垃圾焚烧炉燃烧控制方案设计探讨

【摘要】根据国产大型垃圾焚烧炉的工艺特点，提出了以垃圾实时热值为核心的垃圾炉燃烧控制方案，并在国产700t/d大型垃圾焚烧炉项目中得到成功应用，取得了较好的控制效果。

【关键词】热值计算;垃圾炉;控制方案

前言

随着我国社会经济发展，城市化越来越高，城市生活垃圾产量暴发式增长。城镇生活垃圾处理成为城镇化管理和环境保护的重要内容，也是社会文明程度的重要标志，关系人民群众的切身利益。目前，城市生活垃圾焚烧发电是实现生活垃圾无害化、减量化、资源化的最佳方法。国内已经建成超过100座垃圾焚烧发电厂，但是垃圾焚烧炉的燃烧自动控制一直是没有很好的解决，是困扰行业内的难点。其中一个重要原因是城市生活垃圾的热值变化大，并且不可能直接实时测量。本文提出种城市生活垃圾热值的软件测量方法，并将垃圾热值引入到垃圾焚烧炉的给料机控制、炉排运动控制、一次风二次的控制方案中，实现垃圾焚烧炉的燃烧自动控制。

1城市生活垃圾热值实时计算方案

由于垃圾热值成分不稳定，热值变化大，很难直接实时测量。采用软件测量的方法对垃圾热值HVL进行实时估算成为一种有效方法。在本文的算法中采用垃圾焚烧炉热平衡的方法实现入炉垃圾热值估算。FLwaste为2~3小时内焚烧的垃圾量。可以由垃圾吊的实际投料量来统计，也可以由给料炉排速度来计算。HVwaste为2~3小时内垃圾焚烧产生的热量；HVwaste根据垃圾焚烧炉热平衡原理计算得到.HVwaste=∑HVsteam+∑HVfluegas+∑HVDwater+∑HVslag-∑HVair-∑HVwater+∑HVoil其中：∑HVwaste为累积生产主蒸汽的热量；∑HVfluegas为累积烟气带走的热量；∑HVDwater为累积排污带走的热量；∑HVslag为累积灰渣带走的热量；∑HVair为累积一次风二次风输入的热量；∑HVwater为累积给水输入的热量；∑HVoil为累积燃油输入的热量。HVsteam=∑FLSteam+Hsteam其中：FLSteam为锅炉出口蒸汽流量，Hsteam为蒸汽的焓值。

2基于垃圾热值的燃烧策略

垃圾焚烧炉的燃烧自动控制回路主要包括给料机控制、炉排控制、一次风与二次风的控制。四个控制回路协调配合才能实现焚烧炉的稳定、经济可靠的运行。这四个控制回路的核心思想是保证焚烧炉的能量动态平衡，保证这个平衡的最关键点是入炉垃圾热值的量化。本文以垃圾热值为中心提了这四个关键控制回路的控制方案。

2.1垃圾给料机控制

垃圾给料机控制是垃圾焚烧炉关键控制回路之一，垃圾给料机控制方案原理图。根据主蒸汽的需求量计算出所需要的能量，通过垃圾的热值折算成垃圾需求量，最终体现到给料机的平均速度，通过给料机的平均速度计算出给料机每走一步之间的等待时间，送到给料机液压控制系统来控制给料机的运行、停止。

2.2炉排控制方案

炉排控制是垃圾焚烧炉另一个关键控制回路，炉排控制方案原理图。根据主蒸汽需求量计算炉排运行速度的基础值，通过2小时修正及料层厚度的修正得到炉排的最终速度，并计算炉排在每次循环完成后的等待时间，送到炉排液压控制系统控制炉排的启停。

2.3一次风控制方案

垃圾焚烧炉一次风为垃圾焚烧提供主要的所需氧量，同时兼顾料层厚度的调节及炉排冷却功能。一次风控制方案原理图。一次风来自垃圾坑的上部，由主蒸汽气的设定值或是需求值计算而来，通过炉层厚度的修正后送到一次风机的控制模块。

2.4二次风控制方案

垃圾焚烧炉二次风为垃圾焚烧提供补充氧量，兼顾控制炉膛温度的功能，二次风控制方案原理图。二次风也来自垃圾坑的上部，由主蒸汽的设定值或是需求值计算而来，通过氧量修正及炉膛温度修正后送到一次风机的控制模块。氧量的设定值由主蒸汽流量经函数发生器后给出。炉膛温度修正是以调整炉膛温度在850℃以上为目标。

3结束语

以上控制方案在浙江中控技术股份有限公司ECS-700DCS平台上实现，应用到国产700t/d级垃圾焚烧炉的控制中，目前已经在现场正式投运。结果表明，此方案与ECS-700DCS平台相结合，提高了焚烧炉控制的稳定性和自动化投入率，为焚烧炉的安全稳定运行奠定了良好的基础。

参考文献

[1]电站锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，1997

[2]ECS~700控制系统产品说明书.杭州：浙江中控技术股份有限公司，2013

[3]曾卫东，姜因.垃圾焚烧发电分散控制系统的设计和应用[J].热力发电，2003（8）

[4]陈亮，俞海斌，金建祥.引进的600t/d垃圾焚烧炉DCS系统及其控制方案[J].热力发电，2006（2）

[5]贾勋惠，许润.炉排式垃圾焚烧炉ACC自动控制技术[J].电站信息，2012（7）：33~36

[6]方红.往复式机械炉排生活垃圾焚烧炉的燃烧控制[J].技术创新，2008（5）：96.

作者:陈亮 郭峰 李学平 许润 刘金刚 单位:浙江中控技术股份有限公司