高溫高粉塵高油煙氣化爐料層檢測與控制

李龍海

（貴州煙葉復烤有限責任公司遵義復烤廠 貴州 遵義 563000）

前言

煙草企業的廢棄物煙梗、煙末由于沒有多大利用價值，為防止這些廢棄物流入假煙市場，必須進行處理。但由于量大，長久以來處理這些廢棄物都是一個費錢沒有效益的事情，遵義復烤廠通過與江蘇科第公司共同開發，通過把煙梗放入氣化爐內燃燒，然后讓燃燒產生的可燃氣體通過管道進入鍋爐內燃燒，不但解決了煙草廢棄物的處理，同時還減少了燃煤消耗。本文就充滿高溫、高粉塵、高油煙密閉環境下燃燒料層的檢測與控制進行探索。

煙草廢棄物氣化爐形狀如圖所示：進料部分由上料倉，中料倉，上料倉與中料倉之間的密封門，中料倉與燃燒爐的密封門組成；撥料與料層檢測部分由旋轉撥料器及其動力機構，電動葫蘆，稱重傳感器，拉線電子尺組成；進氣部分由風機，進風管道和爐內風帽組成；出渣部分由液壓泵、液壓缸、水密封旋轉爐排組成；出氣部分由出氣口、送氣管道、燃燒器組成。

煙草廢棄物進過上料倉、中料倉及兩道密封閘門后進入爐內，在經過撥料器電機的旋轉帶動撥料桿把原料撥勻，使原料在爐內均勻分布。原料進入爐內首先進過遇熱膨脹，由于煙草廢棄物的遇熱膨脹系數達到300%以上，爐內料層在進料前、進料中和進料后的變化特別大。再加上爐內溫度在100-900C°的高溫，高粉塵、高油煙的環境下，料層厚度不可能普通的測量方法來測量爐內料層高度。由于料倉是密封的，里面高溫可以達到900C°、高濃度粉塵、高煙油環境，內部還有撥料裝置進行撥料，沒法通過一般的檢測方法進行料位檢測，比如激光、超聲波、雷達等等都沒有辦法長期可靠的運行。為解決這個問題，我們通過改進撥料裝置為上下可以滑動，通過在撥料裝置上方安裝一個電動葫蘆來對撥料桿進行上下滑動控制，增加稱重傳感器檢查撥料桿重量，增加拉線電子尺來檢查料層高度，通過PLC軟件編程軟硬件結合使這一問題得到了較好的解決。

具體辦法就是把撥料桿做成通鍵槽，不但可以使撥料桿在撥料器鍵的帶動下旋轉，還可以在電動葫蘆的帶動下可以上下活動，提升時通過電動葫蘆鋼絲繩把撥料桿提起來，下降時通過撥料桿自身重量下降，這樣撥料桿就可以上下隨著鍵槽滑動，在活動趕上安裝拉繩電子尺拉繩的活動端，活動桿上下滑動帶著電子尺拉繩活動端的拉出和收回，電子尺就把這個活動桿的位置信號轉變成4-20mA信號。可是如何才知道活動桿探測到料位了呢，就是讓這活動桿靠自身重量下落，活動桿是通過一個電動葫蘆提著，在葫蘆的鋼絲繩吊鉤中間串接一個重量傳感器。在自動探料市，啟動電動葫蘆下降，撥料桿自身重量在80Kg左右，通過葫蘆下放活動桿，活動桿靠著自身重量帶著拉繩電子尺活動繩端下落，當重量傳感器檢測到重量小于設定重量（比如10Kg）后，停止電動葫蘆下降，我們認為撥料桿已經落在了料層上，此時拉繩電子尺的數值就是爐內料層高度。

通過軟件把此時拉繩電子尺信號存入料層厚度寄存器進行緩存。探到料層后馬上把讓電動葫蘆上升，把撥料桿提到高位，避免撥料桿長期在爐內煙油灰塵凝聚積垢卡死撥料桿。撥料桿在下料時還要完成撥料功能，依然是讓電動葫蘆下降到重量小于10Kg，然后撥料桿在電動機的帶動下旋轉進行撥料。當料層下降后，撥料桿空撥自然重量就會變大，此時電動葫蘆繼續下降跟進，永遠撥料桿都在緊貼料層進行撥料。在保證了撥料桿的正常功能發揮的同時也科學的解決了料層厚度探測的問題。為了保持撥料桿靈活，同時也保證探料的及時性。一般通過設定一定的時間間隔進行一次探料活動。同時通過撥料桿重量下降去撞擊料層，使輕度搭橋的料層被撞擊垮塌，大大的減少了煙梗膨脹后搭橋必須人工去通的次數。

有了料層高度數據，對爐內的料層高度控制就變得容易多了，由于煙草廢棄物在爐內是堆積缺氧還原反應，及是在氧氣不足的情況下進行燃燒，根據爐內燃燒情況分為三個階段；遇熱膨脹階段，燃燒階段、燃盡階段，由于爐體是垂直于地面的爐體，原料在爐內燃燒也就分為預熱膨脹層、燃燒層、燃燒灰燼層，各個層根據溫度分布來判斷。為保證料層厚度，特別是燃燒層的厚度和溫度，這里先談談氣化爐的排渣控制。由于氣化爐是密封空間，排渣也是要考慮密封的，為了接近灰渣對環境的污染，出渣裝置設計為水密封，在爐底部設置一個錐形的旋轉爐排，空氣通過旋轉爐排氣流孔進入，灰渣通過旋轉爐排從錐形向周圍縫隙落下，進入水里，通過水的循環把灰渣帶出，完成了灰渣的自動排放。在自動進行排渣時，轉動爐排的時間和間隔時間通過燃燒層狀況自動進行調節，調整排渣速度，當然也可以手動進行排渣。煙梗灰燼的含堿量極高，可以中和鍋爐灰塵的酸性。合理的控制排渣既可以保證燃燒料層的厚度和溫度，又可以及時把燃燒的灰燼排出爐外。

煙梗氣化爐在增加了自動探料裝置后，料層高度的檢測與控制變得容易了，根據近兩個月的實際投入運行檢驗，檢測精度達到毫米級，料層控制溫度。撥料桿上下運行靈活，撥料均勻，料層很少塔橋，增加料層檢測裝置與料層高度自動控制以前，通過人工探測高度，工作量大還不準確，很少一個班能燒5t料，常常是上一個班少得稍微多些，在下一班因為爐膛堵而基本沒有產量。在增加料層高度檢測與料層高度自動控制以后，每日燃燒量穩定在13到15t之間，達到了設計的目的。