反应塔【反应塔及其控制】

　　摘　要：介绍垃圾焚烧半干法烟气净化系统中核心设备、反应塔及其控制系统。　　关键词：PID控制　PLC 垃圾焚烧　烟气净化　反应塔　旋转雾化器　　中图分类号：X7　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1007-3973（2012）007-078-02
　　1 我国垃圾焚烧的现状及主要烟气净化技术
　　随着经济的发展、人口的不断增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的产生量也日渐增多。在当今世界，大量的垃圾已成为城市中一个长期存在的污染源。对垃圾的处理不当，可能会造成严重的大气污染、水污染和土壤污染，并将占用大量的土地。垃圾对环境的污染已经成为日益严重的问题。如何经济、有效地进行垃圾处理。垃圾焚烧是目前固体废弃物处理的有效途径之一。在西方发达国家，垃圾焚烧技术的应用已经有将近130年的历史，而且目前仍被认为是最有效、经济的垃圾处理技术之一。2005年2月28日，全国十届人大第十四次会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》，其中明确指出：“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”。该法还明确了可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。其中“生物质能”是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。该法的颁布实施为城市生活垃圾焚烧处理技术的发展提供了广阔的空间。
　　垃圾焚烧产生的酸性气体，通常的处理方法有三种，即干法、湿法和半干法。干法工艺简单，投资省，运营费用低，但污染物去除率相对较低；湿法工艺复杂，投资高，运营费用高，污染物去除率高，但有废水需要处理；半干法则介于干法和湿法之间，工艺处理效果较干法好，投资较湿法低。因而，2000年发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中明确指出：“烟气处理宜采用半干法加布袋除尘工艺”。
　　2 半干法烟气净化系统
　　目前，垃圾焚烧电厂的烟气净化系统主要还是采用半干法工艺，其具体系统组成如下：
　　每条烟气净化系统均有一个半干式反应塔，使用旋转喷雾器向烟气中喷洒石灰浆。石灰浆中的水份被蒸发来降低烟气的温度，而熟石灰则可以减少酸性气体含量。
　　石灰浆是在石灰熟化装置中制作的。此装置包括一台生石灰仓、一台制备槽、一台分配槽、一台循环泵和一台备用循环泵。
　　在反应塔之后，是粉状的活性炭作为吸附剂被喷入烟气中来吸附其中的汞和二恶英/呋喃等。系统用一个共用活性炭仓的来储存这些活性炭，同时每条净化线又有独立的计量器和气动输送系统。
　　在活性炭喷入后，烟气进入布袋除尘器中，在这里烟尘从烟气中被过滤到滤袋表面。通过脉冲喷吹系统将附着在滤袋表面的烟尘振落到灰斗中。
　　飞灰输送系统将飞灰从反应塔和除尘器的灰斗底部输送到飞灰贮仓里。飞灰贮仓配备有卸料装置及装车机，可以将仓内的飞灰卸入卡车中。
　　经除尘器过滤后的清洁气体通过引风机从烟囱排出。
　　3 半干式反应塔
　　3.1 概述
　　半干式反应塔（以下简称反应塔）是半干法烟气净化工艺的核心设备，其包含烟气进气烟道、旋转喷雾器、筒体、带有活性炭喷嘴的烟气出口烟道和带有破碎器和旋转阀的底部锥斗。
　　反应塔的功能是在烟气离开锅炉后进行第一步净化。在反应塔中，烟气中的重金属和有害气体成分（HCl，SOx），通过与喷入的石灰浆接触而在适当温度下发生中和反应降低含量。经雾化的石灰浆在旋转喷雾干燥脱酸反应塔内与热烟气混合进行传热传质交换并发生以下化学反应：
　　Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O
　　Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O
　　Ca(OH)2+SO3+=CaSO4+H2O
　　从而有效地去除烟气中有害的HCl、SO2、SO3。
　　在反应发生的同时，雾滴中的水分被烟气干燥蒸发，最终的反应产物是粉末状的干料（主要成分为CaCl2、CaSO3、CaSO4、Ca(OH)2和烟尘），这些粉尘在塔底部及后面的布袋除尘器中被收集下来。烟气中剩余的气相污染物在通过滤袋时与未完全反应的Ca(OH)2进一步反应而被去除。另外由于烟温降低，烟气中的部分有毒有机物和重金属也可以被凝聚或被干燥的粉尘吸附而除去。同时，在烟气出口中喷入活性炭来吸附汞和二恶英。
　　第二级净化在反应塔后部的除尘器中进行。
　　3.2 控制系统
　　反应塔控制系统是一个相对独立的系统，其以西门子S7-300PLC作为核心控制器，雾化器自带PLC通过DP通讯作为反应塔PLC的从站。整个反应塔控制系统可以根据不同DCS厂家的要求，提供DP或以太网的通讯接口，以供其监控。
　　石灰浆量和水量的控制是反应塔系统控制最主要两个控制参数，更是整个半干法烟气净化的核心。
　　3.2.1 石灰浆流量控制
　　石灰浆流量控制见图2控制逻辑图。
　　喷入的石灰浆的量是根据烟囱排放或者反应塔出口温度来控制的。
　　逻辑图的几点说明：
　　(1)如果反应塔内温度低于C1℃，则选择IN2进行调节；
　　(2)如果过程值IN1小于IN2并维持T秒，且反应塔内部温度高于C1℃，则回到选择IN1进行调节；
　　(3)如果选择IN1进行调节，则PID FC LM 只受IN1的影响。
　　(4)如果选择IN2进行调节，则PID AIC HCL LM和AIC SO2 LM 仍然有效。
　　此外，在石灰浆流量控制阀和喷雾器间，有一过滤器，用来防止石灰浆中混有大的颗粒，从而保护喷雾器。
　　3.2.2 水流量控制
　　水流量控制见图3控制逻辑图。
　　用来冷却烟气的水所需喷入的量，是由根据反应塔出口的烟气温度来控制的控制回路为串接控制回路。出口温度决定了所需要的流量。此必需量同实际流量相比，进而通过控制阀再调节。同时，有一开关阀来控制（切断/允许）水进入反应塔。
　　需要注意的是，反应塔出口的三个温度测定值取中间值。
　　4 结束语
　　随着垃圾焚烧技术的发展，对烟气排放的标准也越来越严格，这也要求着烟气净化技术的不断提高，特别是二恶英等污染物的消除越来越受到重视。
　　我国已制定了一系列环保法规、标准、规范和配套的技术政策；同时国家还给予了优惠的产业政策，大力扶持我国的新兴垃圾处理产业。但是，垃圾焚烧技术还是受到来自社会各个层面的质疑，这就要求垃圾处理产业应运用现代先进的烟气净化工艺，结合高速发展的控制技术，使烟气的排放更加标准。此外，还应提高自身生存能力和盈利能力，在创造社会效益、环境效益的同时产生巨大的经济效益，缩短投资回报周期、提高投资回报率。使垃圾处理产业向健康的可持续的方向发展。
　　参考文献：
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