垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统设计与实现分析

垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统设计与实现分析

奚冰冰

东莞市科伟环保电力有限公司 广东东莞 523000

[摘要]垃圾焚烧整个过程当中，对整个燃烧过程的控制系统往往有着自动化层面要求。那么，为确保可满足于实际的运行及其控制需求，本文主要探讨垃圾焚烧炉当中自动燃烧控制系统的总体设计及其实现，仅供业内相关人士参考。

[关键词]焚烧炉；垃圾；控制系统；自动燃烧；设计；实现；

前言：

垃圾处理实践中，焚烧属于重要的一种处理手段，垃圾焚烧整个过程当中，燃烧控制从属重要系统，对垃圾焚烧实际处理效果往往有着重要影响。因而，针对垃圾焚烧炉当中自动燃烧控制系统的总体设计及其实现开展综合分析较为必要。

1、关于垃圾焚烧炉的概述

所谓垃圾焚烧炉，即用于垃圾焚烧处理当中一类设备，炉膛内部垃圾燃烧后，变成废气再进入至二次的燃烧室当中，燃烧装置强制燃烧之下确保其完全燃烧，而后进入至喷淋形式的除尘装置当中，待完成除尘，便经由烟囱排入至大气当中[1]。

2、系统设计及其实现

2.1总体框架设计

针对垃圾的焚烧炉当中，自动燃烧控制系统总体框架，设主蒸汽的流量、一次及二次风流量、氧量、料层厚度、炉排及推料装置速度等控制模块，以此使得对焚烧炉整个燃烧过程当中自动控制得以实现。

2.2控制模块设计及其实现

2.2.1在主蒸汽的流量层面

针对把控好蒸发量，属于自动燃烧控制系统当中一项关键性控制目标，通过把燃料的供给量与其一次风流量改变，使得输入炉膛实际热量及其产汽量发生变化，达到对蒸发量有效控制的目的。但因垃圾成分及其特性复杂性突出，热值稳定性欠缺，在频繁调整进料量的情况下，主蒸汽的流量会呈较大波动。那么，在料层厚度确保余量充足基础上，通过对一次风的风量实际大小予以调控，达到对蒸发量总体变化控制的目的。结合蒸发量原有设定值、主蒸汽的流量相应补偿计算数值偏差之下，积分和微分（PID）比例予以计算，获取主蒸汽的流量调整量。以对汽包压力实施稳定控制，当成蒸发量总体控制当中前馈的计算数值，依托专家经验，选定浮动汽包压力在前60s时间节点均值为汽包压力的一个控制目标数值，确保汽包压力可以将焚烧炉负荷总体变化趋势真实反映出来。对主蒸汽流量的调整量、汽包压力的稳定控制相应前馈数值总和开展函数计算相关操作，以此获取一次风的一个可变因子，对一次风予以合理调整，维持主蒸汽的流量总体稳定性[2]。

2.2.2在一次风流量层面

各级炉排当中一次风量，其内含一次风的基础流量及可变流量。针对一次风的基础流量，通常为固定值，结合主蒸汽的流量相应设定值实施计算分析便可获取；一次风的可变流量，则需经基础流量、一次风的可变因子相乘积便可获取。结合调试实践经验，便可获取一次风的基础流量、可变流量相应分配系数。那么，各级炉排当中一次风量的基础风量、可变风量被算出后，常常需设各级炉排两侧位置风量为1：1分配比例，借助PID的反馈控制功能，对各级两侧位置风量处于目标值周边位置予以有效调节。为维持一次风总体控制的稳定性，便需对一次风的风压及其风温各项PID参数予以有效把控，风压控制区间为2~2.5kPa，而一次风温需把控至200~220℃范围。

2.2.3在二次风流量及氧量层面

针对烟气的含氧量，经OFA调节达到控制目的，结合主蒸汽的流量相应设定值经实施函数计算后获取到OFA相应的基础流量，结合省煤器后的含氧量相应设定值及实际值之间偏差实施PID计算，获取OFA的调节量。以OFA的基础流量及调节量总和为基础，将其分别与OFA1及OFA2相应调整系数相乘，便可获取控制目标值，借助PID相应反馈控制工作，确保风量处于目标值周边位置。此模块针对前端风设自动化切换控制系统功能，垂直烟道整个上部分烟温在885℃以下情况下，各前端风可实现自动切换操作。其中一个前端风当中风门依照着特定速率可实现自动开启，另外一个前端风所处风门则以同等速率实现自动关至5%。垂直烟道实际烟温超过890℃情况下，同等方式和速率，使得二次风可自动切换至前端风。以此，确保风门切换期间对于炉膛负压所产生扰动得以减少。

2.2.4在料层厚度层面

针对料层厚度层面，确保其维持稳定能使得炉内炉排当中燃料分布欠缺均匀性问题发生概率得以降低，对炉内部垃圾实现稳定连续地燃烧而言有着关键作用。如针对2级炉排两侧位置垃圾的料层厚度，对推料装置速度和炉排滑动实际速度予以有效调节，使得2级炉排当中垃圾层厚实际数值不会超出设定值。总体设计当中还可增加偏料调整，偏料发生情况下，一侧位置增加±200mm，同步调整好给料速度及炉排速度相应系数，也可实现单独调整。处于正常运行条件之下，料层厚度需把控至1800~3 000 mm范围。那么，为防止一次风量出现频繁调整情况下，使得料层厚度总体控制层面波动较大，就需对风室和炉膛之间压力差数值变化的相应控制参数予以合理调整，促使风室和炉膛之间压力差的变化能够和一次风量整个变化趋势达到一致性目的

[3]。

2.2.5在炉排及推料装置层面

对炉排及推料装置实际控制模块，不仅要把1级炉排当中控制目标数值、垃圾厚度相应输出值、炉排调整相应系数乘积设成控制操作目标数值，且其余级炉排应当以设定值为此次控制操作的目标值，依托炉排速度反馈，实现PID的有效调节控制。针对推料装置速度控制层面，则需结合速度设定数值、实际数值之间偏差，实现PID有效调控。

2.2效果分析

那么，为更进一步了解此次所设计垃圾的焚烧炉当中自动燃烧控制系统实际应用的有效性，则选取某地区垃圾焚烧的发电厂作为主要对象，厂内配置2*500 t/d垃圾专用焚烧炉、2*12 MW凝汽形式汽轮的发电机组。同时，焚烧炉炉排设定为倾斜多级的顺推形式炉排，整个焚烧炉实际运行期间蒸发量额定为43.5t/h，炉渣热灼实际减率在5%以下，炉膛出口位置烟气温度在850℃以下。此次所设计自动燃烧控制系统一经投放运行之后，机组当中主蒸汽的流量24h当中最大及最小的波动数值分别是58.061t/h、54.183t/h，系统控制变化标准偏差是0.85%。日均发电量数值是54.10万kW·h，且相对应的标准偏差约1.80%；厂内日均供电量数值是45.69万kW·h，且相对应的标准偏差约2.21%，该焚烧炉始终维持平稳运行，总体发电量及供电量呈较小波动。经统计分析其在一个月之中热灼减率均值是2.3%，且相对应标准偏差是5.70%。针对省煤装置出口位置含氧量，其处于24h当中最大及最小的波动数值分别是5.71%、2.79%；此外，含氧量总体控制变化所对应的标准偏差约9.66%，可充分满足于该垃圾焚烧炉总体运行及其控制要求。此次测试运行操作过程当中，自动燃烧控制系统达到99.00%的投入率，可满足于我国现行各项标准及要求，且自动投运周期相对较长，有效性显著。

3、结语

综上所述，此次围绕着垃圾的焚烧炉所开发设计自动燃烧控制系统，其内含主蒸汽的流量、一次及二次风流量、氧量、料层厚度、炉排及推料装置速度等控制模块，经测试分析后可确定其投放运行总体效果显著，值得持续推广及应用。

参考文献：

[1]周亚东,李会强,李亮.一种用于危险固废垃圾焚烧炉的自动控制系统,CN213872720U[P].2021.

[2]胡涛,任有志,鹿有杰.危废垃圾焚烧炉控制系统的设计与实现[J].科技资讯,2022,020(018):121-124.

[3]龙吉生,刘志伟.红外热成像管理系统在垃圾焚烧炉自动燃烧控制中的应用[J].环境卫生工程,2022,030(002):1-8.