浅析垃圾电厂焚烧炉排控制系统的调试

浅析垃圾电厂焚烧炉排控制系统的调试

李颖

西北电力建设第一工程有限公司

目前，随着国民经济的持续高速发展和城市化进程加快，我国城市生活垃圾产生量增长很快，特别在东南部经济发达、人口密集、土地资源特别紧缺的地区，传统的填埋、堆肥等工艺已经不能满足日常垃圾处理的要求，而作为最具减量化、无害化和资源化优势的焚烧处理工艺成为不少城市解决垃圾围城问题的首选方案。

20世纪80年代后期，从日本引进了逆推式机械炉排焚烧炉技术，拉开了我国城市生活垃圾现代化焚烧处理的序幕。此后的20年间，又有一些不同炉型的焚烧炉相继从国外引进，国内也开发出了很多不同容量、不同工作原理的生活垃圾焚烧炉。垃圾焚烧处理在我国的应用正在稳步增长。我国生活垃圾焚烧厂的建设从 “十五”开始，进入快速发展阶段，各焚烧厂大致可分为引进设备焚烧厂、引进技术焚烧厂、国产炉排炉焚烧厂、国产流化床焚烧厂四类，但大部分是机械炉排焚烧炉。

垃圾焚烧炉排控制系统通过对垃圾焚烧炉排的控制，配合电厂实现垃圾稳定燃烧，使垃圾的处理达到无害化、减容化、资源化的目的，以改变目前单一的垃圾填埋处理方式，实现生活垃圾处理可持续发展。

现结合邯郸市资源循环利用基地生活垃圾焚烧发电项目750T/D炉型谈谈焚烧炉排控制系统。本控制系统主要配置有一台PLC控制柜和一台动力柜。两者一起布置在现场靠近锅炉炉排侧。

PLC控制柜采用德国西门子系列产品包括S7300控制器及模块 + 触摸屏的控制模式，实现整个炉排系统的自动化控制。性能特点： 1、具有工作可靠、操作简单、使用便利等优点。 2、能够通过Profibus DP通讯接受DCS远程的控制。3、该系统调试完毕后，一般我们会预先按照一般工况人工设置好参数，可以实现自动运行。在生产运行过程中，只需通过运行人员根据现场实际工况及时调整参数，便可及时调整控制效果。

动力柜中接触器、断路器、控制按钮等均采用法国施耐德系列产品，其余执行元件也均选用质量可靠的产品。一般仅在维修调试时使用操作按钮。 性能特点：1、具有工作可靠、操作简单、使用便利等优点。 2、动力柜面板上装有若干按钮，当转换开关打至“就地”时，可以使用相应的按钮操作，此时PLC不能操作该对象。当转换开关打至“程控”时，PLC可以操作该对象。

垃圾焚烧炉排控制原理

垃圾通过相关的控制和操作后，垃圾进入焚烧炉，必须经过干燥、燃烧和燃烬三个阶段，其中的有机物在高温下完全燃烧，实现垃圾稳定燃烧和彻底焚烧。生成二氧化碳气体，释放热量。而我们控制的部分就是炉排系统的动作，用以配合更好燃烧。

1、垃圾通过工作人员用垃圾吊被放到垃圾池上方的落料槽中（根据炉内燃烧情况决定放入的垃圾量），并落到一级炉排片上。

2、垃圾落在的位置应该是推料机的位置，通过对推料机的往返运动控制，选择合适的推料机停留时间才能保证均匀地给料。但是应根据不同类型的垃圾进行调整，灵活选择合适的行程也非常重要，若行程太大，一次进入炉膛的垃圾过多，造成炉温波动大，影响焚烧效果；若行程过小，则造成供料不上或缺料。

3、当垃圾被推料机送到燃烧段炉排片时，需要通过合理调整逆推炉排的间隔运行及间隔停止时间实现往返运动控制，从而使得垃圾在燃烧段充分燃烧。

4、当垃圾从燃烧段炉排落到燃烬段炉排片时，需要通过合理调整顺推炉排的间隔运行及间隔停止时间实现往返运动控制，从而使得垃圾在燃烬段完全燃烧。

5、当燃尽后的垃圾废渣落到出渣机内时，需要通过合理调整运行时间实现往返运动控制，从而使得废渣被排到废渣池。

6、当落料槽处垃圾架桥时，并且落料槽打开状态时，可以动作破桥及锁定缸破除架桥。

以750T/D炉型为例，炉排系统执行设备主要包括以下部分：1、破桥2、锁定3、落料槽 4、推料机5、逆推炉排6、顺推炉排7、出渣机8、料层调节装置9、液压站及阀台10、气动放灰系统11、润滑系统12、风门系统13、其他

破桥

破桥板上方加装了一块挡板，主要是为了防止垃圾吊抓斗撞到设备，破桥液压缸由两列液压缸组成，安装在破桥板内侧，破桥动作的初始条件是料斗门开到位、锁定缸加锁、破桥退到位。结合限位开关信号，完成进退动作。破桥动作可以一键完成，实现解锁-破桥进-破桥退-加锁功能。

推料机

液压缸由两列液压缸组成，手动模式下通过前进/后退按钮，可以选择长行程（默认方式）或短行程，结合限位开关实现进退动作。自动模式下通过设置间隔时间，也可以选择长行程（默认方式）或短行程，结合限位开关实现自动往复运动。推料机通过编码器信号比较两列油缸同步情况，可以在原位和行程2延时实现同步累积误差修正。运行人员可以根据现场工况调整参数，包括前进速度、后退速度、间隔运行时间、间隔停止时间等。

逆推炉排

液压缸由两列液压缸组成，手动模式下通过前进/后退按钮，结合限位开关实现进退动作。自动模式下通过设置间隔时间，结合限位开关实现两列油缸自动交错往复运动。运行人员可以根据现场工况调整参数，包括前进速度、后退速度、间隔运行时间、间隔停止时间等。还可以通过编码器信号观察油缸动作情况。

顺推炉排

液压缸由两列液压缸组成，手动模式下通过前进/后退按钮，结合限位开关实现进退动作。自动模式下通过设置间隔时间，结合限位开关实现两列油缸自动交错往复运动。运行人员可以根据现场工况调整参数，包括前进速度、后退速度、间隔运行时间、间隔停止时间等。还可以通过编码器信号观察油缸动作情况。

出渣机

液压缸由两列液压缸组成，手动模式下通过前进/后退按钮，结合限位开关实现进退动作。自动模式下通过设置间隔时间，结合限位开关实现自动往复运动。运行人员可以根据现场工况调整参数，包括前进速度、后退速度、间隔时间等。

料层调节装置

液压缸由两列液压缸组成，单独模式下通过角度增大/减小按钮，结合限位开关实现单列油缸进退动作。同步模式（默认方式）下，结合限位开关两个料层挡板角度同时增加或减小。可以通过编码器信号观察油缸动作情况。

液压站及阀台部分

1、本系统设有2台主泵，1用1备。吸油蝶阀须提前打开，主泵采用Y/Δ启动，转换时间(约10秒)由动力柜中时间继电器调整。主泵加载动作由程序自动完成。2台主泵不允许同时开，有电气联锁保护。如有报警解决故障后请先复位。2、本系统设有2台辅助油泵。滤油泵运行可对液压油进行循环过滤。循环冷却泵运行可以冷却油箱温度。但是一般情况通过冷却水电磁阀已经能满足运行要求。当选择自动时，系统会在油温高于46度时自动打开冷却进水阀。3、当油温高于60度或油位低于330毫米时，系统给出相应报警；当油温高于65度或油位低于247毫米时，系统自动停所有油泵。4、液压站出口液压平时正常维持在12Mpa。

液压站及阀台部分

此系统共有两个阀台包括落料槽/破桥/锁定/推料/逆推阀台、料层调节/顺推/出渣阀台。 落料槽/破桥/锁定/推料/逆推阀台布置有开关量控制设备（ 24V/1.5A ）包括落料槽开电磁铁及关电磁铁、破桥锁定电磁铁及解锁电磁铁、破桥下降电磁铁及上升电磁铁；模拟量控制设备（±0.5~±10V/1mA）包括推料器运动控制阀、逆推炉排1控制阀、逆推炉排2控制阀。PLC提供0~10V信号，通过比例放大器转换后输出到控制阀。料层调节/顺推/出渣阀台布置有开关量控制设备（ 24V/1.5A ）包括出渣机进电磁铁及退电磁铁、料层调节1进电磁铁及退电磁铁、料层调节2进电磁铁及退电磁铁；模拟量控制设备（±0.5~±10V/1mA）包括顺推炉排1控制阀、顺推炉排2控制阀。 PLC提供0~10V信号，通过比例放大器转换后输出到控制阀。

润滑系统

主要由润滑油泵及油管路组成。主要是定期对液压缸起到润滑作用。润滑系统的控制形式可以分为手动和自动。

选择手动模式时，通过操作启停按钮实现润滑泵启动和停止。

选择自动模式时，必须预先设定：每次润滑时间、润滑周期时间。注意，每次润滑时间单位是：秒；润滑周期时间是：分钟。系统会根据设置的时间进行自动启动和停止润滑泵的操作。注：如有报警解决故障后请先复位。

风门系统部分

风门系统包括一个顺推风门和四个逆推风门。

1、顺推风门安装于顺推段炉排下方管道上。控制方式是模拟量控制， 必须预先设置好调节速度即顺推风门调节时的变化快慢（0-100）。在控制开度栏直接填入需要的开度，即可实现开度控制。

2、逆推风门安装于逆推炉排位置，由执行机构带动风室内的机械轴开关挡板。逆推风门的调节控制以2#风门为主调节，1#、3#、4#风门与其相匹配。

当在手动模式情况下，选择单独调节，则可以对各个风门挡板单独开关，选择同步调节，则1#、3#、4#风门和2#风门可一起联动。当各风门开到最大位置或关到最小位置时停止动作。

当在自动模式情况下，必须设定以下参数:氧量上下限(如10-12.5%),采样比较时间,调节宽度时间。系统接受氧量测量仪(氧化锆)的反馈信号，与设定值比较，如氧量低于下限值(6％)一段时间(可设为20秒)，PLC将信号传给调风系统，开大风门的开度，持续一段时间后如仍达不到下限值，则风门继续开大，直到满足要求。反之，当氧量高于上限值(10％)，调风系统将减小风门的开度，达到设定值为止。 由于国内垃圾炉燃烧工况不稳定，所以一般选择选择手动调节为宜。 注：如有报警解决故障后请先复位。

密封风机

一般为功率3KW，安装在逆推炉排液压缸一侧。在启炉的时候，手动启动风机，要一直长期运行，停炉的时候再停止风机。注：如有报警解决故障后请先复位。

料层冷却风机

一般为功率2.2KW，安装在料层调节装置液压缸一侧即逆推炉排段尾部处。在启炉的时候，炉温大于80度时系统自动启动风机，低于80度自动停止。由于炉子正常运行时温度肯定大于80度，所以相当于启炉时启动风机，停炉时再停止风机。注：如有报警解决故障后请先复位。

本控制系统对炉排液压设备自动控制方式，除了间隔时间之外，还有炉温控制、蒸发量控制等。但是由于我国国内的生活垃圾低热值、水分高、成分复杂且没有经过分捡，所以另外两种控制方式无法正常投运，一般垃圾电厂都采用简单实用的间隔时间控制方式。

垃圾焚烧发电的炉排控制系统仍然会在调试过程中不断的完善，希望能够更好地为垃圾无害处理做出我们的一份贡献！同时也希望生活垃圾焚烧发电行业能健康发展！