摘要：本文主要介紹機(jī)械爐排垃圾焚燒爐ACC自動(dòng)燃燒控制技術(shù)的控制原理和控制對(duì)象應(yīng)用，對(duì)自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)中空氣量及垃圾進(jìn)料量的控制方式和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)驗(yàn)算，為大型機(jī)械爐排垃圾焚燒爐配套的ACC自動(dòng)燃燒控制技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用提供重要參考。

關(guān)鍵詞：爐排；垃圾焚燒爐；自動(dòng)燃燒控制

一、垃圾焚燒發(fā)電廠自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

（Auto Combustion Control，簡(jiǎn)稱ACC）

1.1ACC燃燒空氣量的控制方式

影響燃燒空氣量的因素有四個(gè)，其中焚化量與垃圾熱值為相依關(guān)系，焚化量的多寡，隨垃圾熱值的高低而變動(dòng)，因爐體本身設(shè)計(jì)容量為定值，且實(shí)際操作時(shí)，垃圾熱值不穩(wěn)定，所以此兩大因素?zé)o法列入公式計(jì)算。

前面已經(jīng)提到：“蒸汽蒸發(fā)量”為爐體最重要的控制目的之一。也就是說(shuō)：雖然垃圾熱值與焚化量時(shí)時(shí)刻刻都在變動(dòng)，但可由控制爐床速度和調(diào)整燃燒空氣量的交相配合，使其達(dá)到穩(wěn)定的蒸汽產(chǎn)量。

在燃燒理論中，燃燒時(shí)所需的空氣量，可以考慮為燃燒所生熱量的函數(shù)，在安裝有余熱鍋爐的焚燒爐場(chǎng)合，燃燒熱量可置換為余熱鍋爐的蒸汽蒸發(fā)量（Qb），而空氣燃燒后的殘余氧濃度，也可真實(shí)的反應(yīng)其燃燒狀態(tài)，因此燃燒所需的空氣量（F）可使用下列經(jīng)驗(yàn)公式：

F=1000×a×Qb×[21/（21-O2）]+b-F2 公式（1-1）

Qb：蒸汽蒸發(fā)量

O2：煙氣含氧量

系數(shù)a為燃燒空氣量與蒸發(fā)量的比例關(guān)系，其值是根據(jù)該區(qū)域垃圾性質(zhì)、爐體特性而決定。

b、F2二系數(shù)為ACC計(jì)算機(jī)面盤的微調(diào)值，經(jīng)過(guò)一段相當(dāng)時(shí)間實(shí)地運(yùn)作調(diào)整后決定。

1.2燃燒空氣比率演算

求得送入爐內(nèi)的燃燒總空氣量（F）后，接著就要把空氣以不同的比例分配到爐體個(gè)進(jìn)氣口，此項(xiàng)運(yùn)算動(dòng)作成為“比率演算”。

1.3ACC運(yùn)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備的連線

經(jīng)過(guò)ACC運(yùn)算完成的結(jié)果，可視為：“爐體為達(dá)到理想燃燒狀態(tài)，對(duì)各控制元件下達(dá)的設(shè)定值（SV）”，此運(yùn)算結(jié)果必須經(jīng)過(guò)全廠DCS控制中心，作統(tǒng)籌的指令調(diào)整和必要的信號(hào)轉(zhuǎn)換后，再傳送至現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)設(shè)備。同樣的，由現(xiàn)場(chǎng)傳回的回饋信號(hào)也必須透過(guò)DCS再送回ACC作必要的調(diào)整和補(bǔ)正動(dòng)作，所以DCS在此扮演著ACC與現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備兩者之間的連接口。

1.4干燥段進(jìn)氣量DCS控制流程

此階段控制流程為接受來(lái)自ACC的運(yùn)算結(jié)果，透過(guò)DCS的控制接口，將設(shè)定值經(jīng)過(guò)風(fēng)量調(diào)整器校正后，再將信號(hào)通過(guò)電流定位器，轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)門控制電動(dòng)機(jī)可以接受的電流信號(hào)，后燃燒段進(jìn)氣量DCS控制流程與干燥段相同。

為使整個(gè)控制系統(tǒng)更有彈性、提高操控的簡(jiǎn)便，并允許操作者可以根據(jù)實(shí)地的爐體狀況，作必要的實(shí)時(shí)調(diào)整，以充分符合垃圾焚化爐的操作特性。系統(tǒng)于DCS中提供了多種控制模式的切換設(shè)計(jì)?？蛇x擇使用ACC的計(jì)算值或由操作者于DCS內(nèi)強(qiáng)制的設(shè)定值，可選用自動(dòng)模式或手動(dòng)模式，由操作者隨時(shí)依爐體狀況改變操作值。

1.5氧量修正

當(dāng)總風(fēng)量恒定的時(shí)候，氧量的變化比蒸汽量的變化能夠更快反映垃圾熱值的變化。如果氧量大于基本值，意味著燃料量不夠，產(chǎn)生的蒸汽量也就太低，則燃燒必須加強(qiáng)，給料和爐排速度加快，反之亦然。

二、ACC燃料進(jìn)料量的控制方式

2.1爐床速度控制

垃圾由進(jìn)料口投入，經(jīng)過(guò)各段爐床的推動(dòng)，逐段燃燒，各爐床由個(gè)別之油壓肛推動(dòng)（由比例電磁閥控制），所以調(diào)整油壓肛的推進(jìn)速度，能使控制垃圾的進(jìn)料量，進(jìn)而控制爐內(nèi)燃燒狀況。

圖2-2各段爐床速度關(guān)系示意圖


圖2-3各段爐床速度比率演算流程圖


如圖2-2，2-3所示：燃燒段：X=30.8% 燃燒段爐床速度

干燥段：Y=30.8%×150%=46.25% 干燥段爐床速度

供給段：Z=46.25%×25%=11.56% 供給段爐床速度

以上各段爐床速度的演算，皆不計(jì)爐床垃圾層高度的修正值，正常ACC計(jì)算爐床速率時(shí)會(huì)將垃圾層高度的修正運(yùn)算計(jì)入爐床速度演算中。

2.3垃圾層高度修正爐床速度演算位于干燥段及燃燒段兩段爐床的上方，設(shè)有垃圾層高度傳感器，該傳感器由位于爐體側(cè)邊的送波器發(fā)射微波至另一端的受波器所組成，爐床上堆積之垃圾將微波遮蓋時(shí)，便有信號(hào)發(fā)生（信號(hào)值為1）

2.4爐床油壓缸比例電磁閥

爐床速度值可使用前述ACC的計(jì)算值（AUTO）或切換至手動(dòng)控制MV，經(jīng)過(guò)DCS內(nèi)的比例電磁閥控制器，轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)后再傳至現(xiàn)場(chǎng)油壓缸電磁閥，調(diào)整油壓缸油壓流量，改變爐床的推進(jìn)速度，進(jìn)而控制垃圾進(jìn)料量的大小。

三、爐排控制系統(tǒng)

爐排爐大體可分為三段：干燥段、燃燒段、燃盡段。各段的供應(yīng)空氣量和運(yùn)行速度可以調(diào)節(jié)。

1.干燥段。垃圾的干燥包括：爐內(nèi)高溫燃燒空氣、爐側(cè)壁以及爐頂?shù)姆派錈岬母稍?；從爐排下部提供的高溫空氣的通氣干燥；；垃圾表面和高溫燃燒氣體的接觸干燥；垃圾中部分的垃圾燃燒干燥。利用爐壁和火焰的輻射熱，垃圾從表面開始干燥，部分產(chǎn)生表面燃燒。干燥垃圾的著火溫度一般為200℃左右。如果提供200℃以上的干燥空氣，干燥的垃圾便會(huì)著火，燃燒便從這部分開始。垃圾在干燥段上的停留時(shí)間約為30分鐘。

2.燃燒段。這是燃燒的中心部分。在干燥段垃圾干燥、熱分解產(chǎn)生還原性氣體，在本段產(chǎn)生旺盛的燃燒火焰，在后燃燒段進(jìn)行靜態(tài)燃燒。燃燒段和后燃燒段的界限稱為“燃盡點(diǎn)”。即使是垃圾特性發(fā)生變化，但也應(yīng)該通過(guò)調(diào)節(jié)爐排速度而使燃盡點(diǎn)位置盡量不變。垃圾在燃燒段的停留時(shí)間約30分鐘。總體燃燒空氣的60%～80%在此段供應(yīng)。為了提高燃燒效果，均勻的供應(yīng)垃圾，垃圾的攪拌混合和適當(dāng)?shù)目諝夥峙涞葮O為重要。空氣通過(guò)爐排進(jìn)入爐內(nèi)，所以空氣容易從通風(fēng)阻力小的部分利入爐內(nèi)。但空氣流入過(guò)多部分會(huì)產(chǎn)生燒穿現(xiàn)象，易造成爐排的燒損并產(chǎn)生垃圾熔融結(jié)塊。因此，設(shè)計(jì)爐排具有一定且均勻的風(fēng)阻很重要。

3.燃盡段。將燃燒段送過(guò)來(lái)的固定碳素及燃燒爐渣中未燃盡部分完全燃燒。垃圾在燃盡段停留時(shí)間約一小時(shí)。保證燃盡段上充分的滯留時(shí)間，可將爐渣的熱灼減率降至1%～2%。

四、空氣分配系統(tǒng)

為使垃圾池區(qū)保持一定的負(fù)壓，一、二次燃燒用空氣均取自垃圾池上方，為適應(yīng)垃圾高水分、低熱值垃圾的特性，一、二次風(fēng)均采用高溫助燃空氣，通過(guò)蒸汽---空氣預(yù)熱器，將風(fēng)溫預(yù)熱到200℃。爐排下供燃燒用空氣料斗分成7部分，依各燃燒階段控制所需的空氣量，對(duì)應(yīng)不同的垃圾特性，可通過(guò)控制空氣預(yù)熱器旁路風(fēng)量調(diào)節(jié)風(fēng)溫。二次風(fēng)噴嘴布置在二次燃燒室的前后墻，噴嘴的數(shù)量、管井、位置保證燃燒室煙氣產(chǎn)生高度湍流，使有害氣體充分分解，達(dá)到CO完全燃燒之目的。

為抑制結(jié)焦，焚燒爐主燃燒室部分側(cè)墻及爐排干燥區(qū)均采用孔冷墻結(jié)構(gòu)。

1）一次燃燒用空氣取自垃圾池上方，經(jīng)一次風(fēng)機(jī)抽吸，在蒸汽---空氣預(yù)熱器加熱后，送至干燥段、燃燒段、燃盡段爐排。每臺(tái)爐配1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，采用變頻調(diào)節(jié)控制。

2）二次燃燒空氣取自垃圾池上方，經(jīng)二次風(fēng)機(jī)抽吸，在蒸汽---空氣預(yù)熱器加熱后供應(yīng)二次燃燒室。每臺(tái)爐配1臺(tái)二次風(fēng)機(jī)，采用變頻調(diào)節(jié)控制。

3）每臺(tái)爐配置2臺(tái)蒸汽----空氣預(yù)熱器，一、二次燃燒空氣個(gè)一臺(tái)。蒸汽-----空氣預(yù)熱器采用二級(jí)加熱，加熱汽源分別來(lái)自鍋爐產(chǎn)生的新蒸汽及汽輪機(jī)的一段抽汽，蒸汽凝結(jié)水通過(guò)輸水泵打入除氧器。

4）焚燒爐主燃燒室空冷墻的空氣由單獨(dú)設(shè)置的爐墻冷卻風(fēng)機(jī)經(jīng)爐室內(nèi)抽吸供應(yīng)，排除室外。爐排干燥區(qū)空冷墻的空氣由單獨(dú)設(shè)置的爐排冷卻風(fēng)機(jī)經(jīng)爐內(nèi)抽吸供應(yīng)，排出室外

結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展日益迅速，燃燒控制的水平以及效果成為能否實(shí)現(xiàn)垃圾處理無(wú)害化、減量化和資源化的關(guān)鍵，本文系統(tǒng)分析了自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的組成，調(diào)節(jié)原理和控制流程，調(diào)節(jié)參數(shù)以及燃燒效果的表示方法，燃燒系統(tǒng)的構(gòu)成和實(shí)際的燃燒調(diào)整的方法和調(diào)節(jié)量，為大型機(jī)械爐排垃圾焚燒爐配套的ACC自動(dòng)燃燒控制技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用提供重要參考依據(jù)。

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