CN110762534A - 一种固废及生物质直燃耦合利用***及工艺 - Google Patents

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曾方
蔡芳龙
张国进
沈一新
候林海
陈金铭
邓良富
赖建梅
李贵
陈永新
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Abstract

本发明提出一种固废及生物质直燃耦合利用***及工艺，掺烧废料进入掺烧生产线后，先送至破碎机破碎，再被发送器的罗茨风机产生的风压吹入锅炉入料口进行焚烧，所述风压由罗茨风机出风口处的电动执行器调节；锅炉入料口处设有气动执行器以控制入料口的启闭；直燃耦合利用***以PLC连至罗茨风机、链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器，PLC与锅炉DCS***以硬接线连接，检测皮带机工况并使之安全运行，以温度传感器、压力传感器监测入料口工况，并根据锅炉工况对链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器、罗茨风机实施直燃耦合控制方案；本发明能较好地控制废料焚烧的进料作业，使垃圾废料焚烧时热量能更稳定地作为锅炉热源使用。

Description

一种固废及生物质直燃耦合利用***及工艺
技术领域
本发明涉及垃圾废料处理技术领域，尤其是一种固废及生物质直燃耦合利用***及工艺。
背景技术
生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。生物质能是可再生能源的重要组成部分，生物质能的高效开发利用，对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用。
固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。城市固废一般分为以下几类：1.城市生活垃圾；2.一般工业固体废物；3.生活污泥。固体废物在一定的条件下会发生化学、物理或生物的转化，对周围的环境产生一定的影响，如果采取的处理方法不当，有害物即将通过水、气、土壤、食物链等途径污染环境与危害人体健康。
焚烧技术是指废物中的可燃物在焚烧炉中与氧进行燃烧的过程。它的技术特点是处理量大、减容性好、无害化程度高，并且有热能回收，因此这是一种很有前景的处理技术。焚烧法的优点是可以处理各种不同性质的废弃物，焚烧后可减少废物体积90%(取决于其灰份的不同而不同)，便于填土处理。
以垃圾废料焚烧时的热量作为锅炉热源，可起到废物利用的效果，但由于垃圾废料的热值并不稳定，如何更好地把垃圾废料焚烧时的热量作为锅炉热源使用，是一个研究方向，本发明把工业固体废物和生物质作为掺烧废料与燃煤一起输入锅炉，作为锅炉的热源燃料使用。
发明内容
本发明提出一种固废及生物质直燃耦合利用***及工艺，能较好地控制垃圾废料焚烧时的进料作业，使垃圾废料焚烧时热量能更稳定地作为锅炉热源使用。
本发明采用以下技术方案。
一种固废及生物质直燃耦合利用***，可针对掺烧废料包括工业固态废料及生物质的掺烧生产线进行一体化、自动化、智能化管理，所述掺烧废料进入掺烧生产线后，先经链板机送至破碎机破碎，再经皮带机到达发送器后，被发送器的罗茨风机产生的风压吹入锅炉入料口进行焚烧，所述风压由罗茨风机出风口处的电动执行器调节；所述锅炉入料口处设有气动执行器以控制入料口的启闭；所述直燃耦合利用***以PLC连至罗茨风机、链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器，所述PLC与锅炉的DCS***以硬接线连接，以皮带跑偏开关、拉伸开关、断链开关检测皮带机工况并使之安全运行，同时以温度传感器、压力传感器监测入料口工况，并根据锅炉工况对掺烧生产线内的链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器、罗茨风机实施相关的直燃耦合控制方案。
所述直燃耦合控制方案包括设备远程单操方案、顺控连锁方案、无扰停运方案、锅炉保护方案。
所述设备远程单操方案中，PLC可对罗茨风机、链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器中的任一设备进行独立控制。
所述顺控连锁方案中，链板机为后端的破碎机的前端设备，破碎机为后端的皮带机的前端设备，皮带机为后端的气动执行器的前端设备，电动执行器为后端的气动执行器的前端设备；当后端设备故障时，PLC控制前端设备及时进行联动作业，所述联动作业包括停止运行。
所述无扰停运方案中，PLC以温度传感器、压力传感器监测锅炉入料口工况，若锅炉入料口温度超出300°C~500°C的安全阈值范围，锅炉压力超过50kpa~100kpa的安全阈值范围，则PLC判定送料管路不通畅，立即顺序停止皮带机、破碎机、链板机的运行，同时保持罗茨风机、电动执行器的工作，并使气动执行器维持入料口开启。
所述锅炉保护方案中，当炉膛发生BT故障（锅炉跳闸）或MFT故障（锅炉主燃料跳闸）时，故障信号从DCS***经硬接线送至PLC，PLC经逻辑触发模块联动迅速关闭入炉气动执行器并停运掺烧生产线的所有设备。
所述锅炉保护方案中，若锅炉的DCS***的保护按钮被触发，则触发信号通过硬接线传送至PLC，PLC经逻辑触发模块联动迅速关闭入炉气动执行器并停运掺烧生产线的所有设备。
在掺烧废料的送料方向上，所述罗茨风机设于电动执行器之前。
所述皮带机处设有皮带秤。
所述皮带机的输送面与电磁式除铁器紧邻以去除破碎后掺烧废料中的金属件；所述锅炉所需的主要燃料为以燃煤输送带输入的燃煤，当掺烧废料经破碎机处理后的掺烧颗粒尺寸小于阈值时，所述燃煤输送带向锅炉输入燃煤与掺烧颗粒的混合物。
本发明可有效、便利的调控固废及生物质直燃耦合作业，同时利用程控***，可将该***与锅炉主***能够稳定、安全、有效的相结合。
本发明中，由于可使链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器进行互锁控制，在后端设备故障时，前端设备立即停止运行，从而有效地防止了在废料在送料通道处的堆积，能有效避免因废料堆积造成的锅炉入料波动，从而保障了锅炉工况稳定。
本发明中，由于先以破碎机把废料破碎为可被罗茨风机吹动的小颗料，再由罗茨风机把小颗料废料吹入锅炉焚烧，从而实现了以风力对废料颗料的筛选，只让风力能吹动的废料颗料进入锅炉，从而避免了大颗料废料进入锅炉影响锅炉焚烧作业的现象发生。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的示意图；
附图2是掺烧废料以气动方式输入锅炉时的流程示意图；
附图3是掺烧废料以掺入燃煤方式输入锅炉时的流程示意图；
附图4是链板机与破碎机处的示意图；
附图5是气动方式输入掺烧废料的示意图；
图中：1-链板机；2-破碎机；3-气动执行器；4-锅炉；5-皮带机；6-罗茨风机；7-发送器；8-电动执行器；9-燃煤输送带。
具体实施方式
如图1所示，一种固废及生物质直燃耦合利用***，可针对掺烧废料包括工业固态废料及生物质的掺烧生产线进行一体化、自动化、智能化管理，所述掺烧废料进入掺烧生产线后，先经链板机1送至破碎机2破碎，再经皮带机5到达发送器7后，被发送器的罗茨风机6产生的风压吹入锅炉入料口进行焚烧，所述风压由罗茨风机出风口处的电动执行器8调节；所述锅炉入料口处设有气动执行器3以控制入料口的启闭；所述直燃耦合利用***以PLC连至罗茨风机、链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器，所述PLC与锅炉4的DCS***以硬接线连接，以皮带跑偏开关、拉伸开关、断链开关检测皮带机工况并使之安全运行，同时以温度传感器、压力传感器监测入料口工况，并根据锅炉工况对掺烧生产线内的链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器、罗茨风机实施相关的直燃耦合控制方案。
所述直燃耦合控制方案包括设备远程单操方案、顺控连锁方案、无扰停运方案、锅炉保护方案。
所述设备远程单操方案中，PLC可对罗茨风机、链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器中的任一设备进行独立控制。
所述顺控连锁方案中，链板机为后端的破碎机的前端设备，破碎机为后端的皮带机的前端设备，皮带机为后端的气动执行器的前端设备，电动执行器为后端的气动执行器的前端设备；当后端设备故障时，PLC控制前端设备及时进行联动作业，所述联动作业包括停止运行。
所述无扰停运方案中，PLC以温度传感器、压力传感器监测锅炉入料口工况，若锅炉入料口温度超出300°C~500°C的安全阈值范围，锅炉压力超过50kpa~100kpa的安全阈值范围，则PLC判定送料管路不通畅，立即顺序停止皮带机、破碎机、链板机的运行，同时保持罗茨风机、电动执行器的工作，并使气动执行器维持入料口开启。
所述锅炉保护方案中，当炉膛发生BT故障（锅炉跳闸）或MFT故障（锅炉主燃料跳闸）时，故障信号从DCS***经硬接线送至PLC，PLC经逻辑触发模块联动迅速关闭入炉气动执行器并停运掺烧生产线的所有设备。
所述锅炉保护方案中，若锅炉的DCS***的保护按钮被触发，则触发信号通过硬接线传送至PLC，PLC经逻辑触发模块联动迅速关闭入炉气动执行器并停运掺烧生产线的所有设备。
在掺烧废料的送料方向上，所述罗茨风机设于电动执行器之前。
所述皮带机处设有皮带秤。
所述皮带机的输送面与电磁式除铁器紧邻以去除破碎后掺烧废料中的金属件；所述锅炉所需的主要燃料为以燃煤输送带9输入的燃煤，当掺烧废料经破碎机处理后的掺烧颗粒尺寸小于阈值时，所述燃煤输送带向锅炉输入燃煤与掺烧颗粒的混合物。
所述破碎机处还设有除尘装置以消除废料破碎过程中的扬尘。
实施例1：
当锅炉运行时，若监控人员确认本***出现故障，且对锅炉工况严重影响且无法调控时，将可按下锅炉的DCS***保护按钮，信号通过硬接线传送至固废及生物质直燃耦合利用程控***，本***的PLC逻辑触发模块联动迅速关闭入炉气动执行器并停运所有设备，实现保护功能。
本例中，废料是与燃煤煤粉同步输入锅炉的，当本***的PLC逻辑触发模块联动迅速关闭入炉气动执行器并停运所有设备时，燃煤煤粉继续输入锅炉，以使锅炉不停机。
实施例2：
当工业废料中出现热值不稳定的废料，使固废及生物质直燃耦合利用***对炉膛压力冲击造成大的影响，在废料输送过程中温度超过300°C~500°C、压力超过50kpa~100kpa，本***立即进行无扰停运作业，无扰停运作业为依次停止皮带机、破碎机、链板机，保持罗茨风机运行，电动和气动执行器开启。
实施例3：
在工业废料掺烧时，以3套（2用1备）直燃耦合利用***进行焚烧处理，每套配置进料链板机、一级破碎机、出料皮带机、除铁器。单套破碎***设计出力≥12t/h；单套气力输送***配置输送皮带机、称重装置、4台罗茨风机（3用1备，采用母管制配风输送）、发送器及2根输送管路，输送***单管设计出力6t/h；两套主用***的锅炉可切换掺烧。
三套***的运行控制方式采用操作站集中控制，实现***输送所有工艺设备模拟量控制功能、顺序控制功能、保护联锁功能、现场电气设备的运行状态和事故报警等功能控制。
操作站中，上位PLC控制柜与锅炉集控DCS进行通讯，向锅炉集控DCS传送数据，并接受来自集控DCS的保护信号，同时就地设置视频监控，监视整个***运行情况，称重信号传至PLC与集控DCS，运行人员根据工况及就地情况来调整掺烧量。

Claims (10)

1.一种固废及生物质直燃耦合利用***，可针对掺烧废料包括工业固态废料及生物质的掺烧生产线进行一体化、自动化、智能化管理，其特征在于：所述掺烧废料进入掺烧生产线后，先经链板机送至破碎机破碎，再经皮带机到达发送器后，被发送器的罗茨风机产生的风压吹入锅炉入料口进行焚烧，所述风压由罗茨风机出风口处的电动执行器调节；所述锅炉入料口处设有气动执行器以控制入料口的启闭；所述直燃耦合利用***以PLC连至罗茨风机、链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器，所述PLC与锅炉的DCS***以硬接线连接，以皮带跑偏开关、拉伸开关、断链开关检测皮带机工况并使之安全运行，同时以温度传感器、压力传感器监测入料口工况，并根据锅炉工况对掺烧生产线内的链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器、罗茨风机实施相关的直燃耦合控制方案。
2.根据权利要求1所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：所述直燃耦合控制方案包括设备远程单操方案、顺控连锁方案、无扰停运方案、锅炉保护方案。
3.根据权利要求2所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：所述设备远程单操方案中，PLC可对罗茨风机、链板机、破碎机、皮带机、气动执行器、电动执行器中的任一设备进行独立控制。
4.根据权利要求2所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：所述顺控连锁方案中，链板机为后端的破碎机的前端设备，破碎机为后端的皮带机的前端设备，皮带机为后端的气动执行器的前端设备，电动执行器为后端的气动执行器的前端设备；当后端设备故障时，PLC控制前端设备及时进行联动作业，所述联动作业包括停止运行。
5.根据权利要求2所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：所述无扰停运方案中，PLC以温度传感器、压力传感器监测锅炉入料口工况，若锅炉入料口温度超出300°C~500°C的安全阈值范围，锅炉压力超过50kpa~100kpa的安全阈值范围，则PLC判定送料管路不通畅，立即顺序停止皮带机、破碎机、链板机的运行，同时保持罗茨风机、电动执行器的工作，并使气动执行器维持入料口开启。
6.根据权利要求2所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：所述锅炉保护方案中，当炉膛发生BT故障（锅炉跳闸）或MFT故障（锅炉主燃料跳闸）时，故障信号从DCS***经硬接线送至PLC，PLC经逻辑触发模块联动迅速关闭入炉气动执行器并停运掺烧生产线的所有设备。
7.根据权利要求2所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：所述锅炉保护方案中，若锅炉的DCS***的保护按钮被触发，则触发信号通过硬接线传送至PLC，PLC经逻辑触发模块联动迅速关闭入炉气动执行器并停运掺烧生产线的所有设备。
8.根据权利要求1所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：在掺烧废料的送料方向上，所述罗茨风机设于电动执行器之前。
9.根据权利要求1所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：所述皮带机处设有皮带秤。
10.根据权利要求1所述的一种固废及生物质直燃耦合利用***，其特征在于：所述皮带机的输送面与电磁式除铁器紧邻以去除破碎后掺烧废料中的金属件；所述锅炉所需的主要燃料为以燃煤输送带输入的燃煤，当掺烧废料经破碎机处理后的掺烧颗粒尺寸小于阈值时，所述燃煤输送带向锅炉输入燃煤与掺烧颗粒的混合物。
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