活性炭給料系統(tǒng)改進(jìn)

（大理三峰再生能源發(fā)電有限公司，云南 大理 671200）

焚燒技術(shù)成為近年來(lái)解決垃圾污染問(wèn)題的新趨勢(shì)和新熱點(diǎn)。由于垃圾成分具有復(fù)雜性、多樣性和不均勻性特點(diǎn)，垃圾在焚燒過(guò)程中會(huì)發(fā)生許多種類的化學(xué)反應(yīng)，生成各種氣體污染物。焚燒產(chǎn)生SO2、NOx、CO、CO2、CHL、二噁英和粉塵等大氣污染物。為實(shí)現(xiàn)對(duì)所有污染物的達(dá)標(biāo)排放，各成分污染物在排放前都必須通過(guò)相應(yīng)的環(huán)保工藝進(jìn)行控制和處理。二噁英為垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的重要污染物之一?；钚蕴渴侨コ裏煔饨M分中二噁英的重要吸附物料，只有確保活性炭給料系統(tǒng)設(shè)備連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，才能保證煙氣組分中二噁英充分地被吸附并實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。因?yàn)樵钚蕴肯到y(tǒng)存在弊端，為了確保設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，滿足環(huán)保的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)二噁英的達(dá)標(biāo)排放，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

1 原活性炭給料系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)和控制方式

1.1 改進(jìn)前活性炭給料系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)

改進(jìn)前活性炭給料系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 改進(jìn)前活性炭給料系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

活性炭倉(cāng)：存儲(chǔ)活性炭物料，倉(cāng)體上裝設(shè)稱重系統(tǒng)，對(duì)倉(cāng)內(nèi)的活性炭進(jìn)行計(jì)量。

旋轉(zhuǎn)閥：將活性炭倉(cāng)內(nèi)的活性炭卸到給料圓盤(pán)。

給料圓盤(pán)：給料圓盤(pán)上裝設(shè)了1 臺(tái)攪拌電機(jī)，對(duì)整個(gè)圓盤(pán)內(nèi)活性炭進(jìn)行攪拌，并使活性炭處于松散狀態(tài)后輸送。給料圓盤(pán)上裝設(shè)的2 臺(tái)給料電機(jī)分別對(duì)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(duì)應(yīng)1#給料系統(tǒng)。1#活性炭噴射風(fēng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)閥、給料圓盤(pán)、1#給料電機(jī)共四臺(tái)設(shè)備組成順序啟動(dòng)、逆序停止的啟停方式供給活性炭，其中下料旋轉(zhuǎn)閥、1#給料變頻電機(jī)與中控上位機(jī)DCS系統(tǒng)之間形成開(kāi)環(huán)控制。②對(duì)應(yīng)2#給料系統(tǒng)。2#活性炭噴射風(fēng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)閥、給料圓盤(pán)、2#卸料電機(jī)共四臺(tái)設(shè)備組成順序啟動(dòng)逆停的啟停方式供給活性炭，其中下料旋轉(zhuǎn)閥、2#給料變頻電機(jī)與中控上位機(jī)DCS 系統(tǒng)之間形成開(kāi)環(huán)控制。

2 原系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

2.1 系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)在線檢修設(shè)備困難

由于給料圓盤(pán)、攪拌電機(jī)、1#卸料電機(jī)和2#卸料電機(jī)在結(jié)構(gòu)上屬于整體設(shè)備。給料圓盤(pán)沒(méi)有將1#給料系統(tǒng)和2#給料系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立分開(kāi)。當(dāng)1#卸料電機(jī)或2#卸料電機(jī)出現(xiàn)故障、下料不連續(xù)、下料波動(dòng)大等不能正常供給活性炭的情況發(fā)生時(shí)，為了確保設(shè)備的正常運(yùn)行，檢修人員只能簡(jiǎn)單地在1#、2#給料系統(tǒng)之間進(jìn)行切換處理；當(dāng)設(shè)備切換后系統(tǒng)給料還不能恢復(fù)正常時(shí)，檢修人員就只能停運(yùn)整個(gè)給料系統(tǒng)設(shè)備，此時(shí)，設(shè)備的故障影響面擴(kuò)大。

2.2 下料量波動(dòng)大

原系統(tǒng)設(shè)備中活性炭的輸送量雖然可通過(guò)改變卸料電機(jī)運(yùn)行頻率來(lái)控制活性炭下料量的大小，但在中控上位機(jī)DCS 設(shè)定的給料量、現(xiàn)場(chǎng)給料電機(jī)運(yùn)行頻率與實(shí)際給料量之間沒(méi)有形成閉環(huán)控制，通過(guò)加減給料電機(jī)頻率來(lái)控制活性炭下料量大小的過(guò)程控制中，實(shí)際下料量波動(dòng)較大，根據(jù)CJJ/T 212—2015《生活垃圾焚燒廠運(yùn)行監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn) 備案號(hào)1991—2015》在活性炭吸附值大于800、粒徑、水分等指標(biāo)合格時(shí)，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(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、連續(xù)、穩(wěn)定和可控的要求。

3 存在問(wèn)題的原因

如上所述，原有給料設(shè)備存在主要問(wèn)題的原因?yàn)椋孩僭O(shè)備結(jié)構(gòu)原因。給料圓盤(pán)不能將1#、2#給料系統(tǒng)完全獨(dú)立，這是在線檢修設(shè)備困難的主要原因。②控制方式原因。1#、2#給料電機(jī)的實(shí)時(shí)卸料量和中控上位機(jī)DCS 設(shè)定卸料量之間只是簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制，沒(méi)有形成閉環(huán)控制，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)1#、2#活性炭給料系統(tǒng)的給料量可調(diào)、連續(xù)和穩(wěn)定的控制要求，是系統(tǒng)下料量波動(dòng)大的主要原因。

4 對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)

4.1 為滿足環(huán)保要求，改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)以及控制方式

改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，形成完全獨(dú)立的1#、2#活性炭給料系統(tǒng)：將給料圓盤(pán)，1#、2#活性炭給料電機(jī)和攪拌電機(jī)組成的整體設(shè)備，改為1#活性炭失重秤為主體的1#活性炭給料系統(tǒng)和2#活性炭失重秤為主體的2#活性炭系給料統(tǒng)，改進(jìn)后的設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

4.2 工藝控制改進(jìn)

整個(gè)在上位機(jī)DCS 系統(tǒng)上活性炭給定量和輸出量間形成閉環(huán)控制。操作人員直接在中控室DCS 上位機(jī)監(jiān)控電腦上進(jìn)行給定量設(shè)置，DCS 系統(tǒng)將給定量范圍設(shè)為0～50 kg/h，DCS 控制系統(tǒng)將給定模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的4～20 mA 的電流信號(hào)并傳輸給失重秤控制器（IND560CF）進(jìn)行閉環(huán)控制。

圖2 改進(jìn)后的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

4.3 失重秤的結(jié)構(gòu)及主要控制原理

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

表1 IND560CF 控制器主要參數(shù)設(shè)置

傳感器將秤體上的質(zhì)量變化連續(xù)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(fù)責(zé)接收和發(fā)送失重秤的啟動(dòng)、停止及運(yùn)算信號(hào)），控制器根據(jù)稱重信號(hào)計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)秤體的質(zhì)量變化量計(jì)算出實(shí)際瞬時(shí)流量，然后與設(shè)定的目標(biāo)流量進(jìn)行比較，進(jìn)行PID 運(yùn)算后輸出4～20 mA的電流信號(hào)去改變給料電機(jī)的變頻器的輸出頻率，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速使實(shí)際給料量不斷地接近設(shè)定的目標(biāo)流量，以達(dá)到精確給料的目的。

當(dāng)稱重傳感器監(jiān)測(cè)到給料斗的質(zhì)量達(dá)到低料位設(shè)定值2 kg 時(shí)，稱重控制器發(fā)出自動(dòng)補(bǔ)料信號(hào)，此時(shí)，稱重料斗進(jìn)行快速補(bǔ)料，在補(bǔ)料期間確保下料的穩(wěn)定，下料螺桿的轉(zhuǎn)速固定在一個(gè)轉(zhuǎn)速，不做PID 調(diào)整；當(dāng)計(jì)量料斗中物料質(zhì)量達(dá)到儀表的質(zhì)量上限設(shè)定值8 kg 時(shí)，關(guān)閉補(bǔ)料信號(hào)，重新恢復(fù)PID 調(diào)節(jié)控制。恢復(fù)PID 控制后，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的流量變化，系統(tǒng)在實(shí)時(shí)跟蹤并實(shí)現(xiàn)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(bǔ)料期間的固定頻率等參數(shù)均在IND560CF 控制器中進(jìn)行設(shè)置，參數(shù)設(shè)置如表1所示。

在補(bǔ)料過(guò)程中1#或2#秤對(duì)應(yīng)的給料氣動(dòng)閥、旋轉(zhuǎn)閥順序打開(kāi)進(jìn)行補(bǔ)料；補(bǔ)料達(dá)到設(shè)定值時(shí)對(duì)應(yīng)的給料氣動(dòng)閥、旋轉(zhuǎn)閥逆序關(guān)閉停止補(bǔ)料；程序控制邏輯在新華DCS OnXDC 800 組態(tài)軟件中制作完成，如圖3 所示。

圖3 DCS 程序控制邏輯組態(tài)

5 活性炭給料系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)

使用前，仔細(xì)檢查各部件的緊固情況、各部件初始狀態(tài)位置以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，如有異物及時(shí)清除。用于生產(chǎn)的物料要求無(wú)雜物、異物，確保設(shè)備安全運(yùn)行。每班工作結(jié)束后應(yīng)及時(shí)地清除物料，原則上各部件內(nèi)不允許長(zhǎng)時(shí)間積料，以免物料結(jié)塊，進(jìn)而影響設(shè)備正常使用。

工作第一周內(nèi)應(yīng)該對(duì)各部件進(jìn)行第一次維護(hù)保養(yǎng)，檢查各緊固件有無(wú)松動(dòng)，清理軸承及軸套等轉(zhuǎn)動(dòng)部位。轉(zhuǎn)動(dòng)部位無(wú)需加注潤(rùn)滑油，之后每個(gè)月檢查1 次。各部件如果長(zhǎng)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(rùn)滑油，防止生銹。每天至少進(jìn)行1 次清理、檢查。根據(jù)物料的不同，如有必要可多次清理，定期維護(hù)時(shí)應(yīng)注意保護(hù)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(tài)），保護(hù)設(shè)備不受碰撞、擦劃。按計(jì)量檢定規(guī)程定期進(jìn)行靜態(tài)精度的檢測(cè)。

6 系統(tǒng)改進(jìn)后的使用

活性炭的給料在控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、連續(xù)和可控的要求。在監(jiān)控上位機(jī)設(shè)定下料量后可控制在0～50 kg/h 的閉環(huán)控制內(nèi)，為垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的二噁英被充分吸附、實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放奠定了良好的基礎(chǔ)條件。另外，在系統(tǒng)設(shè)備方面，改進(jìn)后的系統(tǒng)設(shè)備不僅實(shí)現(xiàn)了一用一備，而且對(duì)每臺(tái)設(shè)備的檢修都非常便捷。系統(tǒng)設(shè)備改造后，提高了活性炭對(duì)煙氣中二噁英的吸附效果，滿足了環(huán)保的要求，降低了設(shè)備的故障率，節(jié)約了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，減少了物料損耗，提升了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。