活性炭給料系統改進

（大理三峰再生能源發電有限公司，云南 大理 671200）

焚燒技術成為近年來解決垃圾污染問題的新趨勢和新熱點。由于垃圾成分具有復雜性、多樣性和不均勻性特點，垃圾在焚燒過程中會發生許多種類的化學反應，生成各種氣體污染物。焚燒產生SO2、NOx、CO、CO2、CHL、二噁英和粉塵等大氣污染物。為實現對所有污染物的達標排放，各成分污染物在排放前都必須通過相應的環保工藝進行控制和處理。二噁英為垃圾焚燒過程中產生的重要污染物之一。活性炭是去除煙氣組分中二噁英的重要吸附物料，只有確保活性炭給料系統設備連續、穩定運行，才能保證煙氣組分中二噁英充分地被吸附并實現達標排放。因為原活性炭系統存在弊端，為了確保設備長期穩定運行，滿足環保的要求，實現對二噁英的達標排放，必須對系統進行改進。

1 原活性炭給料系統設備結構和控制方式

1.1 改進前活性炭給料系統設備結構

改進前活性炭給料系統設備結構如圖1 所示。

圖1 改進前活性炭給料系統設備結構圖

活性炭倉：存儲活性炭物料，倉體上裝設稱重系統，對倉內的活性炭進行計量。

旋轉閥：將活性炭倉內的活性炭卸到給料圓盤。

給料圓盤：給料圓盤上裝設了1 臺攪拌電機，對整個圓盤內活性炭進行攪拌，并使活性炭處于松散狀態后輸送。給料圓盤上裝設的2 臺給料電機分別對1#、2#活性炭輸送線輸送活性炭。

1.2 原有的控制方式

原有的控制方式為：①對應1#給料系統。1#活性炭噴射風機、旋轉閥、給料圓盤、1#給料電機共四臺設備組成順序啟動、逆序停止的啟停方式供給活性炭，其中下料旋轉閥、1#給料變頻電機與中控上位機DCS系統之間形成開環控制。②對應2#給料系統。2#活性炭噴射風機、旋轉閥、給料圓盤、2#卸料電機共四臺設備組成順序啟動逆停的啟停方式供給活性炭，其中下料旋轉閥、2#給料變頻電機與中控上位機DCS 系統之間形成開環控制。

2 原系統存在的主要問題

2.1 系統設備運行時在線檢修設備困難

由于給料圓盤、攪拌電機、1#卸料電機和2#卸料電機在結構上屬于整體設備。給料圓盤沒有將1#給料系統和2#給料系統進行獨立分開。當1#卸料電機或2#卸料電機出現故障、下料不連續、下料波動大等不能正常供給活性炭的情況發生時，為了確保設備的正常運行，檢修人員只能簡單地在1#、2#給料系統之間進行切換處理；當設備切換后系統給料還不能恢復正常時，檢修人員就只能停運整個給料系統設備，此時，設備的故障影響面擴大。

2.2 下料量波動大

原系統設備中活性炭的輸送量雖然可通過改變卸料電機運行頻率來控制活性炭下料量的大小，但在中控上位機DCS 設定的給料量、現場給料電機運行頻率與實際給料量之間沒有形成閉環控制，通過加減給料電機頻率來控制活性炭下料量大小的過程控制中，實際下料量波動較大，根據CJJ/T 212—2015《生活垃圾焚燒廠運行監管標準 備案號1991—2015》在活性炭吸附值大于800、粒徑、水分等指標合格時，活性炭的噴射量不宜小于150 mmg/Nm3（干煙氣）。所以，活性炭給料系統必須實現自動、連續、穩定和可控的要求。

3 存在問題的原因

如上所述，原有給料設備存在主要問題的原因為：①設備結構原因。給料圓盤不能將1#、2#給料系統完全獨立，這是在線檢修設備困難的主要原因。②控制方式原因。1#、2#給料電機的實時卸料量和中控上位機DCS 設定卸料量之間只是簡單的開環控制，沒有形成閉環控制，沒有實現對1#、2#活性炭給料系統的給料量可調、連續和穩定的控制要求，是系統下料量波動大的主要原因。

4 對存在問題進行改進

4.1 為滿足環保要求，改進系統設備結構以及控制方式

改進設備結構，形成完全獨立的1#、2#活性炭給料系統：將給料圓盤，1#、2#活性炭給料電機和攪拌電機組成的整體設備，改為1#活性炭失重秤為主體的1#活性炭給料系統和2#活性炭失重秤為主體的2#活性炭系給料統，改進后的設備結構如圖2 所示。

4.2 工藝控制改進

整個在上位機DCS 系統上活性炭給定量和輸出量間形成閉環控制。操作人員直接在中控室DCS 上位機監控電腦上進行給定量設置，DCS 系統將給定量范圍設為0～50 kg/h，DCS 控制系統將給定模擬量信號轉換為對應的4～20 mA 的電流信號并傳輸給失重秤控制器（IND560CF）進行閉環控制。

圖2 改進后的設備結構示意圖

4.3 失重秤的結構及主要控制原理

整個失重秤是由秤臺（秤臺底座上固定一只傳感器）、給料斗、給料變頻電機（帶動輸送螺旋和水平攪拌）、攪拌電機、軟連接及失重秤控制器（IND560CF）等部分組成。IND560CF 控制器主要參數設置如表1 所示。

表1 IND560CF 控制器主要參數設置

傳感器將秤體上的質量變化連續不斷地傳送給失重秤控制器（控制器是失重秤的主要部件，負責接收和發送失重秤的啟動、停止及運算信號），控制器根據稱重信號計算出單位時間內秤體的質量變化量計算出實際瞬時流量，然后與設定的目標流量進行比較，進行PID 運算后輸出4～20 mA的電流信號去改變給料電機的變頻器的輸出頻率，從而改變電機的轉速使實際給料量不斷地接近設定的目標流量，以達到精確給料的目的。

當稱重傳感器監測到給料斗的質量達到低料位設定值2 kg 時，稱重控制器發出自動補料信號，此時，稱重料斗進行快速補料，在補料期間確保下料的穩定，下料螺桿的轉速固定在一個轉速，不做PID 調整；當計量料斗中物料質量達到儀表的質量上限設定值8 kg 時，關閉補料信號，重新恢復PID 調節控制。恢復PID 控制后，系統運行過程中的流量變化，系統在實時跟蹤并實現控制目的。其中，失重稱的最大給料量、稱量筒的高低料位，以及補料期間的固定頻率等參數均在IND560CF 控制器中進行設置，參數設置如表1所示。

在補料過程中1#或2#秤對應的給料氣動閥、旋轉閥順序打開進行補料；補料達到設定值時對應的給料氣動閥、旋轉閥逆序關閉停止補料；程序控制邏輯在新華DCS OnXDC 800 組態軟件中制作完成，如圖3 所示。

圖3 DCS 程序控制邏輯組態

5 活性炭給料系統的維護和保養

使用前，仔細檢查各部件的緊固情況、各部件初始狀態位置以及執行機構的運動情況，如有異物及時清除。用于生產的物料要求無雜物、異物，確保設備安全運行。每班工作結束后應及時地清除物料，原則上各部件內不允許長時間積料，以免物料結塊，進而影響設備正常使用。

工作第一周內應該對各部件進行第一次維護保養，檢查各緊固件有無松動，清理軸承及軸套等轉動部位。轉動部位無需加注潤滑油，之后每個月檢查1 次。各部件如果長期放置不用，則必須清理干凈存放于干燥的地方，在緊固件、鍍鋅件涂潤滑油，防止生銹。每天至少進行1 次清理、檢查。根據物料的不同，如有必要可多次清理，定期維護時應注意保護傳感器不受損傷（清理前將傳感器限位螺栓頂起，確保其不在工作狀態），保護設備不受碰撞、擦劃。按計量檢定規程定期進行靜態精度的檢測。

6 系統改進后的使用

活性炭的給料在控制系統上實現了穩定、連續和可控的要求。在監控上位機設定下料量后可控制在0～50 kg/h 的閉環控制內，為垃圾焚燒過程中產生的二噁英被充分吸附、實現達標排放奠定了良好的基礎條件。另外，在系統設備方面，改進后的系統設備不僅實現了一用一備，而且對每臺設備的檢修都非常便捷。系統設備改造后，提高了活性炭對煙氣中二噁英的吸附效果，滿足了環保的要求，降低了設備的故障率，節約了設備維護費用，減少了物料損耗，提升了經濟效益和社會效益。