浅析垃圾焚烧发电厂的燃烧控制方案

摘要：随着我国城市化进程的加快，使得城市的固体垃圾废物越来越多，而且生产垃圾的时间在不断缩短，这就给垃圾在迅速处理时，带来了非常大的麻烦。对此，目前我国主要采用的是燃烧的方法来处理垃圾。由于垃圾在燃烧时会产生巨大的能量，而这些能量可以用来发电。对此，本文主要探讨了垃圾焚烧发电厂的燃烧控制。

关键词：垃圾焚烧发电厂；燃烧控制

1.垃圾焚烧炉燃烧控制

1.1垃圾焚烧过程

首先由垃圾车将收集到的垃圾运送到垃圾焚烧发电厂的垃圾储坑，通常垃圾在储坑里存放5～7天进行发酵，之后通过垃圾吊车将垃圾送至焚烧炉的料斗。当给料挡板打开时，料斗中的垃圾充满进料斜槽，进料斜槽的底部是推料器。

焚烧炉运行时，首先是由燃烧器燃油或燃气，将炉膛温度加热至850℃以上，然后通过推料器源源不断地将垃圾送入焚烧炉，在炉排上垃圾依次经过干燥、燃烧以及燃烬三个阶段。燃烬后的炉渣通过出渣机冷却后排出送至渣坑储存。经过高温燃烧后的炉渣属于无害品，可以作为建筑材料进行综合利用。垃圾焚烧产生的烟气温度高达1000℃以上，高温烟气通过余热锅炉进行热交换后温度降至200℃左右，然后通过尾气处理系统对有害气体进行去除，达标后排入大气。

在焚烧系统中，炉排上料层布置均均匀、焚烧温度、过量空气系统以及烟气850℃以上停留2S以上是4个非常关键的操作参数和设计元素。其中烟气停留时间主要受燃烧空气速率、燃烧室几何形状以及烟气流速的直接影响；一、二次量配比以及压力大小又会对燃烧室中的流场混合程度和温度造成影响，从而致使垃圾焚烧的效率因此发生相应的改变；过量空气系数与炉排运行速度、燃烧空气流速、垃圾成份多种因素的影响。

炉排上料层布置均均匀、焚烧温度、过量空气系统以及烟气850℃以上停留2S以上等4大焚烧控制参数之间相互影响，生活垃圾在炉内所停留的时间与其焚烧温度、烟气流速存在着密切的关系，若停留的时间较长，那么其焚烧的温度则应当相对较低，而停留时间相对较短的情况时，则需要将焚烧温度保持在较高状态下。

2.垃圾焚烧策略

2.1推料器控制

推料器的位置信号经过微分功能块和低通滤波器计算得出推料器的运行速度。仅在进料冲程时进行速度值计算，而在压缩冲程和返回冲程时速度值将保持。

每个推料器有一个速度调节器，每个推料器的计算速度作为相应推料器速度调节器的过程值。调节器输出范围是0-100，0%，控制液压比例阀在推料器前进过程中为相应液压缸提供液压油。

在推料器在每个运行周期中有三个过程：压缩过程、进料过程和返回过程，每个过程的控制要求如下：

压缩过程：是推料器向前移动的第一个阶段，推料器以高速向前移动，由液压比例阀控制。

进料冲程：是推料器向前移动的第二个阶段，在这个阶段速度控制器的指令控制液压比例阀，使得推料器向前移动。

返回冲程：在这个阶段推料器以高速返回，由液压开/关阀控制。

推料器速度调节器的速度设定点来自主蒸汽流量设定点的换算值，经过氧量调节器调整后，再由炉排垃圾床层调节器做进一步调整得到。当所有推料器停止时，推料器速度调节器输出跟踪为最小值0，00。

2.2自动燃烧控制

自动燃烧控制可分为蒸汽流量控制与炉膛温度控制两种控制模式，当焚烧处于正常运行状态下，通常采取蒸汽流量控制，而在对锅炉停止或者启动的过程中，则通常采取炉膛温度控制模式，即在对锅炉进行启动或者停止时，其阶段控制会根据设定的参数提供一定的炉膛温度，当锅炉达到正常运行状态后，此时给定值则会转变为主蒸汽流量。

操作人员在对燃烧进行自动化控制的过程中，可通过操作面板来对控制模式进行相互切换。若操作人员选取流量方式，此时蒸汽流量调节器则会保持在AUTO的模式下，操作人员即可根据需要确定相应的设定值，通过这种方式对焚烧炉的投料量进行合理的确定。

3.垃圾焚烧量计算、偏差演算及控制

3.1焚烧量计算

焚烧量演算是根据对垃圾料斗和垃圾吊车投入垃圾的重量和次数进行数据采样并保存，在规定的时间内对所保存的数据进行一次分析，计算出单位时间内垃圾的焚烧量。同时依据这些数据还可计算出所焚烧垃圾的体积，因此可计算出垃圾的密度。以上计算在每次垃圾投料时进行一次。

3.2焚烧偏差演算

通过垃圾焚烧量偏差演算可以判断当前的焚烧量跟焚烧目标之间的偏差，其判断结果将指导炉排进行速度调节以保证实现每日的焚烧量目标。焚烧量与目标焚烧量的偏差高于垃圾焚烧量的允许偏差（正偏差）时，当前焚烧量过多；焚烧量与目标焚烧量的偏差低于垃圾焚烧量的允许偏差（负偏差）时，当前焚烧量过少；焚烧量与目标焚烧量的偏差介于垃圾焚烧量的允许偏差之内（正负偏差之间）时，当前焚烧量适当。

3.3焚烧控制

为了实现每天的焚烧目标，根据当前的焚烧量以及垃圾热值和垃圾层厚的偏差进行综合判断，通过调节垃圾给料器、干燥段、燃烧段、燃尽段的周期时间来进行控制。其中主要的控制对象是垃圾给料器、干燥段、燃烧段、燃尽段。在焚烧控制时要在操作监视画面上将垃圾给料器、干燥段、燃烧段、燃尽段切换到自动模式并按下ACC ON按钮。最终达到比垃圾焚烧量目标值小的时候周期减少，比目标值大的时候周期增加的效果。

4.垃圾层厚演算及控制

4.1垃圾层厚演算

垃圾层厚的计算较为特殊，需在指定条件下测试干燥段风压值，在焚烧炉运行时根据实际的干燥段风压和风温，计算出的层厚结果是一个无量纲的值，它不能直接指示垃圾的层厚。要根据炉底风压、一次风流量、炉内压力等计算出干燥带的垃圾层厚，并判断其厚度是否合适。

4.2垃圾层厚控制

为了保证炉排干燥段上面的垃圾层厚的稳定，根据当前的垃圾层厚以及垃圾热值和焚烧量的偏差进行综合判断，通过调节炉排干燥段和燃烧段的周期时间来进行控制。控制对象包括干燥段、燃烧段。控制过程中在操作监视画面上将干燥段、燃烧段打到自动模式并按下ACC ON按钮。最终达到比垃圾层厚设定值厚的时候周期减少，比设定值薄的时候周期增加的效果。由于垃圾质量的变动，炉内垃圾量发生剧烈变化的时候请通过手动控制进行干预。

5.一次燃烧空气的概述及其控制

垃圾在燃尽段未燃尽的情况下，稍微增加空气量。炉膛温度较高，O2浓度低时稍微增加空气量。相反，炉膛温度低，O2浓度较高时则减少空气量。一次燃烧空气炉膛温度管理值为850～1000℃。为了抑制二呃英的生成，需保持炉膛温度达到850℃以上。如果炉膛温度达到1000℃以上并持续燃烧，炉壁会附着形成烧结块，将会阻碍燃烧损坏耐火材料，且易产生NOx。由于垃圾质量原因会有暂时超过1000℃的情况发生，但最好尽量保持在1000℃以下。对燃烧空气进行控制一次空气量是按照焚烧炉膛烟气含O2量来控制的，但是由于受焚烧炉膛区域的温度和粉尘浓度的影响，无法在焚烧炉炉膛设置氧量计，只能在省煤器出口设置，因此这里所说的焚烧炉膛烟气含氧量是根据省煤器出口氧量计的值推算出来的计算值。

参考文献

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