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森蘭變頻器在垃圾焚燒發電廠的應用

項目背景:某能源有限公司主體是BOT項目,是一座引進國際先進環保技術建設而成的現代化垃圾焚燒發電廠和垃圾滲濾液處理廠。該廠位于中山市黃圃鎮吳欄村烏珠山旁,占地面積約80000平方米,建筑面積約23000平方米,裝機容量2×1.2萬千瓦,日處理垃圾1000噸、垃圾滲濾液450噸,年發電超1億度,總投資6億元人民幣。

1、垃圾焚燒發電簡介

垃圾焚燒發電廠由垃圾接受系統、垃圾焚燒系統、余熱鍋爐DCS系統及其輔助設備、汽輪發電機及其輔助設備、煙氣處理系統、灰渣處理系統、污水收集系統、燃油輔助系統以及吸收自動控制系統等九大系統組成,配備氨水噴入裝置,能有效降低NOX含量,煙氣排放達歐洲標準,

某公司是爐排焚燒爐-余熱鍋爐焚燒處理生活垃圾后產生蒸汽進行發電。爐排焚燒爐是垃圾通過進料斗進入傾斜向下的爐排(爐排分為干燥區、燃燒區、燃盡區),由于爐排之間的交錯運動,將垃圾向下方推動,使垃圾依次通過爐排上的各個區域(垃圾由一個區進入到另一區時,起到一個大翻身的作用),直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進入并與垃圾混合;高溫煙氣通過鍋爐的受熱面產生熱蒸汽,同時煙氣也得到冷卻,最后煙氣經煙氣處理裝置處理后排出。爐排的材質要求和加工精度要求高,要求爐排與爐排之間的接觸面相當光滑、排與排之間的間隙相當小。另外機械結構復雜,損壞率高,維護量大。爐排爐造價及維護費用高,

垃圾焚燒發電廠是一項再生能源與環保技術支撐的環境保護工程,生活垃圾焚燒發電后產生的爐渣、灰以及垃圾滲瀝液等均得到有效利用和處理,實現了生活垃圾無害化、減量化、資源化處理的零突破,垃圾圍城狀況得到了有效改善。

2、變頻調速技術的應用

2.1 焚燒引起的二次污染

以爐排式垃圾焚燒為例,其最大缺點是容易導致二次劇毒污染物二惡英的產生。垃圾中含有苯環的有機物,它與含氯物質(如塑料)在400~600℃高溫下產生的揮發性物質,在煙氣中易合成為二惡英,即四氯二苯。爐排焚燒爐的爐膛中,由于助燃物(油、煤等)的投入量不均勻,使得煙氣溫度和煙氣成分很不均勻,在爐膛的局部極易形成400~600℃的溫區,給二惡英的生成創造了條件,在我國爐排焚燒爐的煙氣出口處也測出過二惡英。

由于垃圾的焚燒是在整個爐膛內進行的,因此要求爐膛內各點溫度均維持850℃~950℃之間。因此,采用焚燒法處理垃圾時,必須特別注意煙氣的處理問題。

二次污染是在燃燒過程中產生的,它的降低或消除離不開這個過程。充足的空氣(氧氣)是充分燃燒的前提,如何獲得足夠的空氣是解決焚燒引起的二次污染問題的關鍵。

2.2 風量調節方法的比較

在垃圾焚燒爐燃燒過程中,風量調節是極其重要的,在采用變頻調速之前,主要采用變閥調節。變閥調節就是在輸送風的管道上通過利用改變閥門的開度來調節輸送風的流量,也稱為節流調節。節流調節是利用改變管道系統阻力,變更管道阻力特性以適合用戶要求的工作點。但是采用這種方法效率將急劇降低,風機功率基本不變。目前,還有大量風機都是靠風門來節流,系統輸入功率并未減少,能量白白浪費在節流過程中。變頻調速是利用改變風機的性能曲線來改變工作點,調速過程中,風門或閥門都處于全開狀態,調節過程中沒有附加阻力,效率高,是一種比較理想的調節方法。風機變頻調速,是采用交流變頻控制器以控制風機拖動電機定子繞組中三相交流電源的頻率在0~50Hz之間平滑調節,從而控制電動機按所需的最佳轉速運轉,進而改變風機的運行轉速,實現風量的調節控制。風機采用變頻變速調節時,其效率幾乎不變,風流量隨轉速按一次方規律變化,而軸功率按3次方規律變化。采用變頻調速時,還可以降低風機的噪聲,減輕磨損,延長使用壽命。上述比較表明,為了保證充分燃燒,采用變頻調速調節風量是明智的。

2.3 森蘭變頻器在垃圾焚燒爐的應用

城市固體垃圾特性的復雜多變性及垃圾焚燒爐燃燒過程的非線性、時變性與不確定性決定了燃燒過程優化控制的難度,充分燃燒是指無論何種燃料燃質總能在燃燒過程中完全氧化燒凈,即在任何一個時刻在燃燒空間的任何一個點都要保證恰當的空(氣)燃(料)比,從控制理論角度考慮這是必須的,也就是空氣流量要同步跟蹤燃料燃質流量,否則難以保證充分燃燒。但是燃料燃質是隨時間變化的不確定性量,并無嚴格的變化規律。因此,從執行機構角度考慮采用變頻調速方式響應速度快,相比之下能比較好地保證空(氣)燃(料)比的跟蹤特性,顯然電氣傳動部分應該采用變頻器。

該能源有限公司配置兩臺12MW的汽輪發電機組,鍋爐引風機500kW,二次鼓風機132kW。選用森蘭SB70矢量控制變頻器,變頻器的調速等信號全由“DCS”系統提供,同時變頻器為“DCS”提供監測信號,實現遠程控制的目的。

森蘭SB70G系列變頻器采用無速度傳感器矢量控制算法,具有較高的調速精度。SB70系列變頻器為希望森蘭科技股份有限公司自主開發的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能強大的工程型變頻器,采用轉子磁場定向的矢量控制方式,實現了對電機大轉矩高精度的控制。其操作面板具有編程、操作、參數復制、熱拔插功能,大大方便了操作人員對參數的修改(僅對一臺變頻器設置參數,其它均可進行參數復制,減少調試過程中的工作量),速定給定可通過端子切換,減少了外部繁鎖的連接線。瞬時掉電時,通過母線電壓控制,實現不間斷運行;還可根據負載特性和環境溫度,自動調整載波頻率。

森蘭變頻柜圖

3、結束語

由于引風機、二次鼓風機均為平方轉矩特性負載,由于設計上留有余量和運行過程中負荷的變化,調節的范圍較大,節能很顯著。采用變頻調速調節風量,使空氣流量同步跟蹤燃料燃質流量,保證燃料的充分燃燒,減少有害物質的排放。改造過程中為方便操作,將變頻器的調節、熱工儀表的顯示,全部做在操作面板上,使操作更為直觀方便,減輕了工人的勞動強度。使用變頻器后,電機均為軟起動,減小啟動電流過大帶來的沖擊,另外,機械的轉速降低后,機械的磨損減少,使用壽命延長了,間接經濟效益也很可觀。


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