生活垃圾焚燒廠自動燃燒控制系統的原理與應用

裘曉云

摘 要：本文以某生活垃圾焚燒廠機械爐排焚燒爐的ACC自動燃燒控制系統為例，對其系統結構以及工作運行原理進行研究，并對其實際運行應用狀況進行分析，以供參考。

關鍵詞：生活垃圾焚燒廠；自動燃燒控制系統；原理；應用

生活垃圾焚燒廠作為生活垃圾集中處理與利用的重要場地，隨著生活垃圾焚燒廠建設數量的不斷增加，在垃圾處理與環保建設方面的技術水平也得到了不斷的提升和發展，對推動我國社會經濟發展有著十分積極的作用。由于生活垃圾的成分相對復雜，在焚燒過程中產生的熱值變化波動較大，對垃圾焚燒廠焚燒爐排燃燒運行穩定性存在較大影響，嚴重情況下，甚至會對其正常工作運行以及垃圾燃燒處理效果等產生影響。因此，開展生活垃圾焚燒廠自動燃燒控制系統工作原理及應用的有關研究，具有十分顯著的作用和意義。

1、生活垃圾焚燒廠及焚燒爐排的系統結構與特點分析

生活垃圾焚燒廠主要以城市生活垃圾的集中處理為主，通過將生活垃圾的資源化、減量化與無害化集中處理，在減少生活垃圾對城市環境以及生活空間等的污染侵害同時，通過回收處理與利用，在一定程度上緩解城市經濟發展與社會建設的資源矛盾，滿足社會經濟發展的資源需求。因此，結合這一情況可以看出，生活垃圾焚燒廠進行生活垃圾焚燒處理主要包含垃圾接收與儲存系統、垃圾焚燒以及余熱利用系統、煙氣處理與灰渣處理系統、垃圾滲瀝液收集與輸送系統、自動控制系統、電氣與給排水系統等不同系統結構。在生活垃圾焚燒廠的所有系統構成中，以焚燒系統為整個垃圾焚燒廠工作運行的核心系統，而結合生活垃圾焚燒廠工作運行實際情況，焚燒系統包含垃圾給料系統、焚燒爐排、出渣系統、焚燒爐液壓傳動系統、點火與輔助燃燒系統、燃燒空氣系統、ACC系統等。

此外，生活垃圾焚燒廠焚燒系統設計中，其焚燒爐排的選擇應用主要根據機械爐排在垃圾焚燒過程中對垃圾成分以及焚燒規模的適用性較強等特點，并且其在焚燒運行中對低熱值以及高水分生活垃圾焚燒效果較好，因此，在實際設計中的選擇應用相對較多。一般情況下，生活垃圾焚燒廠焚燒系統中，機械爐排主要由干燥爐排、燃燒爐排以及燃燼爐排等部分組成，垃圾焚燒過程中空氣從爐排下方由爐排片出風孔進入到爐膛，以在垃圾焚燒中發揮相應的助燃以及爐排清潔等作用效果，促進垃圾焚燒利用。

2、生活垃圾焚燒廠焚燒系統控制原理及應用分析

2.1 控制方式

一般情況下，結合生活垃圾焚燒廠焚燒系統燃燒控制實際情況，主要以自動化燃燒控制ACC系統和分散式控制DCS系統兩種形式為主，其中，ACC系統作為整個焚燒系統控制的核心部分，通過對焚燒系統焚燒過程中復雜燃燒狀況的計算以及自動燃燒控制邏輯的設計，完成對整個系統燃燒運行的控制和管理。其中，焚燒系統ACC控制在進行燃燒計算中，所需信號是根據燃燒現場設備以及DCS系統數據采集與通信傳輸，由自動控制系統中相應的PLC進行計算與控制實現。

值得注意的是，對生活垃圾焚燒廠的焚燒系統來講，關鍵就是在確保垃圾穩定并且完全焚燒，同時對垃圾燃燒過程中所產生的穩定蒸汽產量維持，以實現較高爐膛溫度環境維持，以在預定垃圾處理量保證基礎上，實現垃圾焚燒污染物的排放，達到無害化與資源化處理目的。但是，由于垃圾成分與熱值變化與季節等因素之間有著較大關聯，在季節等因素影響下其燃燒過程中空氣與蒸汽產量、有害成分變化等，都會對垃圾焚燒的結果造成影響，因此，通過ACC控制結合垃圾焚燒過程中垃圾焚燒量以及一次風、二次風、爐墻冷卻風、鍋爐給水、煙氣、過熱蒸汽等因素參數的變化，對垃圾給料器以及爐排、出渣機等設備運行進行控制和調節，以達到較好的焚燒運行效果。

2.2控制系統設計與原理分析

生活垃圾焚燒廠的垃圾焚燒系統運行中，通過垃圾給料系統抓斗將發酵垃圾進行攪拌混合送至焚燒爐料斗，并通過傳輸系統傳送至給料器平臺，最終至爐排，在爐排的往復運動與攪拌作用下緩慢向前移動，完成干燥、燃燒與燃燼過程，燃燼垃圾通過向性質較為穩定的爐渣轉變，并由出渣系統的輸送至渣孔。

在這一運行過程中生活垃圾焚燒廠焚燒系統中垃圾給料系統主要通過料斗門以及料斗和架橋破解裝置、推料器、冷卻系統等不同結構裝置完成垃圾的給料與運送動作，該部分中，控制系統主要以推料器運動速度與料斗料位變化控制為主。垃圾焚燒廠焚燒系統運行中，為避免垃圾給料系統在給料過程中出現架橋問題，通過在料斗出口處安裝設置破橋裝置，同時設置料斗門在焚燒系統的停爐狀態下實現爐膛與垃圾坑之間的阻斷處理。此外，為確保垃圾給料系統在焚燒系統運行中能夠實現將順暢、連續與穩定性的垃圾投入和輸送至焚燒爐膛內，還需要對料斗料位進行重點控制，以避免出現料斗料位過低或者過高情況，該控制實現主要是進行超聲波料位儀檢測裝置的設置應用，在對料斗料位信號進行檢測基礎上，實現報警控制與管理。

其次，垃圾焚燒廠焚燒系統的焚燒爐排部分，干燥爐排主要是進行垃圾高溫干燥以及熱解處理，然后通過燃燒爐排的高溫燃燒，經過一個臺階的落差掉落至燃盡爐排上將垃圾燃燒至燃燼狀態為止。此外，料層調節裝置是調節料層高度的重要工具，在垃圾成份發生變化或燃燒情況不好時，可以通過調整料層調節裝置的擺動角度，控制料層的高度，可增加或減少垃圾在逆推爐排上停留的時間，以達到更好的燃燒。而液壓系統是實現推料器以及焚燒爐排、料層調節機構等裝置液壓驅動的重要能源系統，焚燒系統運行控制中，主要利用焚燒爐排、料層調節機構以及液壓系統等作用實現焚燒爐排垃圾厚度調節與控制，通過對燃燒爐排垃圾層上下壓差變化與進風量的計算，實現其垃圾層厚度控制。

再次，生活垃圾焚燒廠焚燒系統助燃結構中主要包含點火燃燒與輔助燃燒、助燃風機設備等，焚燒運行中，點火燃燒器啟動后，爐膛溫度從冷態逐漸加熱至850度左右，而輔助燃燒裝置在鍋爐冷態啟動狀態下，能夠實現爐膛升溫支持，并且在正常運行狀態下通過自動控制輔助燃燒裝置實現煙氣在第一煙道停留約2s時其溫度仍保持在850度以上，并且其在爐膛溫度<860度時自動啟動，在爐膛溫度>890度且處于穩定狀態時，自動停止運行。

圖1 生活垃圾焚燒廠焚燒系統輔助燃燒裝置控制原理

最后，生活垃圾焚燒廠焚燒系統中，燃燒空氣控制主要是進行一次風與二次風系統控制，其中，一次風控制主要通過ACC對主蒸汽流量設定情況以及垃圾量、熱值、過量空氣等參數進行計算分析，對不同段爐排一次風需求量進行確定，在對燃燒爐排進風擋板開度調節基礎上，實現一次風量的控制；而二次風系統控制則是由ACC控制通過對二次風進風擋板開度和風機速度的調節控制實現二次風量的控制，以確保垃圾焚燒煙氣中可燃性物質完全燃燒。

3、結語

總之，對生活垃圾焚燒廠自動燃燒控制系統原理與應用的分析，有利于促進其在實際設計中的推廣應用，進而推動生活垃圾焚燒與利用技術的發展，具有十分積極的作用和意義。

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