哈爾濱鍋爐廠3×250t2x225t爐排焚燒爐（32×22t/h余熱鍋爐），配備汽輪機廠21×6.5MW中溫中壓純凝汽輪發(fā)電機組，循環(huán)水系統(tǒng)配套安裝了3臺1500m3/h逆流式機力通風(fēng)冷卻塔。

2.1冷卻塔填料和噴嘴損壞嚴(yán)重

冷卻塔填料、噴嘴損壞對冷卻塔的效率影響相當(dāng)顯著。噴嘴損壞不僅會造成循環(huán)水溫度上升，冷卻效果差，而且會造成冷卻塔填料的損壞。而冷卻塔填料損壞的直接原因是冷卻塔噴嘴損壞后，進入冷卻塔內(nèi)的循環(huán)水不能良好霧化，以小水滴的形式濺落在填料上，而是以高流速的水柱直接噴射在填料上造成填料的損壞。

冷卻塔填料損壞造成的后果一是冷卻面積降低，淋水密度增大，冷卻塔對循環(huán)水冷卻效果差，循環(huán)水溫度升高，機組的經(jīng)濟性能下降;二是損壞的填料進入循環(huán)水系統(tǒng)堵塞凝汽器銅管，膠球清洗系統(tǒng)不能發(fā)揮正常作用。致使凝汽器端差上升，真空下降，嚴(yán)重時直接威脅機組的安全運行。

2.2冷卻塔排汽帶水量大

冷卻塔除水器效率低下，排汽帶水嚴(yán)重，飄滴率大于0.01‰。冷卻塔蒸發(fā)量大造成機組的發(fā)電水耗率增大，補水泵的電耗率上升，發(fā)電用水費上升，發(fā)電廠用電率上升，增加了發(fā)電成本。

2.3冷卻塔填料間被污垢堵塞

填料間污垢堵塞嚴(yán)重，使填料冷卻面積和冷卻效果大大降低。為了提高冷卻效果，不得不提高風(fēng)量，使風(fēng)機始終處于高速運行狀態(tài)，大大增加了風(fēng)機電耗。

2.4冷卻塔風(fēng)機對冷卻塔運行經(jīng)濟性的影響

冷卻塔風(fēng)機運行分高速和低速二種模式，即夏季高溫時風(fēng)機高速運行，冬季低溫時風(fēng)機低速運行，該模式風(fēng)機可調(diào)性差，不利于春秋二季的運行調(diào)控。而從低速切換高速時，經(jīng)常會出現(xiàn)因故障停運情況，對循環(huán)水冷卻塔以及凝汽器真空影響很大。另外，通過現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，即使在高速運行狀態(tài)下冷卻塔風(fēng)量也遠未達到設(shè)計值。

3.垃圾焚燒火電廠熱工自動化控制新技術(shù)

3.1智能控制技術(shù)

由于垃圾焚燒火電廠熱工控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，大型火力發(fā)電的設(shè)備種類以及結(jié)構(gòu)較大，在控制過程中采用傳統(tǒng)的控制方式將會出現(xiàn)延遲、誤控以及強耦合等問題[5]，因此一種能避免這些問題的智能控制將取代傳統(tǒng)的控制方式。目前在垃圾焚燒火電廠熱工自動化控制中智能控制主要應(yīng)用以下幾個方面：

3.1.1鍋爐燃燒過程控制

鍋爐燃燒過程控制主要是通過監(jiān)控層對鍋爐的燃燒狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)采用智能算法進行智能分析，常用智能算法有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多級可拓、模糊控制、專家系統(tǒng)等，利用智能算法計算狀態(tài)參數(shù)進行對PID控制的參數(shù)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)鍋爐燃燒的智能控制，提高鍋爐的控制效率與控制的可靠性。

3.1.2溫度智能控制

鍋爐溫度智能控制主要是對鍋爐汽溫的控制，鍋爐的汽溫時變性較強，傳統(tǒng)的控制方法不能適應(yīng)大型火力發(fā)電廠的發(fā)展，對大型的火力發(fā)電廠控制效果不理想。目前常用的汽溫智能控制技術(shù)主要有汽溫模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能汽溫控制技術(shù)，在智能汽溫控制技術(shù)的應(yīng)用下，對大型火力發(fā)電廠的鍋爐汽溫控制中能夠在不同負(fù)荷下具有良好的控制效果。

3.2鍋爐內(nèi)排水系統(tǒng)灰渣堵塞問題

垃圾處理鍋爐由于燃燒介質(zhì)的特殊性，為了不使垃圾臭氣外溢，往往將垃圾池及焚燒爐內(nèi)部壓力設(shè)計成在工作時為負(fù)壓。其中焚燒爐內(nèi)的負(fù)壓在190一270Pa之間，這種負(fù)壓靠水封推灰器即可保持。但水封推灰器在使用過程中容易受灰渣中的廢氣影響而出故障，或者在對推灰器清理殘留灰渣進行水沖時，部分灰渣隨沖洗水流進下水道。由于原設(shè)計只考慮一般的污水排放，所以經(jīng)常造成堵塞。據(jù)此，建議在設(shè)計鍋爐水封排水系統(tǒng)時，專門考慮排放灰渣污水時對下水道造成的堵塞問題。

4.節(jié)能改造方案

4.1除水器改造

改造后除水器的安裝方式為擱置式安裝，組裝塊按設(shè)計要求編號依次排放，不得任意更換組裝件位置;排放時注意兩端擱置均衡，塊間適當(dāng)留空，同區(qū)弧片朝向一致，排放整齊。除水器采用機制擠拉成型，片厚0.6～0.8mm，在原弧形除水器的設(shè)計基礎(chǔ)上增設(shè)了兩道阻水筋，能有效阻止水滴在收水弧面上的延流，避免了常規(guī)弧形除水器形成的二次飄滴現(xiàn)象。在片與片之間采用專用承插連接件連接，使其具有良好使用強度和整體剛性。

4.2配水管、噴濺裝置改造

根據(jù)風(fēng)量和水溫要求，重新設(shè)計配水管和噴淋方式。采用低壓全管式管網(wǎng)配水系統(tǒng)，配水管線采用碳鋼材質(zhì)管式對稱布置，不僅阻力比較小，而且布水比較均勻。其中噴頭采用的是NS型三濺式防松鎖緊噴頭，并在原三濺式噴頭基礎(chǔ)上，通過結(jié)構(gòu)改型和增設(shè)齒形分水器，徹底消除了原三濺式噴頭易形成三層連續(xù)水膜的問題，不僅工作壓頭低、不易堵塞、布水均勻，且具有免維護、易保養(yǎng)等優(yōu)點。

4.3冷卻塔風(fēng)機變頻改造

3臺冷卻塔風(fēng)機采用ABB變頻器，型號為ACS880-01-145A-3ACS800-01-0075-3+P901，防護等級為IP00。3臺變頻器安裝于一個變頻柜內(nèi)，柜面板為中文液晶顯示，監(jiān)視變頻器狀態(tài)，監(jiān)視內(nèi)容包括電機電流、電機電壓、電機轉(zhuǎn)速、輸出頻率、速度給定、電機力矩和運行過程量等，同時將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至電廠DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)對冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速的精確遠程調(diào)控。

結(jié)論

熱工控制系統(tǒng)中的干擾問題是十分復(fù)雜的，而且熱工控制系統(tǒng)還在不斷發(fā)展，對可靠性要求也是越來越高，冷卻塔是垃圾焚燒發(fā)電廠熱力循環(huán)中的重要輔助設(shè)備，它蘊藏著可觀的節(jié)能潛力，可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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