往復(fù)式機(jī)械爐排垃圾焚燒爐自動(dòng)燃燒控制技術(shù)的探討
一、背景
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，城鎮(zhèn)居民環(huán)保意識(shí)的提高和對(duì)垃圾的資源化認(rèn)識(shí)，從20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始，我國(guó)的深圳、上海、天津等沿海發(fā)達(dá)省市相繼投資建設(shè)了一定規(guī)模的生活垃圾焚燒發(fā)電廠。但這些生活垃圾焚燒發(fā)電廠的關(guān)鍵主設(shè)備——機(jī)械爐排焚燒爐大都是從國(guó)外引進(jìn)的，配套的自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)都以專利技術(shù)為由，不向用戶提供相關(guān)資料或開(kāi)放。為實(shí)現(xiàn)焚燒爐排和燃燒控制系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，本文以下述典型工程實(shí)例，較詳細(xì)的對(duì)ACC自動(dòng)控制燃燒技術(shù)的基本控制原理和控制對(duì)象進(jìn)行分析和說(shuō)明，為ACC自動(dòng)燃燒控制技術(shù)的國(guó)產(chǎn)開(kāi)發(fā)提供參考。
二、典型工程實(shí)例
天津泰達(dá)環(huán)保有限公司的雙港垃圾焚燒發(fā)電廠，日處理生活垃圾3×400噸。
其焚燒設(shè)備采用世界先進(jìn)的SN型機(jī)械爐排爐，其配套進(jìn)口的自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)ACC系統(tǒng)，則根據(jù)時(shí)刻變化的投入爐內(nèi)垃圾的性質(zhì)，在確保額定的焚燒量的情況下，以余熱鍋爐的出口蒸發(fā)量為目標(biāo)，通過(guò)控制、調(diào)節(jié)爐排速度和燃燒用風(fēng)量，最終達(dá)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(nèi)，同時(shí)保證環(huán)保要求和垃圾焚燒運(yùn)行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。
ACC自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)與完全依靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)而進(jìn)行的傳統(tǒng)操作相比較，在確保運(yùn)行的協(xié)調(diào)性、提高運(yùn)行管理水平和設(shè)備檢修效率、降低運(yùn)營(yíng)成本，保證穩(wěn)定的焚燒量、蒸發(fā)量、爐渣的熱灼減率、排氣標(biāo)準(zhǔn)等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，正越來(lái)越受到業(yè)界的重視。圖1為機(jī)械爐排爐ACC自動(dòng)燃燒控制示意圖。
圖2為ACC機(jī)械爐排焚燒爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的典型輸入輸出關(guān)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(fā)量為主要控制目標(biāo)，ACC自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)主要通過(guò)調(diào)節(jié)燃燒用風(fēng)量和爐排速度來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)燃燒的目的。
ACC自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的煙風(fēng)系統(tǒng)控制功能圖中可以看出，煙風(fēng)系統(tǒng)控制的關(guān)鍵在于燃燒用總風(fēng)量的計(jì)算上，其燃燒用總風(fēng)量的計(jì)算遵循下列公式：
F＝α×Qb×21/(21－Q2)＋β－F2
＝××××××m3N/h
Qb——代表鍋爐蒸發(fā)量的目標(biāo)設(shè)定值，單位kg/h
O2——代表煙氣含氧量，單位%
α——為無(wú)量綱參數(shù)
β——為經(jīng)驗(yàn)修正值，單位m3N/h
F2——為實(shí)際漏風(fēng)量，單位m3N/h
其中F2可以通過(guò)漏風(fēng)實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，而α、β的數(shù)值則需要在保證進(jìn)爐垃圾的特性(熱值)波動(dòng)很小的情況下，經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試、調(diào)整才能得出，而且往往只能獲得一個(gè)相對(duì)的取值范圍。上述數(shù)據(jù)獲得的前提是風(fēng)量測(cè)定的準(zhǔn)確。
ACC自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的爐排控制功能圖中可以看出，爐排控制的關(guān)鍵在于燃燼點(diǎn)SV值和爐排速度的計(jì)算上，其燃燼點(diǎn)SV值和爐排速度的計(jì)算均利用下列公式:
Y＝α×(Qb/50000)×100＋β
＝×××.×%
Qb——代表鍋爐蒸發(fā)量的目標(biāo)設(shè)定值，單位kg/h
α——為無(wú)量綱參數(shù)
β——為經(jīng)驗(yàn)修正值，單位%
其中α、β數(shù)值的獲取同樣需要在進(jìn)爐垃圾熱值已知(可經(jīng)驗(yàn)估計(jì))的情況下，通過(guò)較長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)、摸索取得，同樣也可能是一個(gè)波動(dòng)的范圍值。
通過(guò)圖3和圖4可以看出，風(fēng)量的控制和爐排速度的控制是相互影響的，各被控對(duì)像不是簡(jiǎn)單的單輸入單輸出的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而是二個(gè)多輸入多輸出的復(fù)雜控制系統(tǒng)，是一個(gè)多變量的模糊數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)，需要在長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐中不斷總結(jié)、完善，才能達(dá)到適應(yīng)垃圾性質(zhì)突變、降低有害氣體排放、穩(wěn)定燃燒和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、降低運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度等的最終自動(dòng)控制水平和要求。
三、總結(jié)
本文以天津雙港垃圾焚燒發(fā)電廠的進(jìn)口機(jī)械爐排垃圾焚燒爐的典型ACC自動(dòng)燃燒控制技術(shù)為工程實(shí)例，介紹和分析了傳統(tǒng)的自動(dòng)燃燒控制技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還增加了CO和NO的控制，以此修正燃燒用總風(fēng)量和爐排速度的計(jì)算與控制，使燃燒更穩(wěn)定，煙氣排放指標(biāo)更高，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的設(shè)計(jì)要求。但要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，還需要長(zhǎng)期摸索和行業(yè)間不斷地技術(shù)交流，并有志者的不斷鉆研、吸收和創(chuàng)新。
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