垃圾焚燒爐燃燒控制方案設(shè)計(jì)探討

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【摘要】根據(jù)國(guó)產(chǎn)大型垃圾焚燒爐的工藝特點(diǎn)，提出了以垃圾實(shí)時(shí)熱值為核心的垃圾爐燃燒控制方案，并在國(guó)產(chǎn)700t/d大型垃圾焚燒爐項(xiàng)目中得到成功應(yīng)用，取得了較好的控制效果。

【關(guān)鍵詞】熱值計(jì)算;垃圾爐;控制方案

前言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化越來(lái)越高，城市生活垃圾產(chǎn)量暴發(fā)式增長(zhǎng)。城鎮(zhèn)生活垃圾處理成為城鎮(zhèn)化管理和環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容，也是社會(huì)文明程度的重要標(biāo)志，關(guān)系人民群眾的切身利益。目前，城市生活垃圾焚燒發(fā)電是實(shí)現(xiàn)生活垃圾無(wú)害化、減量化、資源化的最佳方法。國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成超過(guò)100座垃圾焚燒發(fā)電廠，但是垃圾焚燒爐的燃燒自動(dòng)控制一直是沒(méi)有很好的解決，是困擾行業(yè)內(nèi)的難點(diǎn)。其中一個(gè)重要原因是城市生活垃圾的熱值變化大，并且不可能直接實(shí)時(shí)測(cè)量。本文提出種城市生活垃圾熱值的軟件測(cè)量方法，并將垃圾熱值引入到垃圾焚燒爐的給料機(jī)控制、爐排運(yùn)動(dòng)控制、一次風(fēng)二次的控制方案中，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒爐的燃燒自動(dòng)控制。

1城市生活垃圾熱值實(shí)時(shí)計(jì)算方案

由于垃圾熱值成分不穩(wěn)定，熱值變化大，很難直接實(shí)時(shí)測(cè)量。采用軟件測(cè)量的方法對(duì)垃圾熱值HVL進(jìn)行實(shí)時(shí)估算成為一種有效方法。在本文的算法中采用垃圾焚燒爐熱平衡的方法實(shí)現(xiàn)入爐垃圾熱值估算。FLwaste為2~3小時(shí)內(nèi)焚燒的垃圾量?？梢杂衫醯膶?shí)際投料量來(lái)統(tǒng)計(jì)，也可以由給料爐排速度來(lái)計(jì)算。HVwaste為2~3小時(shí)內(nèi)垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量；HVwaste根據(jù)垃圾焚燒爐熱平衡原理計(jì)算得到.HVwaste=∑HVsteam+∑HVfluegas+∑HVDwater+∑HVslag-∑HVair-∑HVwater+∑HVoil其中：∑HVwaste為累積生產(chǎn)主蒸汽的熱量；∑HVfluegas為累積煙氣帶走的熱量；∑HVDwater為累積排污帶走的熱量；∑HVslag為累積灰渣帶走的熱量；∑HVair為累積一次風(fēng)二次風(fēng)輸入的熱量；∑HVwater為累積給水輸入的熱量；∑HVoil為累積燃油輸入的熱量。HVsteam=∑FLSteam+Hsteam其中：FLSteam為鍋爐出口蒸汽流量，Hsteam為蒸汽的焓值。

2基于垃圾熱值的燃燒策略

垃圾焚燒爐的燃燒自動(dòng)控制回路主要包括給料機(jī)控制、爐排控制、一次風(fēng)與二次風(fēng)的控制。四個(gè)控制回路協(xié)調(diào)配合才能實(shí)現(xiàn)焚燒爐的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)行。這四個(gè)控制回路的核心思想是保證焚燒爐的能量動(dòng)態(tài)平衡，保證這個(gè)平衡的最關(guān)鍵點(diǎn)是入爐垃圾熱值的量化。本文以垃圾熱值為中心提了這四個(gè)關(guān)鍵控制回路的控制方案。

2.1垃圾給料機(jī)控制

垃圾給料機(jī)控制是垃圾焚燒爐關(guān)鍵控制回路之一，垃圾給料機(jī)控制方案原理圖。根據(jù)主蒸汽的需求量計(jì)算出所需要的能量，通過(guò)垃圾的熱值折算成垃圾需求量，最終體現(xiàn)到給料機(jī)的平均速度，通過(guò)給料機(jī)的平均速度計(jì)算出給料機(jī)每走一步之間的等待時(shí)間，送到給料機(jī)液壓控制系統(tǒng)來(lái)控制給料機(jī)的運(yùn)行、停止。

2.2爐排控制方案

爐排控制是垃圾焚燒爐另一個(gè)關(guān)鍵控制回路，爐排控制方案原理圖。根據(jù)主蒸汽需求量計(jì)算爐排運(yùn)行速度的基礎(chǔ)值，通過(guò)2小時(shí)修正及料層厚度的修正得到爐排的最終速度，并計(jì)算爐排在每次循環(huán)完成后的等待時(shí)間，送到爐排液壓控制系統(tǒng)控制爐排的啟停。

2.3一次風(fēng)控制方案

垃圾焚燒爐一次風(fēng)為垃圾焚燒提供主要的所需氧量，同時(shí)兼顧料層厚度的調(diào)節(jié)及爐排冷卻功能。一次風(fēng)控制方案原理圖。一次風(fēng)來(lái)自垃圾坑的上部，由主蒸汽氣的設(shè)定值或是需求值計(jì)算而來(lái)，通過(guò)爐層厚度的修正后送到一次風(fēng)機(jī)的控制模塊。

2.4二次風(fēng)控制方案

垃圾焚燒爐二次風(fēng)為垃圾焚燒提供補(bǔ)充氧量，兼顧控制爐膛溫度的功能，二次風(fēng)控制方案原理圖。二次風(fēng)也來(lái)自垃圾坑的上部，由主蒸汽的設(shè)定值或是需求值計(jì)算而來(lái)，通過(guò)氧量修正及爐膛溫度修正后送到一次風(fēng)機(jī)的控制模塊。氧量的設(shè)定值由主蒸汽流量經(jīng)函數(shù)發(fā)生器后給出。爐膛溫度修正是以調(diào)整爐膛溫度在850℃以上為目標(biāo)。

3結(jié)束語(yǔ)

以上控制方案在浙江中控技術(shù)股份有限公司ECS-700DCS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用到國(guó)產(chǎn)700t/d級(jí)垃圾焚燒爐的控制中，目前已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)正式投運(yùn)。結(jié)果表明，此方案與ECS-700DCS平臺(tái)相結(jié)合，提高了焚燒爐控制的穩(wěn)定性和自動(dòng)化投入率，為焚燒爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。

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作者:陳亮 郭峰 李學(xué)平 許潤(rùn) 劉金剛 單位:浙江中控技術(shù)股份有限公司