垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)探析

聶克泳

（深圳能源資源綜合開發(fā)有限公司 廣東深圳 518000）

垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)探析

聶克泳

（深圳能源資源綜合開發(fā)有限公司 廣東深圳 518000）

現(xiàn)代城市中對(duì)于生活垃圾的處理方式逐漸的實(shí)現(xiàn)了循環(huán)式的高效利用，利用垃圾焚燒發(fā)電逐漸成為非常主流的垃圾處理方式。在現(xiàn)代垃圾焚燒發(fā)電工程的設(shè)計(jì)中，它的設(shè)計(jì)效果是否優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目工程的運(yùn)營和實(shí)施，垃圾焚燒發(fā)電的鍋爐給水系統(tǒng)的裝置中，熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性特別重要。本文主要對(duì)當(dāng)前城市中生活垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐的給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總結(jié)進(jìn)行了分析探討。

垃圾焚燒發(fā)電；鍋爐給水系統(tǒng)；設(shè)計(jì)總結(jié)；分析

在現(xiàn)代垃圾處理的眾多方式中，垃圾焚燒發(fā)電方式被公認(rèn)為是最有效的處理方式。垃圾焚燒發(fā)電處理方式是一種新型的垃圾處理方式具有無害化、資源化以及減量化三個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。目前在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的推動(dòng)下，人們的生活節(jié)奏加快，各種垃圾的產(chǎn)生也越來越多，垃圾焚燒發(fā)電工程也進(jìn)入黃金時(shí)期。在垃圾焚燒發(fā)電工程的設(shè)計(jì)上，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)各個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成有全面的把握，提高設(shè)計(jì)的水平和效率。給水管道在垃圾焚燒發(fā)電工程中有重要的作用，是三大管道之一，在熱力系統(tǒng)中發(fā)揮著水分供給的作用，它的設(shè)計(jì)優(yōu)劣直接決定著垃圾焚燒發(fā)電廠的正常經(jīng)營。

1 給水除氧和給水系統(tǒng)的綜述分析

給水系統(tǒng)中的氣體是如何產(chǎn)生的？它主要有兩種途徑，一種是在補(bǔ)充水的作用下進(jìn)入給水系統(tǒng)，一種是系統(tǒng)中設(shè)備在真空狀態(tài)下的不嚴(yán)密處滲入的。

當(dāng)水和氣體發(fā)生接觸時(shí)，會(huì)有一部分的氣體溶入于水中。在給水溶解氣體的構(gòu)成中，氧氣的危害程度相對(duì)來說較大，它可以對(duì)熱力系統(tǒng)中設(shè)備以及汽水的管道進(jìn)行化學(xué)腐蝕，使其使用性能和安全性大大降低，而且所有的不凝結(jié)氣體在換熱設(shè)備中會(huì)增加熱阻，使傳熱效果惡化，進(jìn)而致使其經(jīng)濟(jì)性下降。因此，給水除氧的作用就是把溶解于水中的氣體進(jìn)行清除，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱力系統(tǒng)中各種設(shè)備的正常運(yùn)行，從目前現(xiàn)狀來看，主要有化學(xué)法和熱力法兩種除氧的方法。

垃圾焚燒發(fā)電廠中鍋爐的給水系統(tǒng)除氧方法主要是熱力法，這種方法的原理就是利用亨利定律道爾頓定律，通過氣體在水中溶解和離析的規(guī)律來對(duì)混合氣體全壓力與各組氣體分壓力之間的關(guān)系進(jìn)行分析，控制分壓來實(shí)現(xiàn)溶解度的降低。這種方法中，除氧器是一個(gè)混合式的加熱器，顯示出了回?zé)嵯到y(tǒng)在熱經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。為了避免垃圾焚燒鍋爐中水溫度的過高，鍋爐的積水溫度要控制在130℃左右，對(duì)應(yīng)壓力為0.27MPa，除氧器的型號(hào)為旋膜式。

給水系統(tǒng)是一個(gè)較為廣泛的概念，涉及到諸多方面。它是從除氧器給水箱下降管入口到鍋爐省煤器進(jìn)口之間的管道和閥門以及各種附件的統(tǒng)一總稱，囊括了低壓給水系統(tǒng)和高壓給水系統(tǒng)。它的工作原理是除氧水在水管的流動(dòng)，從水箱流出然后進(jìn)入到低壓給水母管，再分開流入到并聯(lián)的給水泵中，給水泵后面的管道為高壓給水管道。

給水系統(tǒng)輸送的水流量較大，壓力也較高，它在整個(gè)垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)中占有重要的地位，一旦發(fā)生故障，鍋爐輸水中斷，則會(huì)直接影響到過路的正常運(yùn)行，因此，給水系統(tǒng)的建設(shè)要求就是不論是在何種事故情況下，都能確保輸水的連續(xù)性、穩(wěn)定性。

2 給水系統(tǒng)的種類分析

現(xiàn)代的給水系統(tǒng)在科技的發(fā)展推動(dòng)下，出現(xiàn)了眾多的種類類型，在具體的選型確定上主要與發(fā)電廠的機(jī)組型式、容量以及主蒸汽系統(tǒng)的型式有關(guān)，當(dāng)前垃圾焚燒發(fā)電廠中鍋爐的個(gè)稅系統(tǒng)主要的也是使用最為廣泛的有以下兩種：

2.1 切換母管制系統(tǒng)

這種系統(tǒng)就是把每臺(tái)鍋爐與其相對(duì)應(yīng)的給水泵組成一個(gè)單元，在正常運(yùn)行時(shí)，鍋爐和泵成單元運(yùn)行，在各個(gè)單元之間裝有母管，母管與每一單元的相連接處設(shè)置有切換閥門，它的作用就是如果某一個(gè)單元泵出現(xiàn)故障時(shí)，可以在切換閥門由母管引來鄰泵的給水的作用下，保障這一單元的鍋爐給水正常穩(wěn)定，而且這樣也不會(huì)對(duì)母管引出的其它用水設(shè)備造成嚴(yán)重的影響。

2.2 單母管制系統(tǒng)

單母管制系統(tǒng)在母管方面有兩根母管，即上文提到的低壓給水母管和高壓給水母管。給水泵出口的高壓給水都引至一根給水母管進(jìn)行集中后，再在此基礎(chǔ)上，由這一母管引至鍋爐省煤器；低壓給水單母管上，有分段閥的串聯(lián)，可以把母管劃分為兩端或兩段以上的部分，可以把事故發(fā)生的范圍充分的縮小，而且還可以在不影響到部分的正常運(yùn)行情況下，對(duì)分段閥和母管本身進(jìn)行檢修檢查，這樣也就有效的提高了系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。需要注意的是在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，分段閥是處于開啟的狀態(tài)。

3 垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 管道與支吊架的布置

鍋爐給水管道作為垃圾焚燒發(fā)電廠的主要管道，在進(jìn)行布置時(shí)要綜合考慮各方面因素，保持與周圍設(shè)備的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，在閥門與附件的布置上要考慮到操作的簡(jiǎn)單性，便于檢查維修工作的順利開展。低壓給水母管中對(duì)于分段閥的布置要盡量在高位，可以在閥門上增加閥門傳動(dòng)裝置便于操作。在給水泵出口止回閥和截止閥的布置應(yīng)設(shè)置在給水泵的周圍，以水平的方式布置。鍋爐給水系統(tǒng)的操作平臺(tái)要根據(jù)操作的需求設(shè)置為立式結(jié)構(gòu)，這是對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠的性質(zhì)考慮的，垃圾焚燒發(fā)電廠的規(guī)模并不大，操作閥門的體積較小，這樣的布置模式可以減少空間的占用，易于操作。

在給水管道方面，要保證其運(yùn)行的穩(wěn)定平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)管道振動(dòng)的問題，就必須要設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)向支架和固定支架，而且管道自身的自然補(bǔ)償吸收熱膨脹也可以積極的采用。在對(duì)管道相關(guān)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行柔性計(jì)算時(shí)，要把管道與設(shè)備相互連接時(shí)的管道端點(diǎn)處的附加移位、管道推力以及力矩都包含在內(nèi)，最終計(jì)算的結(jié)果要適當(dāng)，不能過大，過大的話會(huì)造成與其相連接的設(shè)備出現(xiàn)較大的應(yīng)力或者是變形，從而影響到設(shè)備的正常運(yùn)行。在垃圾焚燒發(fā)單廠的給水系統(tǒng)中，給水泵的進(jìn)出口以及省煤器的進(jìn)出口處都要求又標(biāo)準(zhǔn)的推力和力矩，基于此，與其相連接的給水管道布置要盡可能的有柔性，而且要在管道的合適位置設(shè)置相應(yīng)的彈簧支吊架。

3.2 再循環(huán)管道的設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的給水管道再循環(huán)的設(shè)計(jì)中，往往是把再循環(huán)的管道總給水泵的出口止回閥與截止閥之間接出，這樣的設(shè)計(jì)會(huì)造成當(dāng)給水泵處于停泵的狀態(tài)時(shí)，再循環(huán)管道的支線門處于開啟

狀態(tài)，而給水泵的出口閥門又是處于常開啟的狀態(tài)，這樣的話很容易使給水母管的壓力出現(xiàn)很大的波動(dòng)，不利于系統(tǒng)的良好運(yùn)行，因此再循環(huán)管道應(yīng)在給水泵出口與止回閥之間連接，而且為了確保在停泵檢修時(shí)再循環(huán)管道不會(huì)出現(xiàn)水流返回的現(xiàn)象，要在管道上設(shè)置止回閥。另外，也要保持再循環(huán)管道的設(shè)計(jì)壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 汽包內(nèi)的給水加熱器設(shè)計(jì)

垃圾焚燒發(fā)電工作中，會(huì)在鍋爐汽包蒸汽側(cè)安裝一臺(tái)給水加熱器，高壓給水在流向省煤器的過程中會(huì)有一部分的水流在電動(dòng)三通閥的作用下進(jìn)入到汽包內(nèi)部，經(jīng)過加熱處理后再流入到省煤器中。這樣做的目的就是在鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，給水進(jìn)入汽包的加熱器后，可以使省煤器的給水溫度提升，使排煙溫度始終在190℃以上，這樣也就可以很好的規(guī)避煙氣低溫腐蝕問題的出現(xiàn)。

4 結(jié)語

在當(dāng)前的垃圾處理方式中，垃圾焚燒發(fā)電模式較為主流，它的構(gòu)成部件中鍋爐給水系統(tǒng)是其熱力系統(tǒng)的重要核心部件，一般主要是由高壓給水、低壓給水、給水再循環(huán)管道系統(tǒng)三部分構(gòu)成，對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)起著直接的影響作用。因此，相關(guān)管理者在應(yīng)用此系統(tǒng)時(shí)一定要控制好水中氧氣的含量，采取正確合理的除氧方法，再次計(jì)算上對(duì)給水管道的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合全面的掌控，把各個(gè)細(xì)節(jié)問題逐一排查，以保證垃圾焚燒發(fā)電工程中給水系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

[1]牛艷，酒德芳.論述生活垃圾焚燒發(fā)電廠的爐型選擇[J].科技視界，2012,（28）：287-289.

[2]劉乃寶,孫倩.城市生活垃圾焚燒鍋爐的開發(fā)與應(yīng)用[J].工業(yè)鍋爐,2010,（03）:22-25.

[3]陳善平,秦峰,孫向軍,彭小軍,劉開成,周洪權(quán),朱加龍.垃圾焚燒發(fā)電廠余熱鍋爐蒸汽參數(shù)的比較研究 [J].黑龍江電力,2010,（03）: 204-208.

[4]倪進(jìn)飛,李茂東,范賢振,廖艷芬.城市垃圾焚燒鍋爐標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建[J].中國特種設(shè)備安全,2012,（05）:43-46.

圖3 變頻一拖二實(shí)現(xiàn)方式

PLC與變頻器之間通過DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接（看要求需有DP網(wǎng)絡(luò)），考慮變頻柜一拖二的方案中回路切換，控制柜需要提供220V控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)接觸器，完成電機(jī)變頻到工頻的轉(zhuǎn)換。

2.2.2 變頻一拖二實(shí)現(xiàn)方式

實(shí)現(xiàn)方式如上圖所示，為實(shí)現(xiàn)回路安全運(yùn)行，1#泵工頻開關(guān)QF1與1#泵變頻開關(guān)QF4互鎖，2#泵工頻開關(guān)QF3與2#泵變頻開關(guān)QF5互鎖，1#泵變頻開關(guān)QF4與2#泵變頻開關(guān)QF5互鎖。

正常工作時(shí)，以總管上壓力信號(hào)為控制點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)接通QF2和QF4，A#變頻起動(dòng)1#水泵，根據(jù)總管設(shè)定壓力調(diào)整變頻運(yùn)行頻率。當(dāng)變頻調(diào)整為50HZ時(shí)，總管壓力依然沒有滿足要求，變頻將接通QF1斷開QF4，1#水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)換到工頻方式運(yùn)行，同時(shí)接通QF5變頻起動(dòng)2#水泵，依然是根據(jù)總管設(shè)定壓力調(diào)整變頻運(yùn)行頻率，若變頻調(diào)整到某一個(gè)頻率時(shí)，總管壓力滿足設(shè)定要求，則保持當(dāng)前狀況運(yùn)行。若當(dāng)A#變頻拖動(dòng)2#水泵調(diào)整為50Hz時(shí)，總管壓力依然沒有滿足要求，變頻將2#水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)換到工頻方式運(yùn)行。同時(shí)，由B#變頻設(shè)備起動(dòng)3#水泵，控制方式同上。

在循環(huán)泵系統(tǒng)總管壓力大于設(shè)定要求時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)控制B#變頻設(shè)備拖動(dòng)3#水泵，根據(jù)總管設(shè)定壓力調(diào)整B#變頻運(yùn)行頻率，若B#變頻調(diào)整到某一個(gè)頻率時(shí)（不低于25Hz），總管壓力滿足設(shè)定要求，則保持當(dāng)前狀況運(yùn)行。否則，自動(dòng)停止B#變頻拖動(dòng)的3#水泵運(yùn)行。自控系統(tǒng)依然根據(jù)循環(huán)泵總管壓力情況控制A#變頻運(yùn)行狀況。

自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)根據(jù)循環(huán)泵總管設(shè)定壓力自動(dòng)起停水泵和調(diào)整水泵運(yùn)行頻率。

2.3 結(jié)語

該恒壓控制系統(tǒng)具有控制水泵出口總管壓力恒定的供水功能，系統(tǒng)通過安裝在出水管道上的壓力傳感器，實(shí)時(shí)將非電量的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入可編程控制器的輸入模塊，經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，有系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值，控制泵站的投運(yùn)臺(tái)數(shù)及變量的運(yùn)行工況。

系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

2.3.1.軟起、軟停：由于系統(tǒng)采用變頻調(diào)速，可以通過設(shè)置變頻器的參數(shù)來設(shè)定電機(jī)到達(dá)最高頻率的時(shí)間和變頻器運(yùn)行頻率降至0的時(shí)間。較之以往的啟動(dòng)和制動(dòng)方式具有方便快捷，降低損耗，節(jié)約的特點(diǎn)。杜絕了水泵突然啟停形成水錘效應(yīng)對(duì)管網(wǎng)和設(shè)備的沖擊。減少管網(wǎng)和設(shè)備的維護(hù)檢修量。

2.3.2.多段速運(yùn)行：通過變頻器的參數(shù)設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行，多段速運(yùn)行使供水系統(tǒng)能夠?qū)毫Φ淖儞Q做出更加靈敏的反映，可以更好的滿足用水需求，大大節(jié)約了水資源和經(jīng)濟(jì)成本。

2.3.3.節(jié)能：由于采用變頻調(diào)速，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)需要確定相應(yīng)轉(zhuǎn)速，從而節(jié)約了大量電能，降低了成本損耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2.3.4.“休眠功能”：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到用戶用水量減小或不用水（如夜晚）的情況，這時(shí)為了節(jié)約水資源，該系統(tǒng)可以通過設(shè)置變頻器的相應(yīng)參數(shù),當(dāng)變頻器的輸出頻率低于設(shè)定的休眠頻率時(shí)，變頻器會(huì)自動(dòng)停止，即所謂的“休眠”；當(dāng)變頻器的輸出頻率高于蘇醒頻率時(shí)，變頻器又會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，同樣達(dá)到節(jié)約能源的目的。

2.3.5.通訊功能：該系統(tǒng)具有與計(jì)算機(jī)的通訊功能，PLC變頻器均有RS485接口，計(jì)算機(jī)可以與一臺(tái)或多臺(tái)系統(tǒng)通訊，并且通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、壓力等也可以控制變頻器的各項(xiàng)參數(shù)，從而為供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制提供極大的便利。

總而言之，該恒壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了恒壓控制、變頻調(diào)速以及節(jié)能的目的，達(dá)到了預(yù)期的目的，相信通過改進(jìn)本控制系統(tǒng)會(huì)更加優(yōu)越。

參考文獻(xiàn)

[1]高壓大功率變頻器技術(shù)原理與應(yīng)用.人民郵電出版社.

[2]中(高)壓力功率變頻器應(yīng)用手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]企業(yè)節(jié)能技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.

馮繼紅（1962—），女，天津，大專，部長(zhǎng)，主要從事電氣控制工作。