CN110207133A - 一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法 - Google Patents

一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及生活垃圾焚烧领域，尤其是针对三段式机械炉排式生活垃圾焚烧炉。是一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法，在焚烧炉进行自动燃烧控制调试时，焚烧炉炉膛温度超过设定值SV，借用焚烧炉设计的二次风机、干燥炉排、燃烬炉排二段下一次风的流量供给和风门挡板的开度控制以及燃烧炉排、剪切刀、辅助燃烧器等手段来实现炉膛温度的精细控制。

Description

一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法
技术领域
本发明涉及生活垃圾焚烧领域，尤其是针对三段式机械炉排式生活垃圾焚烧炉。
背景技术
随着生活水平逐渐提高，生活垃圾的热值也越来越高，焚烧炉炉膛的温度也随之升高，在保证焚烧炉及余热锅炉负荷压红线运行的前提下，如何精细的控制焚烧炉炉膛温度是目前垃圾焚烧行业重新审视的重点。目前我国垃圾焚烧炉炉膛温度控制主要采用二次风机及辅助燃烧器作为辅助方式单一控制，焚烧炉炉膛温度极不稳定，上下波动在±200℃；焚烧线的运行目前最关注的依旧是主蒸汽流量及锅炉效率等经济指标，而随着生活垃圾热值的提高，一级、三级蒸发器处的烟气超温、余热锅炉的结焦、污染物的排放等问题也正在被业内人士关注，焚烧炉炉膛温度精细控制在焚烧炉运行过程中显得越来越重要。
发明内容
本发明设计的目的是：实现焚烧炉炉膛温度稳定在设定值；余热锅炉的二、三烟道内的烟气温度达到余热锅炉的最佳工作状况；在垃圾热值发生变化时保证污染物最低标准排放；保证额定的蒸发量及垃圾处理量以及由焚烧炉超温引起的其他问题。
本发明技术方案是：
一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法，在焚烧炉进行自动燃烧控制(ACC)调试时，焚烧炉炉膛温度超过设定值SV时，在二次风机的控制逻辑中新增一级、三级蒸发器处的温度测点对二次风机的频率及二次风流量控制，同时将焚烧炉炉膛温度、一级、三级蒸发器处的烟气温度去连锁燃尽炉排二段和干燥炉排下一次风流量的供给来调整此处风门挡板的开度来实现多级控制炉膛温度，使炉膛温度不超过负荷运行的红线；焚烧炉炉膛温度偏低时，除去已有的启动辅助燃烧器来保证炉膛温度外，让炉膛温度去干扰燃烧炉排和剪切刀运行的速度，让燃烧炉排短时间抖动并且加快剪切刀的运行从而翻转垃圾，尽快恢复炉膛温度。
本技术方案旨在精细的控制焚烧炉炉膛温度，焚烧炉运行工况的掌控及程序的运行。
本发明的有益效果是，在垃圾热值变化时，可以很好的控制炉膛温度，从而使焚烧炉科学的运行，不会因炉膛温度低产生过多的污染物，也不会因为炉膛温度过高使余热锅炉系统超负荷运行，保证整个焚烧线处于科学良好的运行模式下。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是焚烧炉炉膛温度、一级过热器、三级过热器对二次风机的控制逻辑图。
图2是焚烧炉炉膛温度、一级过热器、三级过热器对干燥炉排下一次风流量的控制逻辑。
图3是焚烧炉炉膛温度、一级过热器、三级过热器对燃尽炉排二段一次风流量的控制逻辑。
图4是焚烧炉炉膛温度对燃烧炉排的抖动控制。
图5是焚烧炉炉膛温度对剪切刀速度的控制。
图6是焚烧炉炉膛温度对二次风机的控制。
图中：1、加法器；2、减法器；3、乘法器：过滤器；
4、函数；5、手动、自动切换；6、级联、自动切换；7、操作站；8、温度和压力补偿；
FT-n01：干燥炉排下一次风流量；TI-011：炉膛温度；TI-014：一级蒸发器烟气温度；TI-015：三级蒸发器烟气温度；FV-n01：干燥炉排下风门挡板开度给定；ZI-n01：干燥炉排下风门挡板开度反馈；FT-n06：燃烬炉排二段下一次风流量；ACC-n06：空气调节比率；FV-n06：燃烬炉排二段下风门挡板开度给定；ZI-n06：燃烬炉排二段下风门挡板开度反馈；ACC-n14：燃烧炉排速度补偿；SIC-n02A：燃烧炉排速度；SIC-n04：剪切刀速度；FI-n30：布袋除尘器出口烟气流量；TI-011T0：停炉2S温度；FT-n07：二次风流量。
具体实施方式
1、如图1所示：干燥炉排下风门挡板在ACC模式运行下控制一次风流量的供给时，ACC系统计算出干燥炉排的标准空气流量，在炉膛温度、一级、三级蒸发器处烟气温度低于设定值SV值时，函数F1(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…、F2(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…、F3(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…均输出1以避免炉膛温度、一级、三级蒸发器处烟气温度对干燥炉排下一次风的供给产生影响，计算出的干燥炉排一次风风量与实际检测到的干燥炉排下一次风风量进行PID计算自动调节风门挡板的开度，让所供一次风干燥干燥炉排上的垃圾；在炉膛温度、一级、三级蒸发器处烟气温度超过设定值SV值时，F1(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…、F2(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…、F3(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…均按照调试好的函数值对干燥炉排的风量进行干扰，以使其所供给的一次风量除了对干燥炉排上垃圾进行干燥外，还能对焚烧炉第一烟道内的烟气温度进行降温，使焚烧炉炉膛温度维持在设定值。
2、如图2所示，燃烬炉排二段的一次风风量控制与干燥炉排下一次风风量控制相似，对于图2中函数F1(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…、F2(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…、F3(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…的设计和调试让其去干扰燃烬炉排二段一次风流量的计算值，从而实现燃烬炉排二段一次风流量和挡板的控制。在燃尽炉排二段，垃圾一般均烧尽，对燃尽炉排二段的风量调整增加炉膛温度、一级、三级蒸发器处烟气温度控制回路，既能让燃尽的炉渣得到冷却，又能让所供给的一次风在炉温较高时干扰垃圾的燃烧状况，冷却焚烧炉第一烟道内的烟气温度，同时在焚烧炉O2含量变化时，燃尽炉排处的风量也能弥补或减弱烟气中氧气的含量。
3、如图3所示：燃烧炉排的运行速度是整个焚烧状况控制的重点，除了每天的垃圾处理量、垃圾层厚度、燃尽炉排上部温度对其产生影响外，新的控制方法中还增加了主蒸汽流量和炉膛温度对其的干扰。当主蒸汽流量降低到设定值SV的10％或者炉膛温度低于865℃时，程序产生脉冲信号，使燃烧炉排切换到120S内按照35S的周期进行抖动运行，让其在上面的垃圾翻动并与一次风充分接触，增加燃烧的接触面和O2的充分混合,使焚烧炉燃烧状况尽快恢复，保证主蒸汽流量稳定在设定值和阻止炉膛温度进一步恶化，当主蒸汽流量和炉膛温度回复到设定值SV时，燃烧炉排的运行速度再重新恢复到一般运行模式。
4、如图4所示：剪切刀运行速度的控制与燃烧炉排的速度控制相似，剪切刀在炉膛温度偏低或者主蒸汽流量变化值超过预设值时，剪切刀的速度SP会增加，剪切刀快速的运行让燃烧炉排上的垃圾翻动，让其充分燃烧，恢复燃烧工况。
5、如图5所示：辅助燃烧器依旧作为焚烧炉炉膛温度控制的重要手段，根据停炉2秒计算的结果TR：当TR低于865℃时延时5Min或者温度低于860℃时启动辅助燃烧器以保证炉膛温度，当炉膛温度慢慢回升，超过880℃时，延时5Min停止使用辅助燃烧器。
6、如图6所示：二次风机的控制是焚烧炉炉膛温度控制的重要手段。在炉膛温度低于设定值SV时，给焚烧炉炉膛供给少量的二次风，有利于垃圾焚烧后产生挥发性物质的二次燃烧，减少烟气中的污染物；在炉膛温度超过设定值SV时二次风能降低烟气温度，本控制方案在二次风机的控制逻辑中增加了一级、三级蒸发器处烟气温度对二次风机的控制，对函数F1(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…、F2(X)＝K1X1+K2X2+K3X3+…的调整使计算出适合燃烧工况的二次风流量，再通过PID调节去控制二次风机的频率，使焚烧炉温度达到理想的工况；
7、以上炉膛温度的控制方式实现了多级控制，调整方式多样，各环节相互协调，相互影响，紧密连接，多重手段的控制方式能实现焚烧炉炉膛温度的精细控制。
实施例
以珠三角某地区项目为例:地处珠三角地区，垃圾热值偏高，在焚烧炉调试运行期间，焚烧炉炉膛温度超过设定值SV＝960℃(炉膛温度经常达到1050℃左右)，余热锅炉水平烟道经常超温(如三级蒸发器入口温度多次超过620℃)导致水平烟道结焦严重；在调试ACC期间，采取了炉膛温度、一级、三级蒸发器处温度多级目标控制，在调试过程中，例如在A05的逻辑图中增加函数F1＝【1.0(0<X1<960),0.05(X-960)+1.0(960<X1<1050),5.5(X>1050)】,函数F2＝【1.0(0<X1<720),0.06(X-720)+1.0(720<X1<780),4.6(X>780)】,函数F3＝【1.0(0<X1<600),0.045(X-600)+1.0(600<X1<650),3.25(X>650)】,同样在相关联的风流调节中采取类似的函数值调整，根据多级控制的思想，结合现场各个设备的工作状况(如燃烧炉排一段风门挡板开度下限设定为50％等)，调整各控制回路的函数参数，使焚烧炉在温度超过设定值SV＝960℃时优先采用干燥炉排和燃烧炉排二段供给一次风流量来降低炉膛温度，随后在温度超过某一阶段或者超温时间过长时投入二次风机来降低炉膛温度；调试后炉膛温度稳定在设计值。投入焚烧炉内的垃圾在遇到分区的时候，垃圾热值一般变化较大，垃圾含水量较高，垃圾不利于燃烧，在此种情况下，炉膛温度低于设定值SV＝880℃时，炉排的抖动控制(以35S为周期连续动作120S)和剪切刀的运用抑制了焚烧炉温度的继续下降，让焚烧炉燃烧工况得到恢复。

Claims (4)

1.一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法，其特征在于，在焚烧炉进行自动燃烧控制调试时，焚烧炉炉膛温度超过设定值SV，借用焚烧炉设计的二次风机、干燥炉排、燃烬炉排二段下一次风的流量供给和风门挡板的开度控制以及燃烧炉排、剪切刀、辅助燃烧器来实现炉膛温度的精细控制。
2.根据权利要求1所述的一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法，其特征在于，在二次风机的控制逻辑中新增一级、三级蒸发器处的温度测点对二次风机的频率及二次风流量控制，同时将焚烧炉炉膛温度、一级、三级蒸发器处的烟气温度去连锁燃尽炉排二段和干燥炉排下一次风流量的供给来调整此处风门挡板的开度来实现多级控制炉膛温度，使炉膛温度不超过负荷运行的红线。
3.根据权利要求1所述的一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法，其特征在于，焚烧炉炉膛温度超过设定值SV时，采用在干燥炉排和燃烬炉排二段处一次风流量的供给和风门挡板的开度控制，再加上对二次风机处的风量供给和频率控制使炉膛温度下降；在焚烧炉炉膛温度低于设定值SV时，采用改变燃烧炉排运行模式和运行速度和调快剪切刀的速度以使垃圾翻动尽量和空气接触充分燃烧，并借助辅助燃烧器的启停控制来保证焚烧炉炉膛温度。
4.根据权利要求3所述的一种焚烧炉炉膛温度精细控制方法，其特征在于，焚烧炉炉膛温度低于设定值SV时，除去已有的启动辅助燃烧器来保证炉膛温度外，让炉膛温度去干扰燃烧炉排和剪切刀运行的速度，让燃烧炉排短时间抖动并且加快剪切刀的运行从而翻转垃圾，尽快恢复炉膛温度。
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