生活垃圾焚烧发电厂初期雨水收集系统控制优化设计

生活垃圾焚烧发电厂初期雨水收集系统控制优化设计

周娟

光大生态环境设计研究院有限公司

摘要：由于生活垃圾焚烧发电厂的特殊性质，其厂区初期雨水常含有渗滤液污染物，直接接至厂内雨水管网会导致雨水管网污染物超标，因此需对厂内初期雨水进行单独收集及处理，后期较干净的雨水直接排至厂内雨水管网，实现清污分流。现有初期雨水收集系统普遍存在人工控制操作不便或远程控制成本较高的问题，本文针对生活垃圾焚烧发电厂初期雨水现有收集系统控制方式提出优化设计方案，以较低成本实现系统自动联锁控制。本文提出的优化方案旨在在设计阶段为实现清污分流创造基础条件，同时为相关实际工程设计提供参考。

关键词：生活垃圾焚烧发电厂 初期雨水初期雨水电动切换阀 按钮箱

引言

初期雨水指的是降雨初期的雨水，一般是指地面10～15mm厚已形成地表径流的降水。由于生活垃圾焚烧发电厂生产活动的特殊性，厂区初期雨水一般含较多污染物。生活垃圾焚烧发电作为生活垃圾处置的环节之一，对生活垃圾“减量化、资源化、无害化”起着重要作用。但生活垃圾成分复杂，含水率高，易腐烂，很容易在垃圾的运输、装卸、破碎等过程中造成垃圾焚烧发电厂道路、地磅区域及运输栈桥的污染。降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又冲刷厂区道路等而夹带运输过程渗漏出的少量垃圾渗滤液，使得初期雨水中含有较多污染物质。若这些初期雨水不加以收集、处理，直接排入厂内雨水管网，会造成雨水管网污染物超标。因此需要进行清污分流，初期雨水单独收集处理后再与后期污染程度较轻的雨水一起排入市政雨水管网，避免环境污染。

生活垃圾焚烧发电厂现有初期雨水收集系统及其控制方式

垃圾发电厂现有初期雨水收集系统如图1，为保证在设计降雨历时内的初期雨水进入电厂内渗滤液处理站，后续雨水排入厂区雨水管网，垃圾发电厂设置初期雨水池，并设阀门井对雨水流向进行自动切换。初期雨水收集池的雨水通过污水泵排至渗滤液处理站。

图1 初期雨水收集系统图

初期雨水收集系统常规控制方式如下：平时初期雨水电动切换阀常开，下雨初期，初期雨水经专用管道排至初期雨水收集池，到达规定时间或初期雨水收集池液位到达规定值后关闭电动阀，较清洁的雨水溢流排入厂区雨水管网。池内污染雨水根据渗滤液处理站的排班能力，定时定量泵入渗滤液处理站处理。初期雨水池应在当天雨停后24小时内清空，污水泵由专人手动开启。

现有的初期雨水收集系统控制方案，初期雨水电动切换阀一般布置在地下初期雨水切换阀门井内，其控制方式为人工控制。一方面需要操作人员上下阀门井，操作不便；另一方面受现场操作人员人为因素影响较大，人工切换需现场操作人员对切换点进行判断再对电动阀门进行开启或关闭，如人员不按操作规程进行正常切换或企业管理不到位，就达不到初期雨水清污分流效果，也不利于环境保护主管部门对企业初期雨水的监管。

虽然设置初期雨水自动化控制装置可以减少人为因素的影响，实现初期雨水收集池液位与初期雨水切换阀控制的自动联锁，但由于垃圾焚烧发电厂一般厂区占地面积较大，初期雨水收集池一般距离厂区控制中心较远，存在远程控制信号衰减严重的问题，并且实现自动联锁需要配套一整套程序控制系统，包括相关的软硬件，不光成本较高，也增加了系统维护工作量。

因此有必要对现有的初期雨水收集系统控制进行优化。

初期雨水收集系统控制优化设计

本文提出的优化方案示意图如图2：

图2 增加液位联锁的初期雨水收集系统图

在初期雨水池增设液位开关，液位开关设液位高低报警双触点，将液位报警信号送至初期雨水切电动换阀控制按钮箱，液位低报警信号与按钮箱开阀按钮信号并联后送至一体化电动阀，实现手动开阀和收集池液位低联锁开阀；液位高报警信号与按钮箱关阀按钮信号并联后送至一体化电动阀，实现手动关阀和收集池液位高联锁关阀。低成本就地实现阀门与初期雨水收集池液位的联锁控制。

初期雨水切换阀控制按扭箱外形如图3，建议箱体尺寸为400*400*180（宽*高*深，mm）,控制箱操作面设置了开、关阀按钮及阀门状态反馈指示灯。按钮箱一般就近布置在初期雨水收集池附近0m地面。

图3 初期雨水切换阀控制按扭箱外形图

初期雨水电动切换阀控制按钮箱内部电气原理图如下：

图4 初期雨水切换阀控制按钮箱原理图

初期雨水切换阀控制按钮箱各元器件功能说明如下表：

表1 初期雨水切换阀控制按钮箱元器件功能说明

液位开关设液位高低报警双触点，将初期雨水收集池液位低报警触点与阀门按钮箱上的开阀按钮信号并联，控制KM1接触器带电，将KM1接触器的无源常开触点信号送至一体化电动阀，以此通过开阀按钮或液位低联锁实现开阀操作；将初期雨水收集池液位高报警信号与阀门按钮箱上的关阀按钮信号并联，控制KM2接触器带电，将KM2接触器的无源常开触点信号送至一体化电动阀，以此通过关阀按钮或液位高联锁实现关阀操作。液位联锁开阀信号做自保持设计，确保液位高报警或按下关阀按钮前阀门一直处于打开状态；液位联锁关阀信号做自保持设计，确保液位低报警或按下开阀按钮前前阀门一直处于关闭状态。将阀门开到位常闭信号串接至开阀控制回路，避免阀开到位后开阀控制回路长期带电；将阀门关到位常闭信号串接至关阀控制回路，避免阀关到位后关阀控制回路长期带电。

通过设置该阀门按钮箱，一方面以较低成本就地实现初期雨水收集池液位与初期雨水电动切换阀的自动联锁控制，另一方面也可以在联锁功能失效时，通过人工按钮实现电动切换阀的开启与关闭，保证清污分流效果。此外该系统相较于远程联锁控制，其运行维护成本也较低。

结论

生活垃圾焚烧发电厂一般厂区占地面积较大，初期雨水收集池设置在厂区低点，雨水收集管路较长，管径较大，距离厂区控制中心较远。初期雨水电动切换阀一般布置在地下初期雨水切换阀门井内，若采用人工控制，需要操作人员上下阀门井，操作不便，且受人为因素影响较大；若采用DCS远程控制，存在远程控制信号衰减严重的问题；若就地配置PLC控制箱，成本又较高。本文提出通过设置阀门按钮箱，采用最低成本实现初期雨水切换阀与初期雨水收集池液位的自动联锁，设置手动操作按钮，在液位联锁故障时保障阀门的手动开关控制。解决了初期雨水切换阀人工操作需上下初期雨水切换阀门井的不便以及易受人为因素影响的问题，相对于设置初期雨水自动化程序控制系统来实现初期雨水收集池液位与初期雨水切换阀的远程自动联锁，大大降低了实现联锁的成本。

参考文献：

1.GB50014-2021,室外排水设计标准[S].

2.李为堂，刘 荣，王 敏.雨水收集远程自动控制系统改造及应用. 云南冶金.

3.翁荟黎.工业企业初期雨水收集控制系统建设. 现代工业经济和信息化.

4.李卫明 ， 秦江江.垃圾焚烧发 电厂初期雨水收集系统设计.创新与应用技术.

5.姚倩.生活垃圾转运站初期雨水收集系统设计探讨.广东化工.

作者简介：周娟，1985，女，汉族，江苏泰州，硕士，工程师，热工仪表及自动化控制

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