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不擾民的垃圾處理愿景,已讓自動化技術成為現實

文:陳美艷 | 2019年第五期 (0) | (0)

“你是什么垃圾?”“你看,垃圾來了!”這一切帶有靈魂拷問的調侃,皆因上海垃圾分類政策的強力度推行。然而,公眾對垃圾分類的焦點,均放在前期處理,即按垃圾種類“人肉”分開放置,對于垃圾分類后的去向則鮮為人知。本文將為大家揭秘生活垃圾的后端焚燒發電處理工序,以及如何應用自動化技術,高效且無環境污染操作。

兩條垃圾處理之路:焚燒、填埋

隨著城鎮化進程的加速,垃圾圍城困擾不斷出現。對垃圾的處理,以及回收利用迫在眉睫。在垃圾分類的問題上,上海,深圳等城市,已經在各小區推行,不過分類科學性不夠且復雜,市民難以執行下去。好在國內龐大的拾荒大軍的存在,將有價值的垃圾取走。實質上,垃圾大體被分為濕垃圾和干垃圾。目前,中國濕垃圾最主要、最有效的處理辦法是焚燒與填埋。

首先,運輸車從各個環衛站將垃圾運到了垃圾處理廠,倒入堆放倉放置幾天進行發酵。專業的工作人員操作兩個垃圾叼對來自不同區域、不同成分的垃圾進行移動混合,讓熱值相對均勻。

第二道工序是將發酵過的垃圾投入焚燒爐中進行燃燒。目前國內使用焚燒爐主要是爐排爐,將垃圾放在爐排爐平行移動的臺階上,在重力的帶動下將垃圾邊干枯脫水邊往前滑動,直至送到爐膛開始焚燒。

第三道工序是將垃圾焚燒產生的熱量通向鍋爐,將水燒開汽化推動汽輪機發電。

垃圾焚燒發電廠的處理工藝具備如下特點:

1、基于垃圾不適合長途運輸的特點,垃圾焚燒發電廠的建設遵循就地、就近處理原則。

2、焚燒爐針對國內生活垃圾多油、水的特點,利用撥火棍原理對爐排爐進行改進,在爐排上添加機械裝置對燃燒物進行翻動,促進垃圾充分的燃燒,充分發揮熱量。

3、垃圾處理過程中產生的滲濾液、煙氣等污染物增加污水處理、廢氣處理等處理工序,國家相關部門實時監測,確保符合標準后再進行排放。

4、對發酵產生的可燃氣體直接噴入爐膛進行助燃,垃圾焚燒余的爐渣灰制成磚塊用于綠化,處理過程實現最大程度的資源化。

垃圾處理廠要用到的自動化技術

在充滿了現代化科技的垃圾焚燒發電廠中,自動化技術發揮了極其廣泛、重要的應用??梢哉f,如果沒有自動化控制,垃圾焚燒發電廠完全不能工作。

首先,垃圾焚燒發電廠的中樞神經系統為DCS(集散控制系統)。作為主控系統,DCS掌控了從垃圾抓取、焚燒爐排控制、爐溫控制、煙氣處理、滲濾液處理、蒸汽發電等整個發電廠的所有環節。每個環節都將信號模塊連接到DCS中,DCS對生產情況數據進行記錄、分析、管理,實施整個生產過程的所有設備的所有數據監控與整體控制。且DCS采用了硬連接,通過一根線而不是靠無線裝置進行連接,具備非常高的可靠性。

目前國內垃圾焚燒發電廠DCS系統的主要供應商為和利時、浙大中控,其經營模式為直營自營,具備其他企業無法匹敵的強勁競爭力。究其原因在于,中國城市規模日漸擴大,且垃圾產生量還處于上升期,和利時、浙大中控等企業在進行垃圾焚燒發電廠建設設計時,將在現有需求的基礎上規劃余量,即在建設一期工程時做出二期甚至三期的工程的需求規劃和建設條件,以滿足未來城市人口上升或是垃圾排放增加后的處理需求,同時保障企業在項目建設上的后續競爭力。

DCS系統下一級是垃圾抓、鼓風機、焚燒爐、滲濾液處理等各個執行機構,每一個執行機構都有著自己的控制系統進行控制,并將相關信號及時反饋給DCS。如判定焚燒爐控制系統判定控制爐內溫度控制在何種區間范圍內,保證正常燃燒。

無處不在的變頻控制

自動化行業常見的變頻控制,在垃圾焚燒發電廠主要用在垃圾抓、鼓風機、水泵、爐排等執行機構:調節鼓風機的風量大小適中,控制水泵使鍋爐里邊的水量不干也不溢出來,調節控制爐排的前進速度與攪動頻率,以及控制垃圾抓的行走起吊等。

使用變頻控制的核心在于兩點,一是滿足垃圾焚燒發電廠各個設備的工藝需求,二是可以節能。

垃圾焚燒發電廠整套控制系統中包含了高壓變頻、低壓變頻在內的無數個變頻器。目前的趨勢是兩百千瓦以上設備采用十千伏的高壓變頻,號稱高壓變頻能效更高。但較之過去,現有低壓變頻的能效也變得非常高,成本又僅為高壓變頻的一半,攜帶的電機成本也僅需高壓變頻的一半。因而也有建議是設備以五百千瓦為界,五百千瓦以上使用高壓變頻器。

作為核心的器件,目前垃圾焚燒發電廠使用的變頻器還是傾向于以進口產品為主,丹佛斯、ABB占據了大部分市場份額,以利德華福為代表的國產變頻廠商也開始發力進入市場,推動國產替代。

就設備建設成本而言,一臺按照500噸的處理量的焚燒爐,根據使用設備的不同投資約需求在2億到4億之間,大部分都在2億左右,兩臺焚燒爐差不多5億,即1000噸日處理量的焚燒廠投資五億。五億投資中,整個變頻裝置300萬左右,其中低壓變頻約占100萬,高壓變頻約占200萬,整體占比不到1%,但其發揮的作用十分可觀。

“垃圾還是垃圾”,并不能讓自動化市場火熱

回歸到眼下轟轟烈烈的垃圾分類活動中,垃圾分類的推行,更多的是推動了垃圾處理行業的發展。應該清楚的是,垃圾分類廠有自動化設備的需求,但是這個量并不會很大。

對設備供應商而言,垃圾分類帶來的新處理手段、新功能需求也將會導致設備的更新,引發處理設備的小爆發。同時,垃圾細分資源化后,對不同類別的垃圾處理產生了新的設備需求。處理設備的更新與創新,會對伺服系統、變頻器、PLC等自動化產品提出新的需求,這對運動控制行業而言,盡管垃圾分類所需的自動化市場不算大,但對于國內而言也算是一個新的市場。

事實上,送到垃圾處理廠焚燒的垃圾,幾乎是沒有可再利用價值的東西。如果說垃圾燃燒發電,帶來的價值也微乎其微。濕漉漉的東西,燃燒產生的熱量無法與煤炭、汽油相比,發電效率自然好不到哪里去。至于應用自動化分揀技術,為垃圾進行分類,成本實在過高。畢竟“垃圾還是垃圾”,在權衡利與弊的時候,我們會發現,拾荒大軍對垃圾的分類,遠比自動化設備更經濟。只不過拾荒從業者漸漸減少,未來還是得靠自動化來處理。

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