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關(guān)鍵詞：
自控系統(tǒng)
自動(dòng)控制
- 摘要：該文簡述了垃圾焚燒產(chǎn)生的廢氣的危害，分析了自動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理中的重要性、控制難點(diǎn)及控制思路，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了我廠煙氣處理過程中廢氣的有效控制，煙氣排放能夠達(dá)到歐盟環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
1、簡述
生活垃圾對環(huán)境的污染已成為一個(gè)嚴(yán)峻的社會(huì)問題，對其處理應(yīng)遵循“減量化、無害化和資源化”原則。通過焚燒發(fā)電處理生活垃圾是目前普遍采用的方法，但焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有大量的污染物，如不經(jīng)控制和處理直接排放，會(huì)對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，生活垃圾焚燒工程的關(guān)鍵是焚燒控制和煙氣處理，煙氣達(dá)標(biāo)排放是首要任務(wù)。
2、控制策略的設(shè)計(jì)
我公司擁有4套處理能力為600t/天的馬丁SITY2000垃圾焚燒爐。其煙氣處理系統(tǒng)采用半干式煙氣處理裝置，包括以下幾個(gè)部分：SNCR、石灰漿、活性炭、布袋除塵、飛灰固化等。
2.1 SNCR的自動(dòng)控制
SNCR脫硝系統(tǒng)是把尿素稀溶液做為還原劑噴入爐膛溫度850-1100℃的區(qū)域，還原劑迅速熱分解出NH3并與煙氣中的NOx進(jìn)行反應(yīng)生成N2和H2O，該方法以爐膛為反應(yīng)器。主要化學(xué)反應(yīng)為：
整個(gè)SNCR脫硝系統(tǒng)是按照如下四個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：(1）稀釋水模塊。(2）計(jì)量混合模塊。(3）噴射模塊。(4）控制模塊。還原劑的需要量取決于在連續(xù)反應(yīng)溫度下需要去除的NOx的數(shù)量。在自動(dòng)模式下，還原劑量設(shè)定值通過氮氧化合物控制器實(shí)現(xiàn)。該控制器由平行連接的兩個(gè)P調(diào)節(jié)器組成，一個(gè)P調(diào)節(jié)器平均每半小時(shí)接收氮氧化合物，另一個(gè)P調(diào)節(jié)器平均每天接收氮氧化合物，這些平均值均為實(shí)際值。除氮氧化合物的平均值外，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均還會(huì)收到設(shè)定值，設(shè)定值為要得到的氮氧化合物值的90%左右。兩平均值每三分鐘更新一次，P調(diào)節(jié)器顯示的是所要達(dá)到的氮氧化合物設(shè)定值的最大偏值，用作計(jì)算還原劑量的依據(jù)。通過計(jì)算得到的還原劑量用作控制閥的設(shè)定值，控制閥的實(shí)際值則作為還原劑流量計(jì)的輸出信號(hào)，由還原劑量控制器發(fā)出的控制信號(hào)直接作用于還原劑控制閥。
生成穩(wěn)定的硫酸鹽及氯化鹽，生成的產(chǎn)物以干態(tài)部分回收，部分送入除塵器，以達(dá)到除塵和脫硫的目的。石灰漿主要化學(xué)反應(yīng)為：
整個(gè)石灰漿系統(tǒng)是按照如下六個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：(1）石灰漿制備、儲(chǔ)存及輸送模塊。(2）稀釋水模塊。(3）計(jì)量混合模塊。(4）霧化模塊。(5）酸洗模塊。(6）控制模塊。進(jìn)噴霧塔的稀釋水是通過噴霧塔出口煙氣溫度來自動(dòng)調(diào)節(jié)，石灰漿是通過噴漿前/噴漿后的控制回路進(jìn)行控制，主要按照以下公式進(jìn)行。
式中：FC石灰漿噴入量，F(xiàn)Q干煙氣流量，CC石灰漿濃度，α期望的論量系數(shù)，HCL1為HCL入口濃度，SOx1為SOx入口濃度，HCL2為HCL出口濃度對應(yīng)的石灰漿流量，SOx2為SOx出口濃度對應(yīng)的石灰漿流量，A＝PID（HCL2）值在0～0.5之間，B＝PID（SOx2）值在0～0.5之間：喂料前的調(diào)整與喂料后的PID控制器的輸出有關(guān)系；A和B趨近于0變化很小。
2.3 活性炭的自動(dòng)控制
活性炭粉末作為吸附劑通過壓縮空氣氣動(dòng)輸送到噴入煙氣中用以吸附其中的汞、重金屬和二惡英等。整個(gè)活性炭系統(tǒng)是按照如下四個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：(1）活性炭的儲(chǔ)存和輸送模塊。(2）活性炭計(jì)量模塊。(3）活性炭噴射模塊。(4）控制模塊。計(jì)量模塊將計(jì)量斗以及整個(gè)給料機(jī)構(gòu)做為一個(gè)整體進(jìn)行稱量。
隨著活性炭從計(jì)量斗流出，控制系統(tǒng)算出單位時(shí)間內(nèi)計(jì)量斗內(nèi)活性炭減少的重量，再通過濾波、優(yōu)化處理，得出活性炭的實(shí)際流速，同時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)將此給料速度與預(yù)設(shè)的給定速度比較，并將比較結(jié)果計(jì)算后反饋給給料機(jī)構(gòu)以自動(dòng)修正給料速度，形成閉環(huán)控制，以此讓實(shí)際流速無限接近給定流速，從而達(dá)到控制要求。
2.4 布袋除塵的自動(dòng)控制
布袋式除塵器在整個(gè)煙氣處理系統(tǒng)中起著非常重要的作用：
(1）將煙氣與塵粒和固態(tài)物質(zhì)分離。
(2）殘留酸性氣體的中和及污染物吸附的二次反應(yīng)。
整個(gè)布袋除塵系統(tǒng)是按照如下四個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：
(1）箱體模塊。
(2）清灰模塊。
(3）輸灰模塊。
(4）控制模塊。
自動(dòng)控制系統(tǒng)可以按照定時(shí)和差壓兩種方式對布袋進(jìn)行清灰。定時(shí)清灰是一種按人工設(shè)定的時(shí)間周期循環(huán)進(jìn)行清灰的工作方式；壓差清灰是當(dāng)系統(tǒng)阻力增加到一定程度后，使除塵器進(jìn)出口的壓差變大，當(dāng)此壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，除塵器自動(dòng)啟動(dòng)清灰系統(tǒng)。
2.5 飛灰固化的自動(dòng)控制
布袋清理出的飛灰送入儲(chǔ)倉后，由固化系統(tǒng)把飛灰、水泥、螯合劑及水在螯合混煉裝置內(nèi)混合，飛灰中的重金屬類與螯合劑反應(yīng)，生成螯合物從而被穩(wěn)定化。
整個(gè)飛灰固化系統(tǒng)是按照如下四個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：
(1）固態(tài)模塊（包括飛灰、水泥）。
(2）液態(tài)模塊（包括螯合劑、水）。
(3）混合模塊。
(4）控制模塊。
飛灰螺旋輸送機(jī)按照設(shè)定值定量輸送飛灰至混煉裝置，水泥、螯合劑、水等按照設(shè)置好的配方自動(dòng)跟蹤飛灰量，按比例輸送至螯合混煉裝置。
3、控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3.1 控制系統(tǒng)硬件配置
自動(dòng)控制系統(tǒng)分別為：
(1）SNCRPLC控制系統(tǒng)，一個(gè)S7300主站及四個(gè)ET200遠(yuǎn)程站；
(2）石灰漿、活性炭、噴霧塔DCS控制系統(tǒng)，一個(gè)和利時(shí)DCS控制站；
(3）布袋除塵PLC控制系統(tǒng)，每臺(tái)焚燒爐對應(yīng)一個(gè)S7300主站；
(4）飛灰固化PLC控制系統(tǒng)，一個(gè)S7300主站。
3.2 控制系統(tǒng)軟件配置
所有系統(tǒng)與中控室DCS通過ProfibusDP協(xié)議通訊，所有控制策略及操作均在中控室實(shí)現(xiàn)。工控計(jì)算機(jī)和組態(tài)軟件可實(shí)時(shí)顯示全廠煙氣處理流程圖、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信息等，并且將運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行記錄、控制、報(bào)警、故障等歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在硬盤中。
