垃圾焚燒發(fā)電廠燃燒控制對策

劉益成

摘 要：垃圾焚燒發(fā)電技術是實現(xiàn)城市生活垃圾無害化和資源合理利用非常重要的手段。本研究通過對燃燒控制對策的總結，并對性能測試結果進行分析，發(fā)現(xiàn)燃燒控制對垃圾焚燒發(fā)電廠的重要性。

關鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電廠；燃燒控制；性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.163

1 垃圾焚燒技術

在對垃圾進行焚燒和處理的過程中，其會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，這就需要通過高溫熱化學方式來有效分解處理氣體，使得他們能夠?qū)崿F(xiàn)有效分解，同時在對垃圾進行燃燒處理時，其所產(chǎn)生的熱量也能夠再次得到合理運用，并將其用于發(fā)電處理，使得垃圾能夠變廢為寶，實現(xiàn)資源再利用，最后再將這些性質(zhì)較為穩(wěn)定的殘渣進行綜合利用或者填埋處理。在對垃圾焚燒期間，其產(chǎn)生的大量有毒有害氣體，在經(jīng)過一定的處理之后，當其達到排放標準之后即可對其進行排放處理。

2 垃圾焚燒爐燃燒控制

2.1 垃圾焚燒過程

首先由垃圾車將收集到的垃圾運送到垃圾焚燒發(fā)電廠的垃圾儲坑，通常垃圾在儲坑里存放5～7天進行發(fā)酵，之后通過垃圾吊車將垃圾送至焚燒爐的料斗。當給料擋板打開時，料斗中的垃圾充滿進料斜槽，進料斜槽的底部是推料器。

焚燒爐運行時，首先是由燃燒器燃油或燃氣，將爐膛溫度加熱至850℃以上，然后通過推料器源源不斷地將垃圾送入焚燒爐，在爐排上垃圾依次經(jīng)過干燥、燃燒以及燃燼三個階段。燃燼后的爐渣通過出渣機冷卻后排出送至渣坑儲存。經(jīng)過高溫燃燒后的爐渣屬于無害品，可以作為建筑材料進行綜合利用。垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣溫度高達1000℃以上，高溫煙氣通過余熱鍋爐進行熱交換后溫度降至200℃左右，然后通過尾氣處理系統(tǒng)對有害氣體進行去除，達標后排入大氣。

在焚燒系統(tǒng)中，爐排上料層布置均均勻、焚燒溫度、過量空氣系統(tǒng)以及煙氣850℃以上停留2S以上是4個非常關鍵的操作參數(shù)和設計元素。其中煙氣停留時間主要受燃燒空氣速率、燃燒室?guī)缀涡螤钜约盁煔饬魉俚闹苯佑绊懀灰?、二次量配比以及壓力大小又會對燃燒室中的流場混合程度和溫度造成影響，從而致使垃圾焚燒的效率因此發(fā)生相應的改變；過量空氣系數(shù)與爐排運行速度、燃燒空氣流速、垃圾成份多種因素的影響。

爐排上料層布置均均勻、焚燒溫度、過量空氣系統(tǒng)以及煙氣850℃以上停留2S以上等4大焚燒控制參數(shù)之間相互影響，生活垃圾在爐內(nèi)所停留的時間與其焚燒溫度、煙氣流速存在著密切的關系，若停留的時間較長，那么其焚燒的溫度則應當相對較低，而停留時間相對較短的情況時，則需要將焚燒溫度保持在較高狀態(tài)下。

2.2 垃圾焚燒策略

2.2.1 推料器控制

推料器的位置信號經(jīng)過微分功能塊和低通濾波器計算得出推料器的運行速度。僅在進料沖程時進行速度值計算，而在壓縮沖程和返回沖程時速度值將保持。

每個推料器有一個速度調(diào)節(jié)器，每個推料器的計算速度作為相應推料器速度調(diào)節(jié)器的過程值。調(diào)節(jié)器輸出范圍是0-100，0%，控制液壓比例閥在推料器前進過程中為相應液壓缸提供液壓油。

在推料器在每個運行周期中有三個過程：壓縮過程、進料過程和返回過程，每個過程的控制要求如下：

壓縮過程：是推料器向前移動的第一個階段，推料器以高速向前移動，由液壓比例閥控制。

進料沖程：是推料器向前移動的第二個階段，在這個階段速度控制器的指令控制液壓比例閥，使得推料器向前移動。

返回沖程：在這個階段推料器以高速返回，由液壓開/關閥控制。

推料器速度調(diào)節(jié)器的速度設定點來自主蒸汽流量設定點的換算值，經(jīng)過氧量調(diào)節(jié)器調(diào)整后，再由爐排垃圾床層調(diào)節(jié)器做進一步調(diào)整得到。當所有推料器停止時，推料器速度調(diào)節(jié)器輸出跟蹤為最小值0，00。

2.2.2 自動燃燒控制

自動燃燒控制可分為蒸汽流量控制與爐膛溫度控制兩種控制模式，當焚燒處于正常運行狀態(tài)下，通常采取蒸汽流量控制，而在對鍋爐停止或者啟動的過程中，則通常采取爐膛溫度控制模式，即在對鍋爐進行啟動或者停止時，其階段控制會根據(jù)設定的參數(shù)提供一定的爐膛溫度，當鍋爐達到正常運行狀態(tài)后，此時給定值則會轉變?yōu)橹髡羝髁俊?/p>

操作人員在對燃燒進行自動化控制的過程中，可通過操作面板來對控制模式進行相互切換。若操作人員選取流量方式，此時蒸汽流量調(diào)節(jié)器則會保持在AUTO的模式下，操作人員即可根據(jù)需要確定相應的設定值，通過這種方式對焚燒爐的投料量進行合理的確定。

在實際操作過程中，通常需要將蒸發(fā)量的波動控制在35-48t/h范圍內(nèi)，同時結合實際需要，進行蒸發(fā)量的設定，使其在燃燒過程中，能夠達到有效調(diào)節(jié)負荷波動量的效果。在對焚燒爐啟動或者停止過程中，通常采用爐膛溫度控制模式，此時濾波運算以及二選器的爐膛溫度信號和操作人員設定值之間的偏差在經(jīng)過PID的運算處理之后，其會對焚燒爐的投料量進行合理控制[1]。在垃圾焚燒的整個過程中，溫度是相對比較穩(wěn)定的指標，在停止以及啟動的過程中，其工況會發(fā)生比較劇烈的變化。

首先，通過精確控制爐內(nèi)溫度能夠更好的促使垃圾的干燥、充分完全燃燒等，從而實現(xiàn)對垃圾燃盡程度的有效提升；其次，通過將爐溫控制在合適的范圍內(nèi)，還可避免大量有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生，減少二次污染。

圖1是某焚燒爐持續(xù)運行4h，煙氣溫度、主蒸汽溫度、煙氣流量以及主蒸汽流量變化見圖1，曲線1、2、3、4。根據(jù)該結果可發(fā)現(xiàn)通過這種方式的控制，可促使垃圾燃燒、轉移以及相適應的配風均能夠保證蒸汽負荷控制在設定范圍內(nèi)。

2.2.3 風室擋板和氧量控制

垃圾燃燒完全程度和釋放的熱量主要受燃燒空氣量的直接影響，而燃燒空氣量的多少則通常經(jīng)由目標蒸汽設定量、爐膛壓力、爐膛溫度、爐排料層厚度等因素決定，通過綜合考慮相關因素，分配進入各個風室的風量。煙氣含氧量以及垃圾熱值的高低對二次風量的供應及二次風門檔板的開啟起著決定作用。

操作人員還可根據(jù)實際情況通過手動操作的方式對二次風門擋板進行偏置設定。在對氧量進行修正處理后，可通過煙氣含氧量設定值范圍以及間隔控制，使其能夠保持在8%-13%范圍內(nèi)，而當二次風箱擋板的開度達到30%-70%時，氧量值每間隔30min即可進行1次采樣，運行人員所給定的實際煙氣含氧量、氧量設定值在進行對比之后，其差值在經(jīng)過氧量的修正回路的運行處理之后，若氧量修正回路的輸出值未達到-2%時，那么主回路控制器給定值則應當相應的減少3%；若輸出的值能夠超過2%，那么主回路控制器給定值則會增加到3%[2]。

3 性能測試

某垃圾焚燒發(fā)電廠一期工程設置了450t/d垃圾焚燒爐2臺，同時配置了21MW汽輪發(fā)電機組1臺，47.46t/h余熱鍋爐2臺。在該發(fā)電廠投入運行之后，地方研究所對機組性能進行了測試，測試結果見表1，發(fā)現(xiàn)各項測試結果除爐膛溫度相對較低之外，均超標或者達到了設計要求。

4 結語

伴隨著不可再生能源的不斷減少，能源價格的持續(xù)增長，以及在國家將節(jié)能減排作為基本國策的大環(huán)境下，加大節(jié)能減排力度，推動垃圾焚燒技術的成熟成為了近年來發(fā)展的重點，為此，積極改進垃圾燃燒控制策略，推動垃圾焚燒發(fā)電廠幫助其擴大市場非常關鍵。

參考文獻：

[1]胡興武.垃圾焚燒發(fā)電廠燃燒智能控制系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學（北京），2011.

[2]滕剛，司朝陽.垃圾焚燒發(fā)電廠自動燃燒控制系統(tǒng)分析[J].黑龍江科技信息，2015（18）：68-69.