宋 陽，曹福毅，張德天，閆 偉，張宏英

（1.沈陽工程學院a.研究生部；b.科技處，遼寧 沈陽 110136；2.中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100000）

近年來，我國的經濟水平迅猛發(fā)展，企業(yè)結構高度工業(yè)化，這表明我國已經步入城市生活垃圾高產國的行列，城市垃圾問題日益突出。目前，比較成熟的城市生活垃圾處理方法主要有衛(wèi)生填埋處理、堆肥處理和焚燒發(fā)電處理[1-2]。垃圾衛(wèi)生填埋處理的缺點是垃圾減容效果差，而且占用了大量的寶貴土地；堆肥處理在90 年代初曾得到我國的重視，全國各地陸續(xù)建立了諸多堆肥設施，由于工業(yè)化的高速發(fā)展將大量的有毒化學物質和高分子塑料帶入城市垃圾中，生活垃圾種類變得復雜，玻璃、塑料等雜物增多，加之我國生活垃圾分類程度低，造成堆肥成本劇增，經濟效益不佳，所以其規(guī)模正逐漸萎縮；焚燒發(fā)電處理垃圾方法因其具有無害化、減量化、資源化等優(yōu)點，得到了我國的高度重視[3-6]。

給料系統(tǒng)是燃燒自動控制系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)之一，其主要作用是控制垃圾進入爐膛，保證垃圾層厚度適中和合適的爐膛溫度。本文通過對給料系統(tǒng)及其附屬設備的分析介紹，以達到增進人們對給料系統(tǒng)的認知，為技術人員優(yōu)化控制提供參考的目的。

1 垃圾給料系統(tǒng)

垃圾被抓斗起重機投入到料斗中，通過料斗將垃圾穩(wěn)定、安全地輸送到爐排運行系統(tǒng)，該過程為垃圾給料系統(tǒng)的全過程。給料系統(tǒng)是燃燒自動控制系統(tǒng)的重要組成部分，直接控制著推料器的推料速度，間接決定了垃圾料層的厚度。若垃圾鋪的太厚，會造成垃圾不完全燃燒，極易發(fā)生表面垃圾結焦；若垃圾料層太薄，會造成爐排外露，損壞爐排片[7]，減少鍋爐蒸汽產生量，降低鍋爐效率。由此可見，垃圾給料系統(tǒng)是保證垃圾穩(wěn)定燃燒的重要子系統(tǒng)。

2 垃圾給料系統(tǒng)附屬設備

垃圾給料系統(tǒng)的附屬設備主要包括垃圾料斗、料斗蓋（架橋破解裝置）、垃圾溜槽、推料器、連接用膨脹節(jié)、料位探測器和冷卻設施。

為了確保所供物料穩(wěn)定順暢，垃圾給料系統(tǒng)在設計上將料斗內的垃圾經設置在底部的垃圾溜管送到推料器上，從而避免了垃圾料斗和溜管架橋現象的發(fā)生。同時，為了避免在實際操作過程中出現架橋現象，工作人員可以通過破解裝置破除架橋，該裝置一般設置在料斗的咽喉部。此外，該裝置還可作為料斗蓋，在停爐時起到隔斷爐膛與垃圾坑的作用。

2.1 垃圾料斗、溜管及連接部的膨脹節(jié)

垃圾料斗用于暫時存儲垃圾吊車丟下來的垃圾。料斗容積一般是焚燒爐滿負荷運行1 h所需要的垃圾量。料斗開口的尺寸是根據垃圾吊抓斗張開狀態(tài)的尺寸和垃圾撒落時的擴散距離來確定的。根據日常運行經驗，料斗開口的尺寸至少要比起重機抓斗打開時的尺寸寬1 m 才能滿足條件。圖1是垃圾料斗及溜槽示意圖。

圖1 垃圾料斗及溜槽

從圖1 中可以看出，垃圾料斗在垃圾落下的地方安裝有特殊材料制作而成的防磨板，使其能夠承受被抓斗偶爾撞擊或塊狀垃圾掉下時的沖擊力[8]；同時，為了確保實際操作過程中所供物料穩(wěn)定流暢，防磨板具有一定的傾斜角（該傾斜角為40°）。

垃圾溜槽位于垃圾料斗的下部，垃圾通過溜槽在推料器的推動下滑落至干燥爐排[9]。鑒于垃圾會因堆積作用造成垃圾架橋，溜槽底部采用寬口式結構，從而降低了因垃圾堆積作用引起的垃圾架橋現象的發(fā)生幾率。料斗和溜管的垂直部分雖然能滯留垃圾，但能有效地改善爐內的氣密性，防止漏進空氣及漏出煙氣。

膨脹節(jié)是連接垃圾料斗和垃圾溜槽的過渡性裝置，具有高氣密性，能夠充分地吸收爐內的熱膨脹。

垃圾料斗、垃圾溜槽和高氣密性膨脹節(jié)構成的垃圾進爐通道能夠將垃圾吊車投進來的垃圾連續(xù)地輸送至焚燒爐內，為垃圾的穩(wěn)定燃燒奠定基礎。

2.2 料斗蓋兼架橋破解裝置

料斗蓋是裝在垃圾料斗咽喉部靠近鍋爐一側且具有隔板性質的裝置。當其關閉時，可以防止垃圾進入爐膛，料斗蓋可由2 根液壓缸驅動并兼用于破解架橋。本裝置設有3 個限位開關，可用于檢測料斗蓋的位置狀態(tài)。當用作漏斗蓋時，全關限位開關檢測出擋板之前處于關閉狀態(tài)；當不使用時，全開限位開關檢測出擋板之前處于開啟狀態(tài)[10]。當漏斗蓋用作橋梁開裂裝置時，在中間限位開關檢測到擋板之前，將擋板關閉。無論料斗蓋處于何種工作模式、何種狀態(tài)，都會實時反饋至DCS 和垃圾吊控制室。當該裝置處于遠方控制模式時，DCS和垃圾吊控制室均可對其進行控制。需要指出的是，料斗蓋在停爐時以及焚燒爐啟動升溫過程中必須關閉。

當垃圾料斗中的料位在超過某個規(guī)定的時間后還不變化，則系統(tǒng)會判定垃圾發(fā)生架橋。如果預先設置架橋破解裝置為自動模式，則架橋破解裝置將會自動啟動，并連續(xù)進行3 次破解操作；若不能破解時，向DCS發(fā)出報警信號。

2.3 推料器

推料器是通過往復運動為焚燒爐輸送燃料（垃圾）的裝置，其結構如圖2所示。

圖2 推料器

推料器向前移動，將垃圾溜管內的垃圾推送至干燥爐排，停留幾秒鐘后返回。當推料器退到末端時，由于重力的作用，上面的垃圾落入剛剛騰出的空間，然后由推料器的下一個前進動作推送物料[11]。推料器下部設置料斗和溜管，用于收集在推料器部分產生的滲瀝液。

每個焚燒爐一般有多臺推料器，各推料器由單獨的液壓缸驅動，驅動速度由給料系統(tǒng)決定。推料器既可遠程控制，也可就地控制。選擇就地控制時，通過就地控制柜上的前進按鈕、后退按鈕和停止按鈕控制推料器的運動；當選擇遠程控制時，DCS 控制界面提供同操、自動和手動3 種控制模式，如圖3所示。

如圖4 所示，當系統(tǒng)選擇同操模式時，燃燒自動控制系統(tǒng)根據運行人員設定的蒸汽負荷自動計算出推料器的理論推料速度，該推料速度指令被安裝在燃燒裝置控制柜內的放大器上，逐漸進行放大，然后通過調節(jié)液壓油的比例來控制調節(jié)閥的開度，為推料器提供動力。在推料器的運動軌道起點退到位（0 mm 處）、中到位（300 mm 處）和進到位（設定毫米處），分別設置3 組限位開關，用于檢測推料器的運動情況。為了保護推料器，進到位一般不是推料器運行軌道的終點處，而是依據運行人員設定的循環(huán)長度進行計算而得到的：

圖3 DCS界面推料器控制面板

圖4 推料器同操模式控制系統(tǒng)

式中，S1為推料器實際循環(huán)長度；S0為推料器運行軌道總長度；γ為推料器循環(huán)百分比，如圖5所示。

當推料器從退到位向前運動至中到位時，系統(tǒng)會自動記時，利用退到位與中到位之間的固定距離（300 mm），計算出推料器的實際運行速度，然后將該速度反饋至燃燒自動控制系統(tǒng)。

當系統(tǒng)選擇自動模式時，運行人員手動設置液壓油比例來控制調節(jié)閥的開度、推料速度、循環(huán)步數和循環(huán)百分比。手動點擊啟動按鈕后，燃燒自動控制系統(tǒng)按照設定的速度分別計算出與之對應的推料器等待時間和推料時間，推料器按照計算出的等待時間和推料時間往復運動。在自動模式下，推料器的推料速度仍然是由調節(jié)閥的開度決定的。在垃圾層厚度變化不大時，運行人員手動設置的推料器速度實際上就是垃圾時均值。

圖5 推料器運行

當系統(tǒng)選擇手動模式時，運行人員發(fā)出前進（后退）指令后，推料器會按照某一速度前進（后退），直至運行人員發(fā)出停止指令或DCS 收到進（退）到位反饋信號[12]。

2.4 料位探測器裝置

料斗的垃圾料位是反映垃圾料斗內的垃圾層厚度的主要數據。垃圾料位不可太低也不能太高，若垃圾料位過低，料斗內氣密性極易遭到破壞；若垃圾料位過高，很可能會造成垃圾架橋。每個垃圾料斗在橫向方向至少設置2 個料位探測裝置，監(jiān)視垃圾料斗內部橫向垃圾的不均勻性，以確保垃圾料斗內的垃圾的壓實狀況，均勻投料。

2.5 冷卻設備

推料系統(tǒng)中的冷卻設備主要防止設備因爐膛熱輻射、倒吸火造成溫度過高。冷卻水從高架水箱通過重力進入垃圾料斗、垃圾管的水冷套和料斗蓋兼破解架橋裝置，從各設備中排出的冷卻水送至廢水處理設備或再生水箱。在水冷夾套的出口管道中設置了溫度計和流量檢測器，在對DCS 進行實時監(jiān)測的同時，由溫度探測器發(fā)送溫度報警信號，由流量探測器發(fā)送流量報警信號[13]。流量控制通過手動調節(jié)閥門的開度進行調整[14]。

3 結 論

1）垃圾給料系統(tǒng)直接控制著推料器的推料速度，間接決定了垃圾層的厚度，是保證垃圾穩(wěn)定燃燒的重要子系統(tǒng)。

2）通過對垃圾溜槽、推料器、垃圾料斗、料斗蓋、料位探測器、冷卻設施的介紹，增進了技術人員對給料系統(tǒng)的認知。

3）通過對推料器的控制方式的介紹，給出了推料器控制邏輯方框圖和運行示意圖，為生產過程中的優(yōu)化控制提供了參考。