垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统设计与实现

摘要：垃圾焚烧炉由于垃圾成分复杂及热值不稳定，导致其燃烧控制滞后时间长，焚烧炉燃烧系统多处需要手动控制运行。本文提出适合垃圾焚烧炉运行工况的自动燃烧控制（ACC）系统，该控制系统包括蒸发量控制模块、垃圾料层控制模块、焚烧炉炉内温度控制模块、炉渣热灼率控制模块、氧量控制模块，通过给料速度、炉排速度、燃烧用风量及垃圾层厚度计算等实现了垃圾焚烧炉的自动燃烧控制。将该ACC系统应用于某垃圾焚烧发电厂，实际运行结果表明，ACC系统能够实现垃圾焚烧炉稳定燃烧，环保参数无波动，生产指标符合要求。

关键词：垃圾焚烧炉；自动燃烧控制；设计

引言

近几年来，城市规模和居住人口不断扩大、增多，相应的也产生了更多的城市生活垃圾。对于城市发展而言，如何处理城市生活垃圾是一个需要予以着重关注的问题。有关城市生活垃圾处理的方法多以填埋、焚烧及堆肥为主。其中垃圾焚烧的处理效果十分显著，借助垃圾焚烧发电，还能体现出绿色、环保、高效的优点。

1炉排炉垃圾焚烧发电厂燃烧自动控制系统的基本概况

炉排炉垃圾焚烧的认识：炉排炉垃圾焚烧是一种垃圾焚烧处理的技术，炉排型焚烧形式多样化、使用范围广泛，占世界垃圾焚烧发电、供热市场的80%以上。最显著的优势是技术成熟，运行稳定、安全、可靠，有害气体排放量少，适应性高，有利于大规模集中处理垃圾，在焚烧之前大部分垃圾不需要进行预处理，可以直接进行焚烧，操作便捷。但是，炉排炉垃圾焚烧也存在产生含水率高的污泥、大件生活垃圾不能直接焚烧等弊端。燃烧自动控制系统的原理：燃烧自动控制系统是针对传统燃烧方式中人工点火操作过程中，生产条件差，劳动强度大，安全性低，人身伤亡事故发生频繁的现况；以及缺乏事故检测预警、实时监测燃烧状况、判断处理异常现象能力的现状，研究和设计出的一套全自动化的燃烧控制系统，可以有效提高焚烧和发电的可靠性和安全性、实现产品质量和经济效益。燃烧自动控制系统的主要目的是保证垃圾的稳定燃烧，对垃圾燃烧的给料、进风、翻动频率等变量实施自动化的控制及操作；蒸汽流量是反映燃烧自动控制系统运转状况的重要参数。

2自动燃烧控制系统的设计

ACC系统应对焚烧炉的燃烧系统进行稳定控制，避免人为操作不当造成垃圾焚烧炉停炉。因此焚烧炉的燃烧控制目标设定为：维持稳定的燃烧、稳定的蒸汽流量及炉内的持续高温，空气污染物排放在限值以下，达到热灼率的设计值。针对上述控制目标，结合垃圾焚烧炉的燃烧特点，ACC系统由蒸发量控制模块、垃圾料层控制模块、焚烧炉炉内温度控制模块、炉渣热灼率控制模块、氧量控制模块5个控制模块组成，其中整个ACC系统的核心是蒸发量控制模块和垃圾料层控制模块。

3垃圾焚烧发电的现状

就目前来说，随着我国生活垃圾处理项目开展的推进，据统计，我国每天人们生活所产生的生活垃圾就有近 1 万吨，这种情况的存在就会对城市建设中原有的垃圾处理系统提出较为严峻的挑战，这些垃圾如果不能及时的处理，不但会对人们日常的生活带来极为严重的负面影响同时也会为城市居民的健康安全埋下一定的安全隐患，由此，针对这一部分垃圾的处理工作已经成为了现阶段生活垃圾处理过程中迫在眉睫需要解决的重要问题之一。由此，垃圾焚烧处理已经成为现阶段垃圾处理环节比较常见的处理方式之一，城市垃圾处理者们以期通过这一垃圾处理环节的应用，将全市范围内的垃圾进行集中处理，从而通过燃烧的方式产生热能而后应用其产生的热能进行发电，将垃圾进行优化处理，同时提升生活垃圾的利用比例，截至目前，我国生活垃圾焚烧发电在我国已经开展了数年的时间，我国垃圾焚烧处理工作者们已经研究出了一系列能够适应我国实际发展现状的垃圾处理模式，并根据其垃圾焚烧处理的特征构建了相应的焚烧设备构成，但是在实际的运行环节中，由于我国开展垃圾焚烧处理操作的时间相对较晚，所以在实际的焚烧设备运行环节仍旧存在一定的问题。

4自动燃烧控制策略

4.1自动燃烧控制敏感度分析

焚烧系统运行过程中，因垃圾成分复杂，从进料到燃料燃烧需要较长时间，当系统变量发生改变，ACC系统发出相应操作指令后，测量变量难以迅速回复到目标值，如果ACC系统因此继续发出调节指令，势必会导致连续单向调节，超出合理调节区间。因此，在ACC系统中，会对各测量变量设定非调节区间和调节反应趋势判断逻辑。即当目标变量的测量值与设定值偏差范围在设定的合理区间时，不进行相应的调节操作；当ACC系统发出调节指令后，跟踪判断目标变量的变化趋势，如果朝设定值靠拢，则不做进一步的调节。从而使ACC系统的变量调节具有一定的自由度，更符合垃圾焚烧的特点，既减轻了系统的操作频次、设备调节负荷，又提高了炉排燃烧的稳定性。此外，因ACC在运行过程中自动作出的调整均是根据仪表测量进行计算和判断，因此仪表计量的准确性和可靠性直接影响ACC的正常运行。为此需要对ACC相关各变量的测量仪表进行重点维护和保养，提高标定的频次，确保仪表工作状态正常。ACC主要仪表包括主蒸汽流量表、过热蒸汽流量表、炉膛温度热电偶、炉排上方温度热电偶、给料温度热电偶、侧墙温度热电偶、炉膛出口氧气含量分析仪、风室压力仪表。

4.2垃圾推送控制

燃烧自动控制系统根据蒸汽流量为依据，通过热值计算投料量，并通过对液压系统的控制实现准确的送料，在送料的过程中热值计算是保障燃烧稳定的重要影响因素；同时，燃烧自动控制系统会对推送量进行记录，确保送料的准确性。在此过程中要确保垃圾在炉排上均匀铺放和有效翻动，实现连续充分的燃烧。

结语

炉排炉垃圾焚烧发电是处理城市生活垃圾的有效方式，并实现资源的再次利用，减少对生态环境的破坏。炉排炉垃圾焚烧过程中实现燃烧的自动化控制可以提高垃圾焚烧的精确控制、稳定性和工作效率，改变传统方式的人工操作方式，减少发生事故时对人体造成的伤害。同时，炉排炉垃圾焚烧炉可以根据各地区的实际情况进行适当的改进，提升炉排炉垃圾焚烧的效率，促进我国垃圾处理和垃圾焚烧发电行业的发展，为人们创造更加清洁的生活环境。

参考文献

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[2]敖朝华,邓薪莉,郭兵.垃圾焚烧炉燃烧过程的优化控制策略[J].环境工程,2010,28(1):77.

[3]赵巧荣.垃圾焚烧发电厂自动燃烧控制方案应用研究[J].中国科技纵横,2014(10):57-58.

原标题：垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统设计与实现