垃圾焚燒電廠設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 接受從不經過余熱鍋爐的送風旁路返回的送風。離開集箱的一次風又分兩條管路：管路 1(圖二 101)通至三條風管，供風給 1~3級爐排；另一條管路 2(圖二 102)通至五條風管，供風給 4~8 級爐排。供給爐排的一次風可以烘干垃圾、冷卻爐排并供給燃燒所需的空氣。管路 1 上的風量調節閥應根據焚燒爐入口的溫度進行調節。管路 2 上的風量調節閥則應根據焚燒爐爐膛的溫度和氧量進行調節。爐膛的空氣量應該為理論空氣量的70~80%。二次風則經過管路 (圖二 25)進入二燃室。二次風供應量為理論空氣量的 120~130%。 由焚燒爐排出的灰渣落入灰槽中。兩條相平行的灰槽的布置方向與焚燒爐的布置方向垂直，四臺焚燒爐的灰槽橫向貫通。液壓驅動的分灰器 (圖二 23 所示 )選擇將灰渣落入某個灰槽中?；也鄣撞坎贾糜谢覀魉蛶В撠熯\走四臺焚燒爐排出到灰槽中的灰渣?；也壑? 要求保證有一定的水位來浸沒灰渣。 煙氣由余熱鍋爐排出后首先進入半干式洗氣塔，塔中利用霧化器將熟石灰漿從塔頂噴入塔內，與煙氣中酸性氣體中和，可有效清除 HCl、 HF、等氣體。在洗氣塔出口管道上有活性炭噴嘴，活性炭用于吸附煙氣中的 二噁英 /呋喃類物質。煙氣之后即進入布袋除塵器，使煙氣中的顆粒物、重金屬被吸附去除。最后將煙氣從煙囪排入大氣。 垃圾焚燒電廠垃圾焚燒爐工藝示意圖 空氣 空氣 箱及旁路風門 動閥 擋板 25.防火門 三、垃圾焚燒電廠垃圾焚燒爐在污染物控制上的優點 生活垃圾焚燒煙氣中的二噁英是近幾年來世界各國所普遍關心的問題。二噁英類劇毒物質對環境造成很大危害，有效控制二噁英類物質的產生與擴散，直接關系到垃圾焚燒及 垃圾發電技術的推廣和應用。 二噁英的分子結構為 1 個或 2 個氧原子連接 2 個被氯取代的苯環。兩個 氧 原 子 連 結 的 稱 為 多 氯 二 笨 并 二 噁 英 (PCDD ，Polycholorodiabenzopdioxin)，一個氧原子的稱為多氯二笨并呋喃(PCDF， Plolycholorodibenzofuran)。統稱二噁英 (dioxin)。毒性最強的 2,3,7,8PCDD 的毒性為氰化鉀的 1000 倍。 dioxin 對哺乳動物有極強的毒性，且易溶于水， 熱穩定性好。 二噁英在焚燒爐內的生成的來源是石油產品、含氯塑料，他們是二噁英 的前體。生成方式主要是燃燒生成。生活垃圾中含大量的 NaCl、 KCl、等，而焚燒物中經常會有 S 元素，從而產生。和含 Cl 元素的鹽在有氧氣存在時反應生成 HCl。 HCl 又和 Cu 被氧化生成的的 CuO 反應生成。經研究發現，致使二噁英產生的最終要的催化物就是和 C元素 (以 CO 為標準 )。 生方面的優勢 控氣型熱解焚燒爐將焚燒過程分為二級燃燒室，一燃室進行垃圾熱分解溫度控制為 700℃以內，讓垃圾在缺氧狀態下低溫分解，這時金屬Cu、 Fe、 Al 等金屬元素不會被氧化，因 而不會有的產生，會大大減少二噁英的量；同時，由于 HCl 的產生量受殘氧濃度的影響，因而缺氧燃燒會減少 HCl 的產生；并且自還原氣氛下也難以大量生成。由于控氣型垃圾焚燒爐是固體床，所以不會產生煙塵，不會有未燃盡的殘碳進入二燃室。垃圾中的可燃成份分解為可燃氣體，并引入氧氣充足的二燃室燃燒。二燃室溫度在 1000℃左右并且煙道長度使煙氣能夠停留2s 以上，保證了二噁英等有毒有機氣體在高溫下完全分解燃燒。 此外，使用布袋除塵器避免了使用靜電除塵時 Cu， Ni， Fe 顆粒對二噁英生成的催化 作用。 四、余熱鍋爐設備 垃圾焚燒電廠 的余熱鍋爐為煙道式余熱鍋爐，煙氣流動方向在鍋爐中進行 5 次轉折。鍋爐壓力 4MPa，蒸發量 15t/h。余熱鍋爐的結構如下圖所示。在爐膛、煙道以及高溫煙氣 入口布置有水冷壁 如圖三所示，煙氣從焚燒爐的二燃室通過上部或下部煙道 (煙氣從下部經過時不經過水冷壁 K)進入余熱鍋爐。先經過第二級過熱器 E、第一級過熱器 F、第二級空氣預熱器 G，然后從下部進入主爐膛與水冷壁換熱。之后在爐膛上部出口改變角度后向下依次通過第一級省煤器 I、第一級空氣預熱器 H、第二級省煤器 J，之后的煙氣由煙道 N離開余熱 鍋爐。 如圖三所示，送風機來的風經過管路 A 進入余熱鍋爐，在爐內經過兩級空氣預熱器 H、 G 換熱，之后由管路離開鍋爐。 如圖三所示， 145℃的給水經過兩級省煤器 J、 I(省煤器設置有給水旁路 )，進入鍋爐汽包 L、汽包中過冷水由下降管進入下集箱，經爐內水冷壁在 4MPa下定壓加熱，蒸汽進入兩級過熱器 F、 E 后達到 400℃，離開鍋爐進入蒸汽總管。 余熱鍋爐結構圖 級過熱器 一級省 煤器 五、汽輪發電機組及輔機系統 某某垃圾焚燒電廠的四臺余熱鍋爐配有兩臺汽輪機。主蒸汽系統采用集中母管制，兩臺汽輪發電機組在廠房內縱向布置。汽輪機采用廣州斯科達生產的 6MW 凝汽式汽輪機。設計進汽壓力 ，進汽溫度390℃，額定進汽量 35t/h。 機組配備兩級射汽抽汽器，一級汽封抽氣器。設計一級抽氣供除氧器使用。機組的冷凝方式為水冷，采用機械通風冷卻塔二次循環水冷系統。循環水的流動由循環水泵保證，循環水系統同時經空氣冷卻器和潤滑油站進行相關的冷卻。凝結水由凝結水泵經汽 封加熱器進入除氧器。除氧器出口的低壓給水通過給水泵升壓后進入余熱鍋爐。四爐兩機配備兩臺除氧器，除凝結水進入除氧器外，還有化學補水 (溫度、流量 )以及由疏水泵送來的疏水 箱的疏水。 汽輪機汽水系統示意圖 (4 用 1 備 ) 6.循環水泵 結水泵 六、控制方案介紹 焚燒爐及鍋爐系統的控制包括公共系統的控制、 4 個焚燒爐的控制以及 4 臺余熱鍋爐的 控制。 硬件構成 系統在硬件采構成上采用 PROFIBUS+PROFINET 結構。采用 5 塊SIEMENS3172PN/DPCPU，分別控制公共系統及四套焚燒爐 余熱鍋爐系統。 CPU3172PN/DP 具有大容量程序存儲器，可用于要求很高的應用?？稍?PROFI 上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統。可作為 PROFINETI/O 控制器，用于在 PROFINET 上運行分布式 I/O。并可與集中式 I/O 和分布式 I/O 一起，可用作生產線上的中央控制器，可用于大規模的 I/O配置或分布式 I/O 結構。此外， CPU對二進制和浮點數運算具 有較高的處理能力。 在本系統中， CPU3172PN/DP 通過 PROFIBUS 接口構成 PROFIBUS 網絡的控制設備，讀取 PROFIBUS總線上各 I/O站的數據。同時配有 PROFI接口，可與上位機通過 PROFINET 通訊，實現與上位機的高速數據監視與控制功能。 I/O站采用了 ET200S模塊化分布式 I/O 站，防護等級 IP20，可用于危險區域 (Zone2)。采用按“位”模板化設計，能精確地適配自動化任務的要求。 在對電機的控制上，沒有采用傳統的控制方式。而是采用了 SIEMENS的電動機保護和控制設備 3UF5SIMOCODEDP。它除了控制電機啟停以外，還集成了過載保護、熱敏電阻用于電動機的過熱保護、接地故障保護、堵轉保護、電流值檢測功能于一身。 3UF5SIMOCODEDP 通過 PROFIBUS通訊口連接到 PROFIBUS總線中，成為一個 PROFIBUS從站與 PLC 通訊。 送風機采用了 SIMOVERTMASTERDRIVES 變頻器控制，可通過變頻調節風量，這是電廠 送風系統經常使用的方案。 三相交流傳動系統電壓源型變頻調速 SIMOVERTMASTERDRIVES 矢量控制的變頻器是具有 IGBT 逆變器、全數 字技術的有電壓中間回路的變頻器。它同西門子三相交流電動機一起為所有工業領域和所有應用場合提供高性能、最經濟的解決方案。 SIMOVERTMASTERDRIVES 基于系統的傳動技術，一種通用和模塊式的標準系列裝置 SIMOVERTMASTERDRIVES矢量控制系列變頻器是全系列通用和模塊化的產品，標準裝置功率范圍從 ～ 2300kW。覆蓋全球的三相交流電網電壓， 380V～ 690V。 操作員站采用 5 臺工控機進行系統的監視與操作。其中一臺監視公共系統，另外每套焚燒爐 余熱鍋爐系統用一臺工控機進行監視。工控機與三臺 PLC通過網線和交換機連入 PROFINET進行數據交換。 硬件組態 公共系統硬件組態圖 焚燒爐 余熱鍋爐系統組態圖 控制系統的具體控制調節 a)公共系統 公共系統包括四臺焚燒爐公共使用的一臺燃燒風機，和爐排冷卻水系統。 主要需要控制的設備有：燃燒風機啟停、 3臺散熱風機啟停與連鎖 (兩用一備 )、兩臺冷卻水泵啟停 (一用一備，泵出口管壓力低時聯啟 )、以及分灰擋板下兩條灰傳送電機的控制 (兩套傳送裝置的工作切換 )。如前面所介紹，系統內電機大多采用 SIMOCODEDP進行啟 ?？刂啤? b)系統總圖與 液壓系統 垃圾加載系統由人工操作。不納入控制系統。 液壓系統的控制主要包括三臺液壓泵的啟?？刂?。 c)1焚燒爐系統 焚燒爐系統的控制包括 : 三臺燃燒器的控制 :包括鍋爐啟動時的控制，以及當爐內相應測點溫度達不到要求時自動助燃。 (二燃室燃燒器根據二燃室出口煙溫進行開停判斷 ) 進氣風門的控制：爐排下共布置三個用于一次風調節的總風門。供給前三級爐排的前總風管風門開度根據前三級爐排上方煙溫進行調節；供給后 5 級爐排的后總風管風門根據后 5 級爐排上方煙溫進行調節；供給后 5 級爐排的后總風管風門根據后 5 級爐排上方煙溫進行調節。進入二燃室的二次風風管的風門則根據二燃室的溫度和氧量進行調節，保證二燃 室煙氣溫度和氧量達到要求。 送風機 (鼓風機 )控制：采用變頻器控制。根據爐內壓力進行調節，保證爐內微負壓運 行。 防火門、給料器及爐排的運動控制：按照開啟防火門，給料，各級依次順推的順序運行?？汕袚Q手 /自動操作和爐排運動的循環時間。 d)余熱鍋爐 余熱鍋爐的控制包括： 蒸汽出口電動門和緊急放水電動門的控制。減溫水 PID 調節和爐汽水三沖量 PID調節。 DCS 系統控制方案 某某垃圾焚燒電廠汽機和輔機控制系統包括以下部分的控制：除氧給水系統、循環水系統、燃油泵房系統、 1， 2汽輪機汽水系統、汽輪機 ETS 緊急停機保護系統。由 DCS 負責這些系統的數據采集，以及數字量和模擬量控制。 整個系統從控制規模上屬于小型機組。因而 DCS 系統的自動控制系統(AS)站只采用了一套冗余的 SIEMENS4144HCPU。 AS414H 的中央處理器是冗余配置，當主處理器出現故障時，則后備處理器立即無擾切換為主處理器。處于后備的中央處理器與主中央處理器同時更新。 I/O系統采用 9 個冗余的 ET200M 分布式 I/O 站，通過 PROFIBUSDP 進行通訊。另外單獨為汽輪機 ETS 保護系統配置了一臺 4143DPCPU 做 AS 站，以建立獨立的 ETS 系統。 ETS還配有 SICAMMCPTS 及 SICAMDI模版，配合SICLOCKTM時鐘發生器實現 1ms精度的 SOE(事件順序記錄 )功能。系列配置了一個工程師站 (ES)，兩個操作員站 (OS)。 AS 站通過 CP4431 連入工業以太網， ES站與 OS 站則采用 CP1613連入工業以太網。 某某垃圾焚燒電廠汽機及輔機硬件系統示意圖 輸入輸出點表 : 汽輪機緊急停機系統 (ETS)通過判斷一些危及到汽輪機安全運行的 DI信號狀態，從而輸出汽輪機緊急停機、電磁閥緊急動作、發電機連跳等信號，保護汽輪發電機組在異常狀態下的安全。 ETS系統包括 50DI，20DO，并留 25%余量。 成 DCS 系統采用一套冗余的 SIMATIC4144HCPU，包括兩塊 CPU 構成冗余結構。通過集成的冗余 PROFIBUSDP 接口，與 9 個 ET200M 分布式 I/O站進行通訊，同時通過冗余的 CP4431 卡接入工業以太網?，F場變送器、熱電阻、熱電偶的模擬量輸入、模擬控制量輸出與現場 I/O 直接通過電纜接到各個 ET200M站的相應 I/O 模塊。 a)自動控制系統 AS4144H 自動系統 AS414H 用于汽輪機及輔機 DCS 系統的控制。 4144H 的中央處理器模件集成了 PROFIBUSDP 接口，可以作為主站直接與 PROFIBUSDP現場總線 I/O 單元（ ET200M）連接。 AS414H 每條開關量指令的執行時間小于 ，用戶存儲器可達 64MB，最大 I/O數 量可以達到 65K開關量 /4K 模擬量。 AS414H的中央處理器是冗余配置，當主處理器出現故障時，則后備處理器立即無擾切換為主處理器。處于后備的中央處理器與主中央處理器同時更新。并且相互之間不斷地按事件同步方式進行信息交換和數據更新，保證了冗余切換時系統的數據、控制功能和保護功能不會因冗余切換而丟失或延遲。電源模件也是冗余配置，并且電源故障也是系統的恢復性故障，重新受電 后，中央處