生活垃圾焚燒廠自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

裘曉云

摘 要：本文以某生活垃圾焚燒廠機(jī)械爐排焚燒爐的ACC自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)為例，對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及工作運(yùn)行原理進(jìn)行研究，并對(duì)其實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：生活垃圾焚燒廠；自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)；原理；應(yīng)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(shè)數(shù)量的不斷增加，在垃圾處理與環(huán)保建設(shè)方面的技術(shù)水平也得到了不斷的提升和發(fā)展，對(duì)推動(dòng)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分積極的作用。由于生活垃圾的成分相對(duì)復(fù)雜，在焚燒過程中產(chǎn)生的熱值變化波動(dòng)較大，對(duì)垃圾焚燒廠焚燒爐排燃燒運(yùn)行穩(wěn)定性存在較大影響，嚴(yán)重情況下，甚至?xí)?duì)其正常工作運(yùn)行以及垃圾燃燒處理效果等產(chǎn)生影響。因此，開展生活垃圾焚燒廠自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)工作原理及應(yīng)用的有關(guān)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(tǒng)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)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(duì)城市環(huán)境以及生活空間等的污染侵害同時(shí)，通過回收處理與利用，在一定程度上緩解城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)建設(shè)的資源矛盾，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的資源需求。因此，結(jié)合這一情況可以看出，生活垃圾焚燒廠進(jìn)行生活垃圾焚燒處理主要包含垃圾接收與儲(chǔ)存系統(tǒng)、垃圾焚燒以及余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理與灰渣處理系統(tǒng)、垃圾滲瀝液收集與輸送系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、電氣與給排水系統(tǒng)等不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在生活垃圾焚燒廠的所有系統(tǒng)構(gòu)成中，以焚燒系統(tǒng)為整個(gè)垃圾焚燒廠工作運(yùn)行的核心系統(tǒng)，而結(jié)合生活垃圾焚燒廠工作運(yùn)行實(shí)際情況，焚燒系統(tǒng)包含垃圾給料系統(tǒng)、焚燒爐排、出渣系統(tǒng)、焚燒爐液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火與輔助燃燒系統(tǒng)、燃燒空氣系統(tǒng)、ACC系統(tǒng)等。

此外，生活垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其焚燒爐排的選擇應(yīng)用主要根據(jù)機(jī)械爐排在垃圾焚燒過程中對(duì)垃圾成分以及焚燒規(guī)模的適用性較強(qiáng)等特點(diǎn)，并且其在焚燒運(yùn)行中對(duì)低熱值以及高水分生活垃圾焚燒效果較好，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中的選擇應(yīng)用相對(duì)較多。一般情況下，生活垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)中，機(jī)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(fēng)孔進(jìn)入到爐膛，以在垃圾焚燒中發(fā)揮相應(yīng)的助燃以及爐排清潔等作用效果，促進(jìn)垃圾焚燒利用。

2、生活垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)控制原理及應(yīng)用分析

2.1 控制方式

一般情況下，結(jié)合生活垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)燃燒控制實(shí)際情況，主要以自動(dòng)化燃燒控制ACC系統(tǒng)和分散式控制DCS系統(tǒng)兩種形式為主，其中，ACC系統(tǒng)作為整個(gè)焚燒系統(tǒng)控制的核心部分，通過對(duì)焚燒系統(tǒng)焚燒過程中復(fù)雜燃燒狀況的計(jì)算以及自動(dòng)燃燒控制邏輯的設(shè)計(jì)，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)燃燒運(yùn)行的控制和管理。其中，焚燒系統(tǒng)ACC控制在進(jìn)行燃燒計(jì)算中，所需信號(hào)是根據(jù)燃燒現(xiàn)場設(shè)備以及DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與通信傳輸，由自動(dòng)控制系統(tǒng)中相應(yīng)的PLC進(jìn)行計(jì)算與控制實(shí)現(xiàn)。

值得注意的是，對(duì)生活垃圾焚燒廠的焚燒系統(tǒng)來講，關(guān)鍵就是在確保垃圾穩(wěn)定并且完全焚燒，同時(shí)對(duì)垃圾燃燒過程中所產(chǎn)生的穩(wěn)定蒸汽產(chǎn)量維持，以實(shí)現(xiàn)較高爐膛溫度環(huán)境維持，以在預(yù)定垃圾處理量保證基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒污染物的排放，達(dá)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(jié)等因素之間有著較大關(guān)聯(lián)，在季節(jié)等因素影響下其燃燒過程中空氣與蒸汽產(chǎn)量、有害成分變化等，都會(huì)對(duì)垃圾焚燒的結(jié)果造成影響，因此，通過ACC控制結(jié)合垃圾焚燒過程中垃圾焚燒量以及一次風(fēng)、二次風(fēng)、爐墻冷卻風(fēng)、鍋爐給水、煙氣、過熱蒸汽等因素參數(shù)的變化，對(duì)垃圾給料器以及爐排、出渣機(jī)等設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，以達(dá)到較好的焚燒運(yùn)行效果。

2.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與原理分析

生活垃圾焚燒廠的垃圾焚燒系統(tǒng)運(yùn)行中，通過垃圾給料系統(tǒng)抓斗將發(fā)酵垃圾進(jìn)行攪拌混合送至焚燒爐料斗，并通過傳輸系統(tǒng)傳送至給料器平臺(tái)，最終至爐排，在爐排的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與攪拌作用下緩慢向前移動(dòng)，完成干燥、燃燒與燃燼過程，燃燼垃圾通過向性質(zhì)較為穩(wěn)定的爐渣轉(zhuǎn)變，并由出渣系統(tǒng)的輸送至渣孔。

在這一運(yùn)行過程中生活垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)中垃圾給料系統(tǒng)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(tǒng)等不同結(jié)構(gòu)裝置完成垃圾的給料與運(yùn)送動(dòng)作，該部分中，控制系統(tǒng)主要以推料器運(yùn)動(dòng)速度與料斗料位變化控制為主。垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)運(yùn)行中，為避免垃圾給料系統(tǒng)在給料過程中出現(xiàn)架橋問題，通過在料斗出口處安裝設(shè)置破橋裝置，同時(shí)設(shè)置料斗門在焚燒系統(tǒng)的停爐狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)爐膛與垃圾坑之間的阻斷處理。此外，為確保垃圾給料系統(tǒng)在焚燒系統(tǒng)運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)將順暢、連續(xù)與穩(wěn)定性的垃圾投入和輸送至焚燒爐膛內(nèi)，還需要對(duì)料斗料位進(jìn)行重點(diǎn)控制，以避免出現(xiàn)料斗料位過低或者過高情況，該控制實(shí)現(xiàn)主要是進(jìn)行超聲波料位儀檢測(cè)裝置的設(shè)置應(yīng)用，在對(duì)料斗料位信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)報(bào)警控制與管理。

其次，垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)的焚燒爐排部分，干燥爐排主要是進(jìn)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(jīng)過一個(gè)臺(tái)階的落差掉落至燃盡爐排上將垃圾燃燒至燃燼狀態(tài)為止。此外，料層調(diào)節(jié)裝置是調(diào)節(jié)料層高度的重要工具，在垃圾成份發(fā)生變化或燃燒情況不好時(shí)，可以通過調(diào)整料層調(diào)節(jié)裝置的擺動(dòng)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(shí)間，以達(dá)到更好的燃燒。而液壓系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)推料器以及焚燒爐排、料層調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等裝置液壓驅(qū)動(dòng)的重要能源系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)運(yùn)行控制中，主要利用焚燒爐排、料層調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及液壓系統(tǒng)等作用實(shí)現(xiàn)焚燒爐排垃圾厚度調(diào)節(jié)與控制，通過對(duì)燃燒爐排垃圾層上下壓差變化與進(jìn)風(fēng)量的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)其垃圾層厚度控制。

再次，生活垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)助燃結(jié)構(gòu)中主要包含點(diǎn)火燃燒與輔助燃燒、助燃風(fēng)機(jī)設(shè)備等，焚燒運(yùn)行中，點(diǎn)火燃燒器啟動(dòng)后，爐膛溫度從冷態(tài)逐漸加熱至850度左右，而輔助燃燒裝置在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)爐膛升溫支持，并且在正常運(yùn)行狀態(tài)下通過自動(dòng)控制輔助燃燒裝置實(shí)現(xiàn)煙氣在第一煙道停留約2s時(shí)其溫度仍保持在850度以上，并且其在爐膛溫度<860度時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，在爐膛溫度>890度且處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)停止運(yùn)行。

圖1 生活垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)輔助燃燒裝置控制原理

最后，生活垃圾焚燒廠焚燒系統(tǒng)中，燃燒空氣控制主要是進(jìn)行一次風(fēng)與二次風(fēng)系統(tǒng)控制，其中，一次風(fēng)控制主要通過ACC對(duì)主蒸汽流量設(shè)定情況以及垃圾量、熱值、過量空氣等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)不同段爐排一次風(fēng)需求量進(jìn)行確定，在對(duì)燃燒爐排進(jìn)風(fēng)擋板開度調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)量的控制；而二次風(fēng)系統(tǒng)控制則是由ACC控制通過對(duì)二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)擋板開度和風(fēng)機(jī)速度的調(diào)節(jié)控制實(shí)現(xiàn)二次風(fēng)量的控制，以確保垃圾焚燒煙氣中可燃性物質(zhì)完全燃燒。

3、結(jié)語

總之，對(duì)生活垃圾焚燒廠自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)原理與應(yīng)用的分析，有利于促進(jìn)其在實(shí)際設(shè)計(jì)中的推廣應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)生活垃圾焚燒與利用技術(shù)的發(fā)展，具有十分積極的作用和意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王高尚.大型焚燒爐自動(dòng)燃燒與一次風(fēng)獨(dú)立布風(fēng)聯(lián)鎖控制的探討[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2017，25（06）：74-76.

[2]蘇志輝.DCS系統(tǒng)在新世紀(jì)二段往復(fù)式垃圾焚燒爐中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（04）：22-23.

[3]朱亮，陳濤，王健生，等.自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)（ACC）垃圾熱值估算模型研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2015，23（06）：33-35.