4.柴油系统
柴油系统主要用于供给两个柴油辅助燃烧器燃烧使用的柴油。柴油燃烧器设计成油泵和风机同轴安装在电机两侧,并由该电机同时驱动的整装式结构,风机旁有调节风门,可调节燃烧柴油所需要的空气量,如图2-2。在日常使用中,风门可能需要重新调整。如果没有可用的测量工具,请观察是否有黑烟将从烟囱冒出,如果有,调整一级燃烧器的空气风门,直到此现象消失。 如果废气的温度太高,或者废气中发现火星,这个现象可通过调整二级燃烧器的空气风门(左旋即数字增大的方向,空气量增加;右旋即数字减小的方向,空气量减少)。
空气量调节:数字越大空气越多109876540123
图2-2空气风门调节
焚烧炉轻柴油柜的柴油经滤器和液压阀件通过独立的两路分别供给一级、二级柴油燃烧器使用,一、二级燃烧器分别位于一、二级燃烧室,两燃烧室用耐火墙隔开。一级燃烧器燃烧产生的大量热将烘干固体垃圾并且开始点燃一级燃烧室中的垃圾或污油,从一级燃烧室出来的燃烧烟气将在二级燃烧室进行最后的燃烧,进一步减少排出烟气对环境的污染。此外二级燃烧器还有特别重要的作用就是燃烧前预热燃烧室,当二级燃烧室温度达到400 ?C(752 ?F)时一级燃烧器才开始点燃,并且两燃烧器都根据各自燃烧室的温度点燃或熄灭,使燃烧室温度保持在一定范围内,确保固体垃圾或污油有效燃烧所需要的热量和燃烧室内负压合适。最终产生的废气在混合室中同一部分冷却空气混合后(目的是进一步稀释燃烧废气),被冷却空气及时引流至废气烟囱,这对于燃烧室负压的形成很重要。混合室的后部设有调风门,用于调节燃烧室负压大小,后面将具体分析。
5.蒸汽加热系统
蒸汽加热系统主要用于污油泥柜中渣油的加热,使其粘度降低,易于泵送和点火燃烧,调温传感器TS4根据污油的温度控制蒸汽调节阀RVB的开度,进而控制加热蒸汽流量,使油温保持在110~120℃。
6.空气-烟气系统 本装置中有两类空气,分别是冷却空气和燃烧空气。冷却空气由装于焚烧炉顶部的鼓风机送入焚烧炉炉壁内的空气夹层,用于冷却焚烧炉外壳,并与燃烧后的高温烟气混合,以冷却并稀释排出的烟气。燃烧固体垃圾和污油的绝大部分空气由鼓风机供给,污油燃烧器、一级燃烧器和二级燃烧器相应的自带风机也提供一些燃烧空气。
燃烧产生的废气经排烟管排出,调风门用于控制燃烧室内压力的大小,从而改善燃烧效果。
2.2 “育鲲”轮焚烧炉操作规程
1. 起动焚烧炉的准备工作 启动焚烧炉前,打开控制箱的电源主开关,打开柴油系统管路上的所有阀和压缩空气进口阀,确保鼓风机进气和烟囱排烟畅通,确保柴油柜和污油泥柜液位正常。如果要焚烧污油,需提前打开污油柜蒸汽进出口阀,将污油加至110~120℃,盘车检查污油粉碎泵、循环泵
及计量泵的状况;如果要焚烧垃圾,则提前打开外加料门,将垃圾放入,然后关闭外加料门,同时确保内加料门和灰门处于关闭状态。
2. 焚烧固体垃圾
(1)起动焚烧炉。在控制面板上选择“垃圾”模式,将焚烧炉起停旋钮转至“起动”位置,鼓风机将自动起动,对燃烧室进行预扫风;同时一/二级燃烧器电机、污油器电机运行;
(2)起动预加热。在起动焚烧炉并经过30s的预扫风后,二级燃烧器点火燃烧; (3)火焰控制。根据燃烧室的温度,二级燃烧器将自动点火或熄灭。万一火焰失败,延时1s后警报将被激活;
(4)起动燃烧。当二级燃烧室的温度达到400℃时,一级燃烧器点火燃烧;同时,二级燃烧器持续燃烧。按下加料面板上的“加料”按钮,预先放入加料门内的垃圾供入燃烧室,垃圾开始焚烧;
(5)二级燃烧器的自动起停。当二级燃烧室的温度达到930℃时,二级燃烧器停止燃烧,二级燃烧器风机持续运转;当温度下降到830℃以下时,二级燃烧器重新点火燃烧;
(6)一级燃烧器的自动起停。在焚烧垃圾的过程中,若一级燃烧室的温度超过了910℃,则一级燃烧器将自动停止燃烧,若温度低于810℃,则自动起动;
(7)停止燃烧。将起停按钮转到“停止”位置,一级和二级燃烧器停止燃烧,鼓风机及一级/二级燃烧器风机,污油燃烧器风机继续运行,焚烧炉进入冷却程序;
(8)停止焚烧炉。当焚烧炉内的温度下降到100℃以下时,冷却程序结束,各风机自动停止。30分钟后切断控制箱上的主开关,焚烧炉操作结束。
3. 焚烧污油
(1)起动焚烧炉。在控制面板上选择“污油”模式,粉碎泵和循环泵开始运转,将焚烧炉起停旋钮转至“起动”位置,鼓风机将自动起动,对燃烧室进行预扫风;同时一/二级燃烧器电机、污油器电机运行;
(2)起动预加热。在起动焚烧炉并经过30s的预扫风后,二级燃烧器点火燃烧; (3)火焰控制。根据燃烧室的温度,二级燃烧器将自动点火或熄灭。万一火焰失败,延时1s后警报将被激活;
(4)起动燃烧。当二级燃烧室的温度达到400℃时,一级燃烧器点火燃烧;同时,二级燃烧器持续燃烧。当一级燃烧室内温度达到600℃时,污油计量泵自动起动,管路上的电磁阀同时打开,污油供应至污油燃烧器,并在高温的一级燃烧室内被点燃;在污油燃烧的过程中,一级燃烧室内温度将自动保持在850-950℃,由计量泵通过污油供应量的变化来实现;
在焚烧污油的过程中,也可随时通过“加料”按钮打开内加料门进行垃圾焚烧。
(5)二级燃烧器的自动起停。当二级燃烧室的温度达到930℃时,二级燃烧器将停止燃烧,其风机持续运转;当温度下降到830℃以下时,二级燃烧器重新点火燃烧;
(6)一级燃烧器的自动起停。在污油燃烧器工作的过程中,若一级燃烧室的温度超过了910℃,则其将自动停止燃烧,若温度低于810℃,则自动起动;
(7)停止燃烧。将起停按钮转到“停止”位置,一/二级燃烧器、污油燃烧器停止燃烧,鼓风机及一级/二级燃烧器风机,污油燃烧器风机继续运行,焚烧炉进入冷却程序;
(8)停止焚烧炉。当焚烧炉内的温度下降到100℃以下时,冷却程序结束,各风机自动停止。30分钟后切断控制箱上的主开关,焚烧炉操作结束
3焚烧炉控制系统 3.1控制系统组成
如图3-1所示为该焚烧炉的控制箱,控制箱的正面有进行操作的按钮、显示屏和指示灯。箱内设备是整个控制系统的心脏:21D1、24D2、30D2和23D6组成PLC单元,21D1的功能相当于CPU模块,是整个焚烧炉控制系统的核心,24D2功能相当于输入模块,接受来自逻辑和用户的各种控制信号,30D2功能相当于输出模块,它将CPU的控制信号输送到各执行电路,23D6功能相当于编程器,用于焚烧炉显示参数和人机交流。5Q4、6Q4、7Q2、7Q4、8Q7.1、8Q7.2、8Q8分别为鼓风机、污油计量泵、粉碎泵、循环泵、变压器、230V电路、24V电路的断路器,断路器主触头手动启闭,通常情况下在闭合位置。34K9、31K3、35K2、32K2、32K3、9K4、30K5、34K6、34K8分别为鼓风机接触器、二级燃烧器接触器、一级燃烧器接触器、粉碎泵接触器、循环泵接触器、230V电路继电器、内加料门继电器、外报警接触器、速度控制单元接触器。3OH3焚烧炉运行指示灯,30H4报警指示灯,64U为调速单元,8T7为变压器。
图3-1 焚烧炉控制箱
本焚烧炉控制系统使用法国Schneider(施耐德)公司的Modicon MicroTSX3722型模块式PLC作为系统的控制核心,它体积小、功能强、可扩展性好。Modicon MicroTSX3722由基本单元TSX3722CPU模块(相当于21D1),开关量输入模块TSXDEZ32DE(相当于24D2),开关量输出模块TSXDSZ32R5(相当于30D2),编程器XBTHD22010(相当于23D6)等组成。只用输入通道27个、输出通道20个,使用一些按钮和开关触点作为输入器件,并以燃烧器接触器、鼓风机接触器、泵接触器、加料门继电器和一些电磁阀、指示灯作为输出对象。
3.2 控制参数
根据焚烧炉的技术要求及相关国际防污染公约的规定和限制,焚烧炉运行中对其影响较大的参数主要有炉膛温度、炉膛压力、进气量和排烟温度。具体分析如下: 一、炉膛温度
固体垃圾和污油主要在焚烧炉炉膛内进行焚烧处理,炉膛温度的高低直接影响垃圾和污油的焚烧效果,合适的炉膛温度不仅可以保证垃圾的充分完全燃烧,而且可以减少垃圾焚烧过程中有害废气的产生,大大改善焚烧炉的性能。 二、炉膛压力
焚烧炉炉膛保持一定的负压,可以使炉膛内部的高温燃气不易外泄,确保船上操作人员以及船舶安全,同时又可以保证外部空气可以顺畅流入炉膛内部,以提供垃圾焚烧所需的空气。鼓风机引风量一定,因此炉膛负压大小主要通过调风门机构来控制,风门挡板处于不同的开度位置,可以限制气体的流动状态,调节气体流量,从而达到控制负压的目的。
三、进气量
污油在燃烧时所用空气主要通过污油泥燃烧器风机供给,而柴油辅助燃烧器也是相应燃烧器风机供给燃烧空气,可以通过各自风机的风门调节机构调节其进气量。而垃圾在焚烧过程中所需的空气主要通过鼓风机引入,经炉壁上的开孔到达炉膛。要使垃圾焚烧完全,减少污染物的形成,必须要有一定的过剩空气,并保证污油或垃圾与助燃空气充分接触。所以进入炉膛的空气量的多少也是影响垃圾焚烧完善程度的一个重要因素。 四、排烟温度
国际防污染公约明确规定焚烧炉炉膛出口温度不应高于 1200℃,烟气排放温度不应高于 350℃。排烟温度过高除了会带走大部分的热量外,同时造成设备的损坏,对船舶的安全运营造成威胁。因此,在垃圾的焚烧过程中,排烟温度也是一个必须加以控制的参数。
对于育鲲轮所使用的焚烧炉的具体结构可知,在焚烧过程中,炉膛温度主要通过各燃烧器的断续工作使其维持在要求的温度范围内,所以控制系统对温度有调节控制作用;炉膛压力的调节主要是通过排烟通道上的调风门实现,调风门是通过现场手动操作,由于燃烧的过程大多是自动完成,轮机员不会总在现场,所以实际工作中调风门调定以后便不在改变;对于进气量而言,两个柴油辅助燃烧器上的风门机构可以改变一些,由于是手动调节,运行中一般也不改变,而鼓风机的流量一定,所以控制系统对进气量没有特别的控制;就排烟温度而言,该焚烧炉也只是通过排烟过高报警来控制。经过以上分析,该焚烧炉PLC主要是对炉膛温度这个模拟量及一些开关量的控制。
3.3 PLC控制原理
系统的电气原理图及PLC外围接线: 1 系统主电路接线图
380V电源供给1至24D2的%I1.9速度调节单元紧急停止按钮至2至2至24D2的%I1.9至2至2至4至4至2至点火电极至电极接地鼓风机定量泵粉碎泵循环泵二级燃烧器一级燃烧器污油燃烧器风机 图3-2 焚烧炉系统主电路
2 PLC的外围接线图
图3-3 焚烧炉系统主电路
3.4系统控制流程
控制系统具体的控制过程如下:
1)焚烧炉主电源开关5Q2合上时,如图3-2所示,380V交流电供给整个焚烧炉系统,鼓风机、定量泵、粉碎泵、变压器8T7及循环泵接380V交流电,其中变压器得电后将输出220V和24V电源,220V电源送到PLC输出控制的外部电路,一、二级燃烧器和污油燃烧器电机。24V电源送到PLC内部(21D1和24D2)和控制屏。整个控制系统得电后,开始运行系统程序,检查整个PLC的完整性,这时如果出现报警(污油柜油位、温度),系统会等到现场报警点消除后才能消除控制面板上的报警,进行下一步操作。此时PLC输出控制信号使外加料门电磁阀34Y4通电,压缩空气进入气动闸阀开启弹簧力锁闭的外加料门。
选定固体垃圾模式后燃烧控制流程如图3-4,接下来的具体控制过程有:
2)操作人员通过控制屏23D6来选择焚烧炉工作模式,选择确定后,控制屏23D6将信息送入PLC。
3)起动焚烧炉。起动开关26S9转到“起动”位置,PLC接收这个开关量信号,做出逻辑判断,输出控制信号让控制鼓风机的接触器34K9通电,一、二级燃烧器电机(污油燃烧器电机和一级燃烧器电机并联)接触器35K2、31K3通电,使这些设备投入运行,开始预扫风,同时系统计时器工作,焚烧炉运行指示灯30H3点亮。
4)焚烧炉预热。结束系统设定的30s预扫风后,PLC输出控制信号直接作用二级燃烧器电磁阀31Y7、31Y8使其通电,同时打火电极31T6得电(打火电极一端接对应的燃烧器电机接线,另一端接对应的燃烧器电磁阀线圈),二级燃烧器点火燃烧,进行预热。此时若点火失败,火焰探测器35B9使继电器35K5工作,将信号送到PLC,PLC输出两个信号:一个使控制屏显示报警内容,一个使报警灯30H4点亮。待现场报警消除后,按“ENTER”键复位报警,此时若起动开关还在起动位置,则焚烧炉自动进行以上过程;若开关在停止位置,则重新起动焚烧炉。
5)燃烧控制和垃圾燃烧起动。燃烧期间,PLC通过热电偶21B5和21B7适时检测一、