摘要：本文主要介紹機械爐排垃圾焚燒爐ACC自動燃燒控制技術(shù)的控制原理和控制對象應(yīng)用，對自動燃燒控制系統(tǒng)中空氣量及垃圾進料量的控制方式和系統(tǒng)參數(shù)進行了詳細驗算，為大型機械爐排垃圾焚燒爐配套的ACC自動燃燒控制技術(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；自動燃燒控制

一、垃圾焚燒發(fā)電廠自動燃燒控制系統(tǒng)簡介

（Auto Combustion Control，簡稱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，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，因爐體本身設(shè)計容量為定值，且實際操作時，垃圾熱值不穩(wěn)定，所以此兩大因素?zé)o法列入公式計算。

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：雖然垃圾熱值與焚化量時時刻刻都在變動，但可由控制爐床速度和調(diào)整燃燒空氣量的交相配合，使其達到穩(wěn)定的蒸汽產(chǎn)量。

在燃燒理論中，燃燒時所需的空氣量，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計算機面盤的微調(diào)值，經(jīng)過一段相當時間實地運作調(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進氣口，此項運算動作成為“比率演算”。

1.3ACC運算結(jié)果與現(xiàn)場硬件設(shè)備的連線

經(jīng)過ACC運算完成的結(jié)果，可視為：“爐體為達到理想燃燒狀態(tài)，對各控制元件下達的設(shè)定值（SV）”，此運算結(jié)果必須經(jīng)過全廠DCS控制中心，作統(tǒng)籌的指令調(diào)整和必要的信號轉(zhuǎn)換后，再傳送至現(xiàn)場的各個設(shè)備。同樣的，由現(xiàn)場傳回的回饋信號也必須透過DCS再送回ACC作必要的調(diào)整和補正動作，所以DCS在此扮演著ACC與現(xiàn)場控制設(shè)備兩者之間的連接口。

1.4干燥段進氣量DCS控制流程

此階段控制流程為接受來自ACC的運算結(jié)果，透過DCS的控制接口，將設(shè)定值經(jīng)過風(fēng)量調(diào)整器校正后，再將信號通過電流定位器，轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場風(fēng)門控制電動機可以接受的電流信號，后燃燒段進氣量DCS控制流程與干燥段相同。

為使整個控制系統(tǒng)更有彈性、提高操控的簡便，并允許操作者可以根據(jù)實地的爐體狀況，作必要的實時調(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。可選擇使用ACC的計算值或由操作者于DCS內(nèi)強制的設(shè)定值，可選用自動模式或手動模式，由操作者隨時依爐體狀況改變操作值。

1.5氧量修正

當總風(fēng)量恒定的時候，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，給料和爐排速度加快，反之亦然。

二、ACC燃料進料量的控制方式

2.1爐床速度控制

垃圾由進料口投入，經(jīng)過各段爐床的推動，逐段燃燒，各爐床由個別之油壓肛推動（由比例電磁閥控制），所以調(diào)整油壓肛的推進速度，能使控制垃圾的進料量，進而控制爐內(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，皆不計爐床垃圾層高度的修正值，正常ACC計算爐床速率時會將垃圾層高度的修正運算計入爐床速度演算中。

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，便有信號發(fā)生（信號值為1）

2.4爐床油壓缸比例電磁閥

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

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)姆派錈岬母稍铮粡臓t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，干燥的垃圾便會著火，燃燒便從這部分開始。垃圾在干燥段上的停留時間約為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，在后燃燒段進行靜態(tài)燃燒。燃燒段和后燃燒段的界限稱為“燃盡點”。即使是垃圾特性發(fā)生變化，但也應(yīng)該通過調(diào)節(jié)爐排速度而使燃盡點位置盡量不變。垃圾在燃燒段的停留時間約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?shù)目諝夥峙涞葮O為重要。空氣通過爐排進入爐內(nèi)，所以空氣容易從通風(fēng)阻力小的部分利入爐內(nèi)。但空氣流入過多部分會產(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。將燃燒段送過來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間約一小時。保證燃盡段上充分的滯留時間，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，對應(yīng)不同的垃圾特性，可通過控制空氣預(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。每臺爐配1臺一次風(fēng)機，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)機抽吸，在蒸汽---空氣預(yù)熱器加熱后供應(yīng)二次燃燒室。每臺爐配1臺二次風(fēng)機，采用變頻調(diào)節(jié)控制。

3）每臺爐配置2臺蒸汽----空氣預(yù)熱器，一、二次燃燒空氣個一臺。蒸汽-----空氣預(yù)熱器采用二級加熱，加熱汽源分別來自鍋爐產(chǎn)生的新蒸汽及汽輪機的一段抽汽，蒸汽凝結(jié)水通過輸水泵打入除氧器。

4）焚燒爐主燃燒室空冷墻的空氣由單獨設(shè)置的爐墻冷卻風(fēng)機經(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設(shè)置的爐排冷卻風(fēng)機經(jīng)爐內(nèi)抽吸供應(yīng)，排出室外

結(jié)語

目前我國垃圾焚燒發(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現(xiàn)垃圾處理無害化、減量化和資源化的關(guān)鍵，本文系統(tǒng)分析了自動燃燒控制系統(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)成和實際的燃燒調(diào)整的方法和調(diào)節(jié)量，為大型機械爐排垃圾焚燒爐配套的ACC自動燃燒控制技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用提供重要參考依據(jù)。

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