垃圾焚烧发电厂控制技术分析毕业论文(编辑修改稿)

垃圾焚烧发电厂控制技术分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

使垃圾悬浮在空中。 挥发和裂解出来的物 12 质进入第二级燃烧室，进行进一步的裂解和燃烧，未燃尽的烟气进入第三级燃烧室进行完全燃烧，高温烟气通过 锅炉受热面加热蒸汽，同时烟气经冷却后排出。 （ 2）特点：处理垃圾范围广泛，燃烧热效率高，即使水份很大的生活垃圾，燃烧热效率也在 70%以上，由于采用了许多特殊的设计以及较高的自动化控制水平，运行维护费用低，可靠性高，有自清洁功能。 热分解炉 热解法是在隔绝空气的条件下，垃圾在热解装置中受热而使有机质分解，转化成燃气。 燃气进入余热锅炉换热后，过热蒸汽进入汽轮发电机发电。 由于此种炉型结构简单，无运动件，设备技术投资便宜，很有发展前途。 它的产品以美国和加拿大公司为代表。 综合对比 机械炉 排焚烧炉在中国焚烧垃圾适用性不强，我国垃圾没有严格分类，垃圾中含水分较高、成分复杂，所以热值很低，很难把垃圾焚烧透彻，炉内温度难以提高，造成二次污染的可能性就大。 循环流化床焚烧炉比较适合我国的国情，燃烧比较复杂、水分比较，多的垃圾也能够把垃圾燃烧彻底，温度也比较高，投资也比较低，是适合中国国情的工艺流程。 回转式焚烧炉、 CAO 气化焚烧炉适用于垃圾量比较少的地区。 脉冲抛式炉排焚烧炉、热分解炉自动化水平高，利用空间广，但技术仍有待研究。 烟气净化技术 二次污染控制主要是对垃圾焚烧产生的烟气净化处理，具有 除尘、脱硫、脱HCl、脱氮、去除重金属和吸收二恶英、呋喃等复杂功能，是垃圾焚烧电厂区别于常规电站的关键技术。 烟气净化处理系统，必须采用成熟的技术和性能安全、可靠的先进设备，确保垃圾焚烧过程中产生的和烟气处理过程中再次合成的有害物质完全得到净化，满足国家和工程所在地及设备供货商所在国家地区环保排放标准要求 (即“三标”要求 )。 同时，二次污染物治理，应与焚烧工艺密切配合，控制污染源，降低净化系统的运行费用和设备造价，适应总体布置并节省占地。 早期的二次污染控制技术，主要是应用石灰干粉与热烟气直接接触反应的干法烟气净化工艺，因其石灰利用率低，污染物净化率 50~60%，难以满足日益严格的烟气排放标准。 目前常用的烟气净化系统，主要采用半干法和湿法烟气净化工艺。 干法工艺 干法净化烟气对污染物的去除效率相对较低，为了有效控制酸性气态污染物 13 的排放，必须增加固态吸收剂在烟气中的停留时间，保持良好的湍流度，使吸收剂的比表面积足够大。 干法净化所用的吸收剂以 Ca(0H)2粉末居多。 干法净化的工艺组合形式一般为吸收剂通过管道喷射，并辅以后续的高效除尘器。 在烟气进入袋式除尘器的烟道上，设有硝石灰和活性碳喷入口，喷入 Ca(0H)2粉末和活性碳粉末。 喷入 Ca(0H)2粉末的目的在于去除烟气中的酸性气体，使得 HCl 和 S02排放浓度达到国家标准。 喷入活性碳粉末用以去除烟气中的重金属和二噁英、呋喃。 有害气体二噁英、呋喃是在焚烧垃圾过程和化学反应中产生的。 残留的二噁英、呋喃在进入除尘器前，被多孔且吸附力较强的活性炭所吸附。 干法净化的显著优点是反应产物为固态，可直接进行最终的处理，而无需像湿法净化工艺那样，要对净化产物进行二次处理。 干法净化烟气系统的缺点是对污染物的去除效率比湿法烟气处理系统要低，吸收剂的消耗量比湿法要大。 干法工艺流程 图如图 33所示： 图 33 :干法工艺流程图 湿法工艺 早期在一些发达国家湿法的应用比例较高，利用碱性物质作为吸收剂可使酸性气态污染物得以高效净化。 湿法净化可以分一段或二段完成，净化设备有吸收塔（填料塔、筛板塔）和文丘里洗涤器等。 目前的湿式石灰石膏法脱硫技术是世界上最普及的湿式烟气脱硫技术。 湿式烟气脱硫技术，具有装置性能高、造价低、设备结构简单、维修方便和节约能源等优点。 例如液柱式吸收塔，烟气从塔下部进入，与吸收液接触反应，使烟气净化后，经除雾器排到系统外。 吸收液从设置在塔底部向上喷出，与烟 气发生气液接触后，使之净化。 液柱塔只在塔底部设置喷管，结构极为简单且维修方便，可根据锅炉负荷变化，改变循环泵的台数，来 14 调节液柱高度，进行节能运转。 其优点为，高性能、易维修、节能和小型化。 它能对含 HCl 和 SOx 等酸性气体的烟气进行有效的净化。 该装置主要由制浆系统、反应塔系统、产物处理系统、烟气系统、水系统和控制系统组成。 液柱塔能有效地防止系统运行中的结垢和堵塞，并且大大降低了系统的阻力，它还具有技术成熟、系统运行稳定、安全可靠、投资和运行费用低、脱硫率高和对锅炉负荷变化适应性强等优点。 这种工艺的缺点是需要对液 态反应生成物做进一步处理，工艺流程较复杂，成套设备占地面积大，投资和运行费用较高。 半干法工艺 半干法烟气净化系统是介于湿法和干法之间的一种工艺，它具有净化效率高且无需对反应产物进行二次处理的优点。 该工艺对操作水平要求较高，需要长时间地实践积累，才能达到良好的效果。 烟气必须要有足够长的停留时间，才可以使化学吸收反应完全，以达到高效去除污染物的目的。 同时使反应生成物所含水份充分蒸发，最终以固态形式排出。 因此停留时间是半干法净化反应塔设计中非常重要的参数。 另外，净化反应塔进出口的温差直接影响到 反应产物形态和酸性气体的去除效率。 除停留时间和温差两个因素外，吸收剂的粒度、喷雾效果等，对整个净化工艺也有较大的影响。 实际操作过程中，对上述影响因素都有严格要求，否则，可能会导致整个工艺的失败。 半干法反应塔与后续的袋式除尘器相连，构成了半干法净化工艺系统。 半干法烟气净化处理系统主要是去除烟气中的固体颗粒、硫氧化物、氯化氢、重金属 (Hg、 Pb、 Cr)、二噁英及呋喃等有害物质，以达到烟气排放的标准。 半干法烟气净化系统通常由反应塔、旋风分离器、返料器、布袋除尘器、制浆装置等设备组成。 粉状的石灰加入一定量的 水，形成石灰浆液，通过泵加压喷入半干法净化反应器，完成对气态污染物的净化。 反应塔有上喷和下流两种型式。 在下流式反应剂浆液以雾滴的形式，从喷枪侧面的小孔喷出，由于雾化后的雾滴具有很大的比表面积，保证了吸收剂与烟气的充分接触，使烟气中的酸性气体得以去除。 浆液中的水分在高温烟气的作用下蒸发，残余物则以固态的形式从反应塔底部排出。 携带有大量颗粒物的烟气从反应塔排出后，进入布袋除尘器，净化后的烟气自烟囱排入大气。 活性炭喷射器布置在布袋除尘器前的 烟道内。 活性碳在烟道内与烟气强烈混合吸附一定量的污染物，但未达到饱和，随后再与烟气一起进入布袋式除尘器停留在滤袋上，与缓慢通过的烟气继续接触，最终达到对烟气中的重金属和二噁英（ PCDD）及呋喃（ PCDF）等污染物的吸附净化。 半干式脱硫率为 ~% 15 除尘效率大于 %。 由于结构简单、转动部件少，所以维护简单，运转成本低廉，可适用于不同的炉型，例如垃圾焚烧炉，燃煤锅炉等。 这种净化装置的缺点是对自控水平要求高。 另外对喷嘴的要求也高，不但雾化效果要好，而且要抗腐、蚀耐磨损、且不易堵塞。 综上所述，半干 法烟气处理系统与湿法和干法烟气处理系统相比较，半干法的最大优点是，充分利用了烟气中的余热使浆液中的水分蒸发，反应产物以干态固体的形式排出，避免了湿式洗涤器净化过程中的废水处理问题，因而大量运用于生活垃圾焚烧烟气中气态污染物的净化。 半干法以浓度约为 10~20%的 Ca(0H)2浆液为净化吸收剂，石灰的循环利用使吸收剂的利用率进一步提高。 半干法具有设备成本低、运转成本低、净化效率高、维护简单、且无需对反应产物进行二次处理等优点。 半干法工艺流程图如图 34 所示： 图 34 :半干法工艺流程图 烟气净化装置 生活垃圾焚烧炉的烟气净化装置是一种分别设有石灰干粉与水喷射、石灰浆喷射及活性炭喷射的系统，从而可自动启用和调整以石灰干粉与水喷射和，或石灰浆的喷射去除烟气中的酸性气体、有毒气体和粉尘的烟气净化装置。 它包含带烟气进口、排渣口、石灰干粉的喷口、烟气出口的反应塔和依次连接在烟气出口上的预除尘器、布袋除尘器、引风机。 其特征是，反应塔在文丘里管扩散段上还设有水和浆液以及雾化空气的喷口、在布袋除尘器之前设有活性炭混合器，及热电偶和酸性气体检测仪。 从而使本发明装置能适应生活垃圾焚烧烟气的负荷大幅 16 度 且频繁波动、运行故障少、应对故障的能力强，还能在烟气排放指标合格的同时，具有运行成本低、装置的使用寿命较长等特点。 烟气净化装置如图 35 所示： 图 35 烟气净化装置及流程 17 4 我国应用垃圾焚烧发电实例 成都洛带垃圾发电有限公司 1998 年浙江大学热能研究所与杭州锦江集团将联合开发的此项技术应用到余杭成都洛带垃圾发电厂，把余杭成都洛带垃圾发电厂原有的一台 35t/h 链条锅炉改造为垃圾流化床焚烧炉。 流化床燃烧技术是本世纪六十年代迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。 它利用炉内燃料的充分流动、混合，达到高 效燃烧。 我国在利用流化床燃烧技术燃用低热值燃料方面处于国际领先水平。 特别是浙江大学热能工程研究所多年来进行废弃物 (如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等 )的研究开发和应用。 成功开发出流化床城市生活垃圾焚烧技术，可实现高效清洁燃烧。 采用硫化燃烧技术焚烧垃圾的优点主要表现在一下几方面： （ 1）操作方便 ,运行稳定。 由于流化床床料为石英沙或炉渣 ,蓄热量大 ,因而避免了床的急冷急热现象燃烧稳定。 垃圾的干燥、着火、燃烧几乎同时进行 ,无需复杂的调整 ,燃烧控制容易 ,易于实现自动化和连续燃烧。 （ 2）设备寿命长。 炉内没有机械运动 部件，使用寿命长。 （ 3）可采用全面的防二次污染的措施。 对焚烧时产生的有害物质进行处理，在不增加太多投资的前提下，可将 NOX、 SO2等气体排放控制在国家标准一下，炉渣呈干态排出，便于炉渣的综合利用。 （ 4）流化床焚烧炉由于炉内燃烧强度和传热强度高，相同垃圾处理量的流化床焚烧炉和炉排炉相比体积要小，故而投资小，适应于大型化发展。 （ 5）燃料适应性广，可燃烧高水分、低热值、高灰分的垃圾，床内混合均匀，燃尽度高，使垃圾容积大大减少，特别适应于垃圾热值随季节变化很大的特点。 18 5 热工检测及控制 控制水平 为保 证垃圾焚烧发电厂及渗滤液处理厂安全、经济运行，将采用可靠、实用、先进的控制系统，以满足工艺所必须的运行、控制、监视及实时在线管理功能。 全厂主要生产车间采用一套分散控制系统（ DCS）进行集中自动控制，且系统具有扩展能力和接口，能满足电厂扩建的要求。 在各辅助生产车间（烟气处理、垃圾吊、渣吊、化水及渗滤液处理厂等），设有单独的可编程逻辑控制器（ PLC），DCS 的通讯。 分散控制系统的基本任务是实现垃圾焚烧、烟气处理、热能利用及渗滤液处理的高度自动化，因此有必要建 立一个高水平、高可靠性、高性能价格比的分散控制系统实现生产过程的自动控制和管理，从而获得全厂一体化高度的自动化水平。 对焚烧炉、汽机、除氧给水、循环水等系统的监视、操作和控制 ,都将在集中控制室的操作员站中实现。 焚烧炉、汽机的起动、停机、正常运行和故障情况的处理 ,只需有少量的现场人员配合在集中控制室里就能实现。 焚烧炉、汽机和有关的辅助系统集中控制； 在不同的起停运行方式中，借助于功能子组级的顺序控制可以实现相应辅机组的启动、停机和运行。 分散控制系统 整个垃圾焚烧发电厂的生产过程，采用分散控制系统 (DCS)在中央控制室进行集中监视和控制渗滤液处理厂的控制系统与 DCS 系统通讯。 分散控制系统构成 该分散控制系统主要由操作员站 (OS)、工程师站 (ES)、控制站 (AS)、分布式I/O 和数据 组成。 过程控制级 （ 1）控制站 每套控制站都采用冗余设计，带有冗余的中央处理器 (CPU)、冗余的电源模块以及冗余的通讯网络。 AS417 系列控制站具有自动同步功能 ,采用不同于周期同步、特定时间同步的先进的事件驱动同步技术。 冗余的控制站安装在一个紧凑型机架上，紧凑型机架采用分立式的背板总线，使电源、通讯卡件及 CPU 仍然被分成两个独立部分。 控制站在运行过程中可以更换所有组件，更换 CPU 时， 19 系统可将新安装的 CPU，自动同步为当前状态。 控制站和上一级系统之间的通讯将采用冗余配置的光纤环网， CPU 和 /或通讯总线的损坏均不会影响系统的正常运行。 设备自带的控制器通过。