淺談自動控制技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰處理中的應(yīng)用

戴勇進(jìn) 重慶三峰環(huán)境集團(tuán)股份有限公司

1 前言

生活垃圾焚燒發(fā)電作為當(dāng)前國內(nèi)較為主流的生活垃圾處理方式之一，具有“減量化、無害化、資源化”等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的城市快速建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠，以解決“垃圾圍城”之困，但飛灰的穩(wěn)定化處置一直是困擾垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的難題。

飛灰作為重金屬及二 因污染成分的主要載體而被定為危險廢棄物，飛灰穩(wěn)定化處理一般分為高溫處理方法與低溫處理兩種方法。

生活垃圾焚燒廠飛灰經(jīng)處理后滿足下列條件，可以進(jìn)入生活垃圾填埋場進(jìn)行安全填埋：①含水率小于30%；②二 英含量低于3TEug/kg；③按照《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》（HJ/T300-2007）制備的浸出液污染物濃度低于規(guī)定限值。如何保證每日產(chǎn)生的飛灰經(jīng)過處理后均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行安全填埋，是我們思考的課題，本文以某公司飛灰處理（采用上述螯合劑穩(wěn)定化法）為例進(jìn)行自動控制系統(tǒng)改造，分別闡述了自動控制改造過程及改造以后的效果。

2 改造前的狀況

2.1 處理工藝

采用螯合劑穩(wěn)定化法進(jìn)行處理，飛灰、水泥、水、螯合劑工藝配方比例為 100：9：40：2.5。

2.2 生產(chǎn)操作方式

我廠改造前飛灰處理的方式主要是人工操作，通過控制飛灰固化系統(tǒng)PLC觸摸屏上的獨(dú)立單元，包括藥劑配置、物料添加、攪拌處理及固化成型等主要過程的調(diào)節(jié)和控制都是通過人工遠(yuǎn)程啟停按鈕操作。

2.3 存在問題

手動人工操作方式，存在很大的不可控因素，有較大的環(huán)境風(fēng)險，存在檢測不合格的幾率較大。對于檢測不合格的飛灰固化物，須重新螯合固化，浪費(fèi)大量的人力且易造成環(huán)境的二次污染，因此，實現(xiàn)螯合劑、水泥、水、飛灰精確稱重配比，同時保證充分?jǐn)嚢钑r間，減少人為操作不可控因素，飛灰處理系統(tǒng)自動化控制技術(shù)改造勢在必行。

3 改造方案

3.1 改造工藝流程

(1)煙氣處理系統(tǒng)收集的飛灰送入飛灰倉后，通過螺旋輸送機(jī)將飛灰輸送至飛灰計量罐；

(2)卸灰閥將水泥送至水泥計量罐；

(3)螯合劑泵啟動，將螯合劑輸送至螯合劑計量罐；

(4)水氣動球閥打開將水送至計量稱重；

(5)計量完成的飛灰、水泥與螯合劑、水進(jìn)入攪拌機(jī)內(nèi)混合。

飛灰中的重金屬（Hg，Cd，Pb，Cu，Zn）等有害有機(jī)物與螯合劑充分反應(yīng)，生成穩(wěn)定的飛灰化合物，防止重金屬的溶出和有害有機(jī)物的滲出。同時也最大限度地減少了二次揚(yáng)塵，經(jīng)固化鰲合后的飛灰，經(jīng)養(yǎng)護(hù)檢測合格后運(yùn)送至指定衛(wèi)生填埋場安全填埋。

叫他們停啊。村長手指先遠(yuǎn)遠(yuǎn)對著牛皮糖戳了一下，然后在空中橫著一劃，就劃到了那些民工那邊，臉上有了一些不快。

3.2 改造內(nèi)容

主要包括物料的計量、輸送、攪拌、自動控制、電氣、儀表等系統(tǒng)。

3.2.1 物料計量系統(tǒng)改造

(1)飛灰：飛灰稱的有效容量設(shè)計為 500kg，以保證每一次攪拌量達(dá)到攪拌機(jī)的設(shè)計量，稱體由懸臂式傳感器與支架連接。計量稱上部與灰螺旋機(jī)連接處設(shè)有軟接頭，稱體外裝設(shè)有破拱裝置，下部設(shè)有氣動蝶閥。在蝶閥下部設(shè)有一臺左右分料的螺旋機(jī)，用于向兩臺攪拌機(jī)內(nèi)分別投料。螺旋機(jī)機(jī)體出口上部上設(shè)有檢修孔，出口處設(shè)有氣動蝶閥。

(2)水泥：水泥計量稱設(shè)計容量為 150kg，以保證每一次拌量達(dá)到滿足環(huán)評批復(fù)使用工藝配比使用量。

(3)水與螯合劑：在飛灰計量稱側(cè)邊布置有螯合劑重量計量稱及水重量計量稱。螯合劑及水計量稱重傳感器采用懸臂式。螯合劑計量稱安裝在水稱上部，上部封閉用以防護(hù)灰塵，稱體下部設(shè)有氣動球閥（閥體材料為 304 不銹鋼）。在進(jìn)水管路上加裝手動、氣動球閥（閥體材料為 304 不銹鋼，手動球閥用于檢修氣動蝶閥）。在卸水管路上分別在對應(yīng)的攪拌機(jī)進(jìn)水管且設(shè)有氣動球閥。

3.2.2 自動控制系統(tǒng)改造

(1)飛灰自動輸送：螺旋機(jī)的輸送量確保在 90 秒之內(nèi)將稱內(nèi)的粉料卸至攪拌機(jī)內(nèi)。螺旋機(jī)無論是左旋還是右旋對應(yīng)的氣動蝶閥均提前 5秒打開，螺旋機(jī)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)對應(yīng)的氣動蝶閥延遲 5 秒關(guān)閉，上述工作由 PLC 自動完成。運(yùn)行時 PLC 控制先啟動灰倉下方的卸灰閥、刮板機(jī)及輸送螺旋機(jī)，當(dāng)重量達(dá)到設(shè)定重量值時（重量設(shè)定通過PLC 設(shè)定完成），輸送設(shè)備自動停止飛灰計量，計量結(jié)束。

(2)水泥：飛灰稱體由懸臂式傳感器與支架連接。計量稱上部與水泥倉下方的卸灰閥設(shè)有軟接頭，下部設(shè)有氣動蝶閥。在蝶閥下部設(shè)有一臺左右分料的螺旋機(jī)，用于向兩臺攪拌機(jī)內(nèi)分別投料。螺旋機(jī)機(jī)體出口上部上設(shè)有檢修孔，出口處設(shè)有氣動蝶閥。

(3)水與螯合劑自動輸送：供水的氣動球閥打開后向水計量稱注入水，螯合劑泵向螯合劑稱注入螯合劑，當(dāng)水與螯合劑達(dá)到設(shè)定值時（重量設(shè)定值由PLC進(jìn)行設(shè)定），通過PLC關(guān)閉球閥及停止螯合劑泵運(yùn)轉(zhuǎn)，水及螯合劑計量結(jié)束。再通過PLC程序設(shè)定，自動開啟螯合劑稱下部的球閥，將螯合劑注入水中充分混合，計量結(jié)束。

(4)控制系統(tǒng)：采用智能可編程序控制器（西門子S7-300型PLC）控制，具有數(shù)據(jù)采集、在線檢測、報警和自動起停機(jī)等功能。生產(chǎn)界面采用人性化工藝流程，實時反映整個飛灰處理在工藝流程中各設(shè)備工作狀態(tài)，操作方便直觀,具體如下：

a)采用就地工程師站控制方式，PLC 控制柜安裝在車間控制室內(nèi)，PLC控制柜提供 RS-485 接口，可以連接工控計算機(jī)；

b)就地控制可以進(jìn)行包括設(shè)備就地或遠(yuǎn)控模式切換，實現(xiàn)系統(tǒng)啟停、單設(shè)備啟停切換；

c)工控計算機(jī)和組態(tài)軟件可實時顯示流程圖、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、報警信息等，并且將運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行記錄、控制、報警、故障等歷史數(shù)據(jù)儲存在硬盤中，自動生成報表，供拷貝和打印；

d)運(yùn)行時點(diǎn)擊觸摸屏的上按鈕，下達(dá)運(yùn)行指令，控制各系統(tǒng)工作并啟動對應(yīng)的電機(jī)或電磁閥，用于供料、攪拌、卸料。飛灰穩(wěn)定化處理系統(tǒng)采用獨(dú)立的 PLC+觸摸屏或上位機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

e)模塊組成：系統(tǒng)控制模塊分別為開關(guān)功能模塊、順序控制功能模塊、閥門功能模塊，電機(jī)功能模塊、模擬量功能模塊、控制器功能模塊、計量模塊組合執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)。

3.2.3 電氣系統(tǒng)改造

本次改造電氣部分改造內(nèi)容較為簡單，主要是新增了一臺現(xiàn)場控制箱及部分動力電纜，用于設(shè)備單臺手動、設(shè)備現(xiàn)場聯(lián)調(diào)工作。此外，為節(jié)約投資，部分電氣元器件安裝在新增PLC控制柜內(nèi)，用于控制現(xiàn)場各設(shè)備。

3.2.4 氣路控制改造

由于本項目改造涉及的各介質(zhì)開關(guān)閥門選用的均為啟動電磁閥，因此需要對原有氣路進(jìn)行改造，通過PLC自動控制氣動電磁閥線圈完成水、飛灰、水泥、螯合劑的添加與截斷。

4 改造后的效果

本項目是2016年年底實施改造的，通過近兩年半的運(yùn)行評價，項目改造是非常成功的，主要體現(xiàn)在環(huán)境效益與社會效益兩方面，具體如下：

(1)環(huán)境效益：項目實施改造后兩年多以來，嚴(yán)格按照工藝配方比例進(jìn)行飛灰固化鰲合，飛灰固化物送外委托第三方檢測，未出現(xiàn)一例檢測不合格的情況，送至衛(wèi)生填埋場安全填埋后最大限度地減少了對環(huán)境的二次污染。

(2)社會效益：項目實施后，現(xiàn)場生產(chǎn)操作環(huán)境大為改善，基本杜絕了二次揚(yáng)塵的發(fā)生；同時大大的提高了飛灰作業(yè)工作效率，有效減輕了現(xiàn)場人工作業(yè)強(qiáng)度，也避免了飛灰固化物檢測不合格須重新固化鰲合的情況發(fā)生。

5 結(jié)語

隨著國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，如何防止環(huán)境影響事故的發(fā)生，垃圾發(fā)電廠做好“三廢”的無害化處理尤為重要，本項目的實施對垃圾發(fā)電行業(yè)已運(yùn)營的廠飛灰無害化處理有著非常重要的借鑒與參考意義。