生活垃圾焚燒發(fā)電ACC技術(shù)簡析

（永清環(huán)保股份有限公司，長沙 410000）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷深入，生活垃圾也成倍增長，2017年相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示我國每年產(chǎn)生1.7億噸的城市生活垃圾和6500噸的縣城生活垃圾。國家對固體廢物的處理要求是減量化、無害化、資源化，同時(shí)將生活垃圾發(fā)電納入可再生能源發(fā)電范疇，享受電力優(yōu)先上網(wǎng)和政府補(bǔ)貼優(yōu)惠上網(wǎng)價(jià)格，極大的促進(jìn)了生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展。衡陽市城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠由永清環(huán)保股份有限公司投資、建設(shè)與運(yùn)營，一期規(guī)模為日處理1000 t/d（2臺500 t/d的機(jī)械爐排式焚燒爐）。全廠DCS控制系統(tǒng)由和利時(shí)提供，焚燒爐ACC控制系統(tǒng)由焚燒爐廠家提供，通過OPC協(xié)議與DCS通訊。

1 垃圾焚燒爐主要系統(tǒng)組成

（1）垃圾輸送與灰渣系統(tǒng)，垃圾車→垃圾坑發(fā)酵→抓斗提升至進(jìn)料斗→給料機(jī)推至爐排→爐排干燥區(qū)→爐排焚燒區(qū)→爐排燃盡區(qū)→冷渣機(jī)至渣坑→撈渣機(jī)→運(yùn)渣車運(yùn)走。（2）風(fēng)煙系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)→空預(yù)器→爐膛→高溫過熱器→低溫過熱器→省煤器→半干式煙氣處理系統(tǒng)→引風(fēng)機(jī)→煙囪。（3）汽水系統(tǒng)，除鹽水→除氧器→給水泵→省煤器→汽包→水冷壁（爐內(nèi)受熱面）→汽包→飽和蒸汽→低溫過熱器→減溫器→高溫過熱器→過熱蒸汽→經(jīng)汽機(jī)做功后至凝汽器→冷凝塔凝結(jié)成水。

2 自動控制系統(tǒng)（ACC）的運(yùn)用

設(shè)計(jì)自動燃燒控制系統(tǒng)（ACC）的目的就是控制垃圾的燃燒過程，使垃圾能夠充分燃燒并對余熱鍋爐提供熱量以適應(yīng)鍋爐輸出的蒸汽負(fù)荷，控制爐膛溫度在850 ℃以上，保證煙氣在爐膛的停留時(shí)間不少于2 s，充分分解有害氣體[1]。ACC主要包括鍋爐蒸發(fā)量控制、鍋爐給料量控制、鍋爐燃燒空氣量控制、熱灼減率的控制等。

2.1 鍋爐蒸發(fā)量控制

鍋爐蒸發(fā)量控制是ACC重要的控制回路。該回路以調(diào)整燃燒爐排的一次風(fēng)量為主，調(diào)整焚燒爐排的速度為輔，來實(shí)現(xiàn)控制鍋爐蒸發(fā)量的目的。

在燃燒理論中，燃燒時(shí)所需的空氣量，可以考慮為燃燒所生熱量的函數(shù)，燃燒熱量可置換為余熱鍋爐的蒸汽蒸發(fā)量，而空氣燃燒后的殘余氧濃度，也可真實(shí)的反應(yīng)其燃燒狀態(tài)。

爐排燃燒產(chǎn)生的熱量與垃圾的焚化量以及垃圾熱值有關(guān)。爐體本身設(shè)計(jì)容量為定值，但垃圾熱值不穩(wěn)定，垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量無法直接控制，但可由控制爐床速度和調(diào)整燃燒空氣量的交相配合，使其達(dá)到穩(wěn)定的蒸汽產(chǎn)量。

在ACC的回路當(dāng)中，蒸發(fā)量的設(shè)立值跟空氣過量系數(shù)、垃圾的低位熱值等元素相關(guān)聯(lián)，在開展比例系數(shù)的調(diào)節(jié)之后當(dāng)做鍋爐蒸發(fā)量的設(shè)定值。實(shí)際運(yùn)行所測得的鍋爐蒸發(fā)量在受到溫度壓力的補(bǔ)償再去掉輔助燃料所引起蒸發(fā)量的干擾，與其設(shè)定值間的差值，然后歷經(jīng)PID調(diào)節(jié)器以后，去修改燃燒爐排出一次風(fēng)量的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2 鍋爐給料量控制

垃圾由進(jìn)料口投入，經(jīng)過各段爐床的推動，逐段燃燒，各爐床由個(gè)別油壓缸推動（由比例電磁閥控制），所以調(diào)整油壓缸的推進(jìn)速度，能控制垃圾的進(jìn)料量，進(jìn)而控制爐內(nèi)燃燒狀況。

鍋爐蒸發(fā)量的數(shù)值乘以焓差，除以垃圾的低位熱值和鍋爐的效率，再除以垃圾的比重之后，可以得到爐排標(biāo)準(zhǔn)速度，而此速度絕大多數(shù)用于燃燒爐排速度的控制。

垃圾的燃燒量，通過函數(shù)運(yùn)算，得到垃圾料層厚度的一個(gè)值，低負(fù)荷與高負(fù)荷值在40～50%之間。兩個(gè)變送器安裝在爐排上，再結(jié)合它的排放量，從而計(jì)算出它實(shí)際的厚度。然后比較一下它的實(shí)際值和控制值，再次修正爐排的標(biāo)準(zhǔn)速度，得到的速度用來控制燃燒爐排的速度，干燥爐排的速度和給料機(jī)的速度[2]。

燃燒爐排速度可使用前述ACC的計(jì)算值（AUTO）或切換至手動控制MV，經(jīng)過PLC內(nèi)的比例電磁閥控制器，轉(zhuǎn)換成電流信號后再傳至現(xiàn)場油壓缸電磁閥，調(diào)整油壓缸油壓流量，改變爐床的推進(jìn)速度，進(jìn)而控制垃圾進(jìn)料量的大小。

2.3 煙氣氧的濃度控制

在總體風(fēng)量一定的時(shí)候，氧量的改變比蒸汽量的改變可以更為迅速的體現(xiàn)出垃圾熱值的改變。假如含氧量超過了基本值，就說明燃料量不充足，所產(chǎn)生的蒸汽量也就不夠，那么燃料一定要進(jìn)行強(qiáng)化，爐排以及給料速率要增加，反之亦然?？茖W(xué)的限制鍋爐出口煙氣當(dāng)中的氧氣濃度，不但能夠保證燃燒處在良好的工作狀況，減少了CO的濃度，并且還與空氣系數(shù)相符合，對于限制燃燒當(dāng)中的二惡英也是極為有益的?；诖?，通過調(diào)整二次風(fēng)量和燃燼爐排的一次風(fēng)量，而使煙氣氧濃度處于6%～8%的預(yù)設(shè)值，從而得以控制煙氣氧的濃度。

為了保證垃圾池區(qū)維持相當(dāng)?shù)呢?fù)壓，一次、二次燃燒用空氣都需要取自于垃圾池的上方，為了符合垃圾低熱值、高水分的特征，一次、二次風(fēng)都應(yīng)該使用高溫助燃空氣，利用蒸汽和空氣預(yù)熱器，把風(fēng)溫預(yù)熱至200 ℃。爐排下供燃燒用的空氣料斗可以分為7部分，結(jié)合各個(gè)階段控制所需要的空氣量，應(yīng)對不相同的垃圾特征，可以利用控制空氣預(yù)熱器旁路風(fēng)量調(diào)整風(fēng)溫[3]。二次風(fēng)噴嘴設(shè)置在二次燃燒室的前墻與后墻，噴嘴的數(shù)目和管井位置確保燃燒室煙氣出現(xiàn)高度湍流，保證有害氣體可以更好的分解，實(shí)現(xiàn)CO的徹底燃燒。

2.4 熱灼減率控制

為了提高鍋爐效率，可以通過減少沒有燃燼的可燃物質(zhì)來提高效率。熱灼減率的控制，通過實(shí)時(shí)測控爐排上方的溫度。燃燼爐排上的焚燒若比較強(qiáng)烈，則說明該溫度有所上升，也有些垃圾可能會因?yàn)闆]有燃燼而進(jìn)入冷渣機(jī)。為了加快焚燒的過程，可以增加爐排的一次風(fēng)量，調(diào)節(jié)并降低爐排的運(yùn)行速度、燃燼爐排，使?fàn)t排上面的垃圾充分燃燼。燃燒自動控制系統(tǒng)的各個(gè)控制回路，已經(jīng)設(shè)置了較多的可調(diào)節(jié)系數(shù)，有利于不同的垃圾熱值、不同的季節(jié)和不同的區(qū)域，然后根據(jù)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、煙霧的排放要求以及垃圾的特性等多方面的因素來進(jìn)行調(diào)整。

3 結(jié)束語

ACC技術(shù)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已經(jīng)有了足夠的技術(shù)支撐，在文章中也分析了生活垃圾焚燒鍋爐的ACC燃燒自動控制系統(tǒng)的技術(shù)和功能，我們可以發(fā)現(xiàn)該工藝非常完美的實(shí)現(xiàn)了垃圾的穩(wěn)定燃燒，使垃圾的給量和鍋爐的蒸發(fā)量都處于穩(wěn)定和可控的位置，然后降低三廢污染物排放。