水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理垃圾系统控制设计

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1、工艺与设备广东建材2011年第9期水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理垃圾系统控制设计刘艳周彪。朱程辉(1合肥工业大学电气工程学院；2合肥水泥研究设计院)摘要：水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理焚烧垃圾，是目前城市中处理垃圾的一种新兴途径。本文介绍了水泥窑和回转式垃圾焚烧炉联合处理垃圾系统的控制设计，并对每一个控制要点进行简单的描述。PLC对温度模拟量进行计算处理，并根据监测到的温度值来控制焚烧炉和水泥窑联合处理垃圾，达到废物处理资源化、减量化、无害化的要求。关键词：温度；加料：停料；t随着国民经济的发展和人民生活水平的提高以及垃圾在此高温热空气的加热下

2、干燥、热解、燃烧，最终形城镇人口的迅速增加，我国工业和生活垃圾越来越多，成灰渣从炉尾排出。垃圾对环境的污染越来越严重，有些城市已经被垃圾包围，如何处理垃圾已成为各地政府的重大难题。城市垃圾是一个长期存在的污染源，未经处理或处理不当，都会造成严重的大气污染和地下水污染、土壤污染，并使大量的土地被占用，自然景观被破坏，危及人类生存。因此，如何有效的对城市垃圾进行处理，既保护环境又能充分合理地利用资源，已成为人们广泛关注的话题。处理垃圾国内外均不外乎焚烧、填埋、堆肥等几种方法。利用水泥窑处理城市垃圾，是一个开创性的，结合环保和能源利用的项目。

3、对于旋窑水泥生产工艺系统来说，窑尾的预分解设备和收尘设备是本身所具备的。因此水泥窑和回转式垃圾焚烧炉联合处理垃圾系统，既能实现水泥熟料增产、又充分利用水泥窑产生的热空气给图1垃圾焚烧工艺垃圾燃烧提供热量、并为水泥的预热和预分解过程提供能量、实现了垃圾的再利用和能源的综合利用，同时降1．2控制要求低了水泥生产的能源消耗。利用水泥窑产生的高温热空(1)电气流程：在水泥窑系统运行情况正常，三次风气在处理垃圾过程中确保不会造成二次污染，达到了国管温度达到预设值时，即可100％开启垃圾焚烧系统进、家要求的垃圾处理的资源化、减量化、无害化的要求。出

4、风管道的阀门，同时关小三次风管中间的阀门，使水泥窑的高温热空气Jil~J进入垃圾焚烧炉内。通过耐高温1技木要求的热电偶传感器采集温度信号，再经温度变送器转换为1．1工艺流程4~20mA的电信号反馈给PLC，PLC通过运算比较后发城市垃圾收集后首先储存在垃圾堆放池中，通过垃出控制信号给喂料机、焚烧炉的进出风管道的阀门和焚圾吊爪抓取，将其放入料斗，然后由喂料机从料斗推入烧炉的变频调速控制器，控制喂料机的喂料速度、风管同转式垃圾焚烧炉，随着焚烧炉的转动，垃圾自入料[j上阀门的开关大小及焚烧炉的转速，实现垃圾稳定燃烧一端向出料U一端翻滚前进，同

5、时水泥窑煅烧所产生的的自动控制。高温热空气被引至焚烧炉，使焚烧炉内温度迅速上升，(2)温度要求：根据工艺对垃圾焚烧过程特性的分——64广东建材2011年第9期工艺与设备析可知，要想避免垃圾焚烧过程中产生二嗯英有毒气制，软件部分主要完成模拟量信息的采集与处理、故障体，在整个垃圾焚烧过程中，必须保持炉膛温度在报警与处理、炉膛温度控制、喂料机的加料时间和停料850~950℃之间。由热平衡公式：时问等。tr：O．463to+591．7①以温度信息的采集与处理为例的梯形图子程序：可知，当设置燃烧温度tr>900℃时，焚烧炉所需热SBR——0风温度

6、必须满足％5666℃。见图3。为此，我们在垃圾焚烧系统进、出风管道内设置耐高温的热电偶传感器Tl、T2监测热空气的温度，其检测范围1o0～1200~C。根据T1、T2值来改变阀门的开关大小来调节回焚烧炉内垃圾焚烧温度。同时应还能根据不同垃圾的不同燃烧特性调节喂料机的喂入垃圾的速度以及焚烧炉转动的速度。2控制设计方案2．1控制流程图见图2。图3PLC程序中的温度控制梯形图②喂料参数设置：在我国由于没有垃圾分选等前处理工艺，入炉垃圾在热值、含水量、成分等多方面具有不确定性，导致入炉垃圾热值是不可控的；垃圾焚烧过程工况也较为复杂。所以一成不变

7、的控制规则很难适应图2控制流程图复杂的焚烧过程的要求。因此，系统的控制输出实际为2．2控制方式垃圾给料量，具体到实际的过程中就是加料时间和间隔(1)硬件选型：该回转式垃圾焚烧炉系统采用的是国时间。内外较先进的热解——氧化焚烧技术，为此我们采用了袁l冗余控制技术。首先选用西门子公司的s7系列PLC作控制参数对应参数单元出厂参数值可调范围加料时间SMB2805：OOs(5秒)l～20秒为垃圾焚烧炉控制系统的主控制器。在PLC控制系统之间隔时间SMB2915：OOs(15秒)2～99秒外又配置了一套电气元件和热工监控仪表作为其备用。正常情况下

8、由PLC按预先设置的程序自动运行，一旦根据PLC发出的燃烧控制指令使用气压间歇运动PLC系统出现重大故障而不能应用，由控制柜面上的手的加料器按设定的速度将垃圾加入炉内。动转换开关可切换到手动控制系统，通过控