生活垃圾逆推式炉排炉自动燃烧控制系统设计

2013-01-16代江燕

中国环保产业 2013年12期

代江燕

（同方环境股份有限公司，北京 100083）

引言

我国的生活垃圾成分复杂、热值低、含水量和含灰量高[1]，逆推式炉排炉针对中国垃圾的特征对炉排级数、宽度、布风系统等进行了优化，并在李坑、佛山南海、台湾等地区的生活垃圾焚烧项目中运行良好。在逆推式炉排炉的实际运行中，当垃圾的组成（尤其是低位热值）与垃圾焚烧量发生变化时，锅炉的蒸发量、烟气温度、烟气排放量和其他条件也会随之发生波动。为了保持系统稳定运行，有必要对垃圾焚烧量进行控制。自动燃烧控制系统的运行是为了维持垃圾的平稳、持续和高效燃烧，使锅炉蒸发量、烟气温度、烟气排放量等参数稳定化，炉渣热灼减率最小化，尽可能地降低污染物的排放[2]。稳定的蒸发量，最大限度地回收热能；3）维持炉膛温度，减少耐火材料的损伤；4）减少CO、NOx和二英的产生；5）减小炉渣热灼减率；6）减少操作人员。

自动燃烧控制系统逻辑见图1，其中“SV”表示设定值；“PV”表示运行值。

图1 自动燃烧控制系统逻辑图

1 系统概述

自动燃烧控制系统通过液压传动控制垃圾给料器、炉排、除渣系统的动作，同时，通过控制风门开度调整燃烧空气和辅助燃烧系统，维持焚烧系统的稳定运行。需要达成的控制目标包括：1）达到预期的垃圾处理量；2）维持

2 系统构成

当锅炉蒸发量高时，进料和炉排连锁关闭，炉排炉内燃烧受到抑制，焚烧温度降低，蒸发量减少，烟气中的氧含量增高，整个控制流程见图2；反之，当锅炉蒸发量低时，进料器和炉排连锁运行，炉排炉内燃烧加速，焚烧温度增高，蒸发量增加，烟气中的氧含量降低。上述系统构成主要包括锅炉蒸发量调节回路设定、给料器和炉排运行控制及助燃空气控制等。

图2 自动燃烧控制流程图（条件为蒸发量高时）

2.1 锅炉蒸发量调节回路设定

锅炉蒸汽蒸发量控制是主要的燃烧自动控制回路，根据蒸发量的运行值（PV）与设定值（SV）之间的偏差来设定出上限值和下限值，用设定的界限值控制进料器和炉排的运行，从而保持来自锅炉的蒸发量为给定的设定值（SV）。

2.2 给料器和炉排运行控制

当蒸发量在上升方向越过设定的下限值时，将停止（OFF）给料器和炉排的运行，蒸发量会随之下降。当蒸发量在下降方向越过设定的上限值时，将启动（ON）给料器和炉排的运行，蒸发量则随之上升。另一方面，蒸发量在上升方向越过设定的上限值时，也会发出停止（OFF）信号；蒸发量在下降方向越过设定的下限值，也会发出启动（ON）信号。给料器和炉排运行控制见图3。

通过设置蒸发量的上、下限值控制给料器和炉排的启动（ON）和停止（OFF），可以维持焚烧处于稳定状态。锅炉蒸发量控制回路在焚烧项目中应用并达到了预期的效果，项目运行中的回路控制能力见图4。

图3 给料器和炉排运行控制图

图4 锅炉蒸发量回路控制能力

2.3 助燃空气控制

助燃空气控制包括一次风和二次风。助燃空气的流量直接影响垃圾释放的热量和垃圾燃烧的程度，而分配助燃风的多少，直接影响到烟气含氧量和炉内温度。因此通过烟气含氧量与锅炉蒸汽蒸发量偏差的计算，将空气按一定比例分配到炉排炉的各个进气口[3]。

2.4 关键参数说明

自动燃烧控制系统中包括蒸发量、进料器速度、炉排速度、一次风及二次风流量和温度等关键参数，下表为上述关键参数的设定及控制说明。

关键参数设定及控制说明表

2.5 前馈控制

逆推式炉排炉自动控制燃烧系统的核心控制特征是前馈控制。工业生产过程中控制对象总是存在惯性和纯滞后，从扰动作用到系统上，使被控量偏离给定值需要一定的时间，而从控制量变化到被控量发生变化，也需要一定的时间，传统的燃烧控制反馈控制见图5，当受控对象受到扰动作用，被控量偏离给定值时，调节器才会起作用，改变对象的输出，从而补偿扰动的影响，这种靠偏差来消除扰动影响的负反馈控制系统，控制作用总是滞后于扰动的作用[4]。逆推式炉排炉的控制采用的前馈控制见图6。