往復式機械爐排垃圾焚燒爐自動燃燒控制技術的探討

一、背景

隨著國民經濟和城市建設的發展，城鎮居民環保意識的提高和對垃圾的資源化認識，從20世紀80年代中后期開始，我國的深圳、上海、天津等沿海發達省市相繼投資建設了一定規模的生活垃圾焚燒發電廠。但這些生活垃圾焚燒發電廠的關鍵主設備——機械爐排焚燒爐大都是從國外引進的，配套的自動燃燒控制系統都以專利技術為由，不向用戶提供相關資料或開放。為實現焚燒爐排和燃燒控制系統的國產化，本文以下述典型工程實例，較詳細的對acc自動控制燃燒技術的基本控制原理和控制對象進行分析和說明，為acc自動燃燒控制技術的國產開發提供參考。

二、典型工程實例

天津泰達環保有限公司的雙港垃圾焚燒發電廠，日處理生活垃圾3×400噸。

其焚燒設備采用世界先進的sn型機械爐排爐，其配套進口的自動燃燒控制系統acc系統，則根據時刻變化的投入爐內垃圾的性質，在確保額定的焚燒量的情況下，以余熱鍋爐的出口蒸發量為目標，通過控制、調節爐排速度和燃燒用風量，最終達到最佳燃燒工況，將燃燒室溫度和熱灼減率控制在要求范圍內，同時保證環保要求和垃圾焚燒運行的穩定性、經濟性。

acc自動燃燒控制系統與完全依靠運行人員的經驗和感覺而進行的傳統操作相比較，在確保運行的協調性、提高運行管理水平和設備檢修效率、降低運營成本，保證穩定的焚燒量、蒸發量、爐渣的熱灼減率、排氣標準等方面有明顯的優勢，正越來越受到業界的重視。圖1為機械爐排爐acc自動燃燒控制示意圖。

圖2為acc機械爐排焚燒爐自動控制系統的典型輸入輸出關系圖。

從圖2可以看出，在入爐垃圾特性(熱值)基本不變的情況下，以鍋爐蒸發量為主要控制目標，acc自動燃燒控制系統主要通過調節燃燒用風量和爐排速度來實現自動燃燒的目的。

acc自動燃燒控制系統的煙風系統控制功能圖中可以看出，煙風系統控制的關鍵在于燃燒用總風量的計算上，其燃燒用總風量的計算遵循下列公式：

f＝α×qb×21/(21－q2)＋β－f2

?＝××××××m³n/h

q_b——代表鍋爐蒸發量的目標設定值，單位kg/h

o₂——代表煙氣含氧量，單位%

α——為無量綱參數

β——為經驗修正值，單位m3n/h

f₂——為實際漏風量，單位m3n/h

其中f2可以通過漏風實驗獲得數據，而α、β的數值則需要在保證進爐垃圾的特性(熱值)波動很小的情況下，經過不斷的調試、調整才能得出，而且往往只能獲得一個相對的取值范圍。上述數據獲得的前提是風量測定的準確。

acc自動燃燒控制系統的爐排控制功能圖中可以看出，爐排控制的關鍵在于燃燼點sv值和爐排速度的計算上，其燃燼點sv值和爐排速度的計算均利用下列公式:

?y＝α×(qb/50000)×100＋β

? ＝×××.×%

?qb——代表鍋爐蒸發量的目標設定值，單位kg/h

?α——為無量綱參數

?β——為經驗修正值，單位%

其中α、β數值的獲取同樣需要在進爐垃圾熱值已知(可經驗估計)的情況下，通過較長期的實驗、摸索取得，同樣也可能是一個波動的范圍值。

通過圖3和圖4可以看出，風量的控制和爐排速度的控制是相互影響的，各被控對像不是簡單的單輸入單輸出的單回路調節系統，而是二個多輸入多輸出的復雜控制系統，是一個多變量的模糊數學模型控制系統，需要在長期的運行實踐中不斷總結、完善，才能達到適應垃圾性質突變、降低有害氣體排放、穩定燃燒和經濟運行、降低運行人員的勞動強度等的最終自動控制水平和要求。

三、總結

本文以天津雙港垃圾焚燒發電廠的進口機械爐排垃圾焚燒爐的典型acc自動燃燒控制技術為工程實例，介紹和分析了傳統的自動燃燒控制技術，在實際應用過程中還增加了co和no的控制，以此修正燃燒用總風量和爐排速度的計算與控制，使燃燒更穩定，煙氣排放指標更高，從而達到經濟、環保的設計要求。但要實現最優控制，還需要長期摸索和行業間不斷地技術交流，并有志者的不斷鉆研、吸收和創新。