談垃圾焚燒發(fā)電廠熱工控制設計

李文杰

摘要：隨著社會的發(fā)展，越來越多的新設備和新技術被應用到發(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雜化。在干擾作用下，熱工控制系統(tǒng)會出現(xiàn)測量不準確等故障，嚴重時還會造成設備誤動，影響發(fā)電機組穩(wěn)定運行。深入分析引起干擾的原因，并且科學合理地運用抗干擾技術，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。

關鍵詞：發(fā)電廠;控制系統(tǒng);產生;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)電的生產效率，因此對火力發(fā)電熱工自動化控制新技術的探討研究具有重要意義。自動控制技術、智能控制技術以及現(xiàn)場總線控制技術的快速發(fā)展使得火力發(fā)電熱工自動化控制技術有了很大的改變。自動化控制新技術在火力發(fā)電中應用將增加電能生產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卸料大廳進入垃圾倉，垃圾在垃圾倉停留5～7d，其間經抓斗充分混合攪拌均質化后，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干燥及爐內輻射熱，然后著火燃燒產生高溫煙氣。高溫煙氣在850℃以上溫度停留2s后進入余熱鍋爐，經過余熱鍋爐換熱后，進入減溫塔，半干式旋轉霧化反應塔，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機排入煙囪。從焚燒爐出渣口排出的爐渣經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、灰渣處理設備廢水、鍋爐排污水、洗煙廢水等一部分廢水經過處理后排入城市污水管網，還有一部分經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逆流式機力通風冷卻塔。

2.1冷卻塔填料和噴嘴損壞嚴重

冷卻塔填料、噴嘴損壞對冷卻塔的效率影響相當顯著。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，不得不提高風量，使風機始終處于高速運行狀態(tài)，大大增加了風機電耗。

2.4冷卻塔風機對冷卻塔運行經濟性的影響

冷卻塔風機運行分高速和低速二種模式，即夏季高溫時風機高速運行，冬季低溫時風機低速運行，該模式風機可調性差，不利于春秋二季的運行調控。而從低速切換高速時，經常會出現(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)下冷卻塔風量也遠未達到設計值。

3.垃圾焚燒火電廠熱工自動化控制新技術

3.1智能控制技術

由于垃圾焚燒火電廠熱工控制系統(tǒng)結構相對比較復雜，大型火力發(fā)電的設備種類以及結構較大，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網絡、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主要有汽溫模糊控制技術和神經網絡智能汽溫控制技術，在智能汽溫控制技術的應用下，對大型火力發(fā)電廠的鍋爐汽溫控制中能夠在不同負荷下具有良好的控制效果。

3.2鍋爐內排水系統(tǒng)灰渣堵塞問題

垃圾處理鍋爐由于燃燒介質的特殊性，為了不使垃圾臭氣外溢，往往將垃圾池及焚燒爐內部壓力設計成在工作時為負壓。其中焚燒爐內的負壓在190一270Pa之間，這種負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。由于原設計只考慮一般的污水排放，所以經常造成堵塞。據(jù)此，建議在設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計基礎上增設了兩道阻水筋，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)風量和水溫要求，重新設計配水管和噴淋方式。采用低壓全管式管網配水系統(tǒng)，配水管線采用碳鋼材質管式對稱布置，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上，通過結構改型和增設齒形分水器，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冷卻塔風機變頻改造

3臺冷卻塔風機采用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，柜面板為中文液晶顯示，監(jiān)視變頻器狀態(tài)，監(jiān)視內容包括電機電流、電機電壓、電機轉速、輸出頻率、速度給定、電機力矩和運行過程量等，同時將相關數(shù)據(jù)上傳至電廠DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)對冷卻塔風機轉速的精確遠程調控。

結論

熱工控制系統(tǒng)中的干擾問題是十分復雜的，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)中的重要輔助設備，它蘊藏著可觀的節(jié)能潛力，可以產生可觀的經濟效益。

參考文獻

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[4]姚梅.火力發(fā)電廠冷卻塔節(jié)能分析[J].江西電力職業(yè)技術學院學報，2005，18（2）：38-42.