CN110500595B - 一种适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法，所述方法包括：通过设置于第一烟道出口处的氧量测量装置检测所述第一烟道出口处的烟气含氧量；若测得的所述烟气含氧量小于预定范围，则增加一次风量，若测得的所述烟气含氧量大于预定范围，则减少一次风量，从而将所述第一烟道出口处的烟气含氧量控制在预定范围内，其中，所述预定范围为6％‑7％；以及将一次风机的频率控制在25Hz‑30Hz范围内。本发明提供的适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法能够提高燃烧工况的稳定性和焚烧效率，确保烟气排放指标稳定达标排放，实现节能增效。

Description

一种适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧技术领域，特别涉及一种适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法。

背景技术

垃圾焚烧是实现垃圾减量化、无害化和资源化处理的主要途径之一。目前垃圾焚烧已逐渐成为城市生活垃圾处理的主要途径，垃圾经过现代化的焚烧处理，体积一般可减少80％-90％，同时可以消灭各种病原体，将有害物质转化为无害物，还可以实现资源化的利用。

垃圾焚烧炉是对固体废弃物进行焚烧处理的热动力设备，按照焚烧方式可分为：机械炉排式焚烧炉、流化床式焚烧炉、回转窑式焚烧炉、热解气化炉等。焚烧炉的DCS控制系统(分布式控制系统)能够满足给料、焚烧炉排常规的逻辑控制，但不能实现焚烧、负荷、炉温、给料、配风等全系统的自动控制，同时一次风各风门挡板需手动控制，无法确定炉排上垃圾焚烧所需空气的量化值，在运行中需要进行人工干预，存在滞后性、不精确性，负荷波动大，烟气指标不稳定，炉渣热灼减率偏高。尤其是对于国内采用往复式机械炉排式垃圾焚烧炉(马丁炉)的垃圾焚烧发电厂，在焚烧炉生产运行过程中普遍存在以下技术问题：

1、垃圾热值不均匀、垃圾燃烬情况不理想、工况的稳定性差；

2、自动化程度偏低，人工干预频次高，负荷波动较大；

3、焚烧炉用电率高，效率低；

4、烟气排放指标波动幅度大。

因此，有必要提出一种新的适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法，以至少部分地解决上述技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法，所述方法包括：

通过设置于第一烟道出口处的氧量测量装置检测所述第一烟道出口处的烟气含氧量；

若测得的所述烟气含氧量小于预定范围，则增加一次风量，若测得的所述烟气含氧量大于预定范围，则减少一次风量，从而将所述第一烟道出口处的烟气含氧量控制在预定范围内，其中，所述预定范围为6％-7％；以及

将一次风机的频率控制在25Hz-30Hz范围内。

在一个实施例中，通过控制所述一次风机的频率控制所述一次风量。

在一个实施例中，所述方法还包括：通过调整二次风量对所述烟气含氧量做补充调整。

在一个实施例中，炉床分为干燥段、燃烧段和燃烬段，所述干燥段下方为一次风的第一风室，所述燃烧段下方为一次风的第二风室和第三风室，所述燃烬段下方为一次风的第四风室，其中，单独控制所述第一风室、所述第二风室、所述第三风室和所述第四风室风门的开度。

在一个实施例中，将所述第一风室、所述第二风室、所述第三风室和所述第四风室风门的开度分别控制在100％、100％、80％、80％。

在一个实施例中，所述方法还包括：使所述干燥段与所述燃烬段的风量小于所述燃烧段的风量。

在一个实施例中，所述方法还包括：将所述马丁炉的机械负荷控制在90％-110％，将第一烟道出口处的平均温度控制在900℃以上，将炉膛负压维持在-30-0kpa。

在一个实施例中，所述方法还包括：根据料层厚度、垃圾着火情况、和/或火床长度调整给料速度和/或炉排运行速度。

在一个实施例中，通过PID控制器控制所述烟气含氧量。

在一个实施例中，所述马丁炉为处理量为400吨/天的往复逆推式机械炉排式垃圾焚烧炉。

本发明提供的适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法能够提高燃烧工况的稳定性和焚烧效率，确保烟气排放指标稳定达标排放，实现节能增效。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了采用本发明实施例的方法进行配风时的焚烧炉机械负荷与余热锅炉热负荷变化情况。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的方法步骤和/或结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。

焚烧炉的DCS控制系统(分布式控制系统)能够满足给料、焚烧炉排常规的逻辑控制，但不能实现焚烧、负荷、炉温、给料、配风等全系统的自动控制，同时，一次风各风门挡板需手动控制，无法确定炉排上垃圾焚烧所需空气的量化值，在运行中需要进行人工干预，存在滞后性、不精确性，负荷波动大，烟气指标不稳定，炉渣热灼减率偏高。

并且，由于我国生活垃圾具有成分复杂且不均匀、含水率高、灰分高、热值较低等特点，炉排上垃圾燃烧布风无法具体量化，因此焚烧炉运行中存在以下缺点：(1)垃圾热值不均匀、垃圾燃烬情况不理想、工况的稳定性差；(2)自动化程度偏低，人工干预频次高，负荷波动较大；(3)焚烧炉用电率高，效率低；(4)烟气排放指标波动幅度大。

为了解决国内采用的往复式机械炉排式垃圾焚烧炉(即马丁炉)的垃圾焚烧发电厂在焚烧炉生产运行过程中普遍存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种新型的适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法，有利于人工精细化操作，提高燃烧工况的稳定性和焚烧效率，确保烟气排放指标稳定，实现节能增效。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面结合图1对发明实施例的适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法做进一步的说明。

本发明实施例提供的方法适用于处理量为400t/d的往复逆推式机械炉排式垃圾焚烧炉，其配套有一台18MW汽轮发电机组。该焚烧炉的炉排整体从下至上采用前倾式设计，垃圾由推料系统推入炉膛，经炉排往复逆推，一二次风助燃逐步干燥、燃烧、燃烬，再由料层挡板滑入底部捞渣机，完成整个垃圾焚烧的处理工序。

在燃烧过程中，通过燃烧控制系统对燃烧情况进行控制，使炉膛内燃料燃烧的能量适应锅炉负荷的需要，同时维持锅炉安全、稳定、经济运行。所述燃烧控制系统由燃料量控制模块、送风量控制模块、氧量控制模块、温度控制模块、负荷控制模块等组成。

具体地，用于焚烧垃圾的炉床沿纵向分为干燥段、燃烧段和燃烬段，每一焚烧单元由多个滑动炉排片、翻动炉排片和固定炉排片组成。来自进料口的垃圾通过给料炉排的往复推动进入所述炉床上进行焚烧，在所述干燥段，所述垃圾被烘干、脱水，之后主要在所述燃烧段进行燃烧，并在燃烬段燃烧殆尽。在这个过程中，一次风从焚烧炉排底部的风室送入，二次风从所述垃圾焚烧炉的炉喉部送入。

进一步地，一次风机的吸入口设于垃圾仓顶处，使得垃圾仓内臭气不外逸，同时维持垃圾仓内负压状态。并且垃圾仓内的空气含有微量的可燃气体，通过一次风机加压，经蒸汽-空气预热器预热后，再由炉排下方进入炉排底部到炉膛内。

马丁垃圾焚烧炉要达到锅炉负荷稳定、烟气排放浓度控制在欧标2010标准范围内、炉渣热灼减率稳定在2.5％以内的最佳燃烧调整方式为：将与燃烧室连接的第一烟道出口处的烟气含氧量控制在6％～7％范围内，并将一次风机的频率控制在25Hz-30Hz范围内。当满足上述条件时，能够实现最佳的燃烧状态和工况稳定性，同时无需过多的人工干预。

具体地，通过设置于第一烟道出口处的氧量测量装置检测所述第一烟道出口处的烟气含氧量；若测得的所述烟气含氧量小于预定范围，则增加一次风量，若测得的所述烟气含氧量大于预定范围，则减少一次风量，从而将所述第一烟道出口处的烟气含氧量控制在预定范围内，其中，所述预定范围为6％-7％；以及将一次风机的频率控制在25Hz-30Hz范围内。在一个实施例中，为了便于调整，可以将一次风机的频率控制在55％-60％。

其中，通过调整一次风机的频率改变所述一次风量。一次风机采用变频调速风机，转速正比于频率，因而改变电源频率就能改变风机的转速，进而改变风机的风量。

同时，降低一次风频率还能够降低焚烧炉用电量，提高了生产效率。由于一次风机频率控制在55％-60％，引风机用电量也降低了221～310度/天。

除此之外，还可以通过调整二次风量对烟气含氧量做补充调整。

上述调整可以通过PID(比例、积分、微分)控制器实现，即将被控制量反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。但可以理解的是，上述调整也可以由操作人员手动实现。

此外，为了进一步优化燃烧工况，所述方法还包括：将所述马丁炉的机械负荷控制在90％-110％，将第一烟道出口处的平均温度控制在900℃以上，将炉膛负压维持在-30～0kpa。进一步地，还包括将烟气参数指标控制在国标80％以内。

在实际运行中，由于垃圾的成分不同，特别是垃圾含水分改变，导致干燥段、燃烧段、燃烬段所需的风量不同。干燥段、燃烧段、燃烬段的配风直接影响垃圾的燃烧状态以致影响炉膛温度。在本发明实施例中，控制燃烧段的风量大于干燥段和燃烬段的风量。

炉排下方设有若干独立的风室，各风室之间互不窜风，且各风室均设有风门，用于控制空气流量。进一步地，每个风门均单独配置有控制执行器，以根据各炉排的燃烧情况单独调整每个风门的开度，以实现最佳的燃烧效果。

在本发明实施例的焚烧炉中，共设有四个风室，由干燥段至燃烬段分别为第一风室、第二风室、第三风室和第四风室。其中第一风室位于干燥段下方，第二、第三风室位于燃烧段下方，第四风室位于燃烬段下方。申请人发现，当第一风室的风门开度为100％、第二风室的风门开度为100％、第三风室的风门开度为80％、第四风室的风门开度为80％时，燃烧工况较好。

在正常运行时，以一次风机的频率作为主要调整参数，二次风的风量仅根据炉膛出口处的氧量定量需求作补充调整，有利于加速炉排上垃圾的干燥、着火和燃烬。具体地，二次风从位于炉膛前、后墙喉部的二次风管进入炉膛，促使了可燃气体和空气的混合及均匀燃烧，加强炉膛中烟气的扰动，同时均匀分布了炉内烟气的温度场和动力场。

为了验证氧量、一次风机频率和风门开度对焚烧炉的影响，按表1进行试验，跟踪分析一个月余热锅炉日均蒸发量、一次风量配比对炉渣热酌减率及烟气排放浓度的影响。实验发现，按表1中序号1-9进行燃烧控制，余热锅炉日均蒸发量波动小于2.2t/d，烟气排放浓度在欧标2010标准31％～86％范围内，炉渣热灼减率2.51％-2.83％。按表1中序号10进行燃烧控制，焚烧炉机械负荷与余热锅炉日均蒸发量变化情况如图1，发现余热锅炉日均蒸发量稳定在1.1t/d内波动，烟气排放浓度能控制在欧标2010排放标准的15％～76％范围内，炉渣热灼减率能够控制在2.1％-2.5％。

表1

进一步地，所述方法还包括：根据料层厚度、垃圾着火情况、火床长度等DSC上无法定量显示的因素调整给料速度和/或炉排运行速度。通过调整给料行程、给料速度与炉排运行速度，来保证料层厚薄适当，垃圾着火情况稳定正常，火焰长度适当。

具体地，当料层偏厚时，一次风难以穿透料层，着火困难，燃烧不稳定，导致炉温不易升高，此时应降低给料速度或炉排运行速度。进一步地，当料层厚度过厚时，可以停止给料，只运行焚烧炉排，直到调整为合适的料层厚度。

当料层偏薄时，垃圾在干燥段就能着火，导致火床上火焰燃烧行程短，垃圾极易燃烬，从而使炉温过低。此时应适当增加给料行程，减小速度、幅度，直到将料层逐步增加到合适的厚度。

垃圾着火情况的判断有多种依据。例如，可以通过火床上火床分布情况来判断焚烧炉燃烧工况。如火床前移，说明火床上火焰燃烧行程偏短，火床后移，说明火床上火焰燃烧行程偏长，燃烬区剩余可燃物燃烧不烬。此外，还可以观察灰渣厚度，以焚烧炉排上灰渣厚度为准，灰渣太薄，燃烬区剩余可燃物停留时间短，垃圾燃烧不充分，灰渣太厚则影响前部料层的运动。

根据本发明实施例的适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法能够提高燃烧工况的稳定性和焚烧效率，确保烟气排放指标稳定达标排放，实现节能增效。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (9)

1.一种适用于马丁炉垃圾焚烧配风的方法，其特征在于，所述马丁炉为往复逆推式机械炉排式垃圾焚烧炉，所述方法包括：

通过设置于第一烟道出口处的氧量测量装置检测所述第一烟道出口处的烟气含氧量；

若测得的所述烟气含氧量小于预定范围，则增加一次风量，若测得的所述烟气含氧量大于预定范围，则减少一次风量，从而将所述第一烟道出口处的烟气含氧量控制在预定范围内，其中，所述预定范围为6％-7％，所述马丁炉的炉床分为干燥段、燃烧段和燃烬段，所述方法还包括使所述干燥段和所述燃烬段的一次风量小于所述燃烧段的一次风量；以及

将一次风机的频率控制在25Hz-30Hz范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过控制所述一次风机的频率控制所述一次风量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：通过调整二次风量对所述烟气含氧量做补充调整。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥段下方为一次风的第一风室，所述燃烧段下方为一次风的第二风室和第三风室，所述燃烬段下方为一次风的第四风室，其中，单独控制所述第一风室、所述第二风室、所述第三风室和所述第四风室风门的开度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述第一风室、所述第二风室、所述第三风室和所述第四风室风门的开度分别控制在100％、100％、80％、80％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述马丁炉的机械负荷控制在90％-110％，将第一烟道出口处的平均温度控制在900℃以上，将炉膛负压维持在-30-0kpa。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据料层厚度、垃圾着火情况、和/或火床长度调整给料速度和/或炉排运行速度。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过PID控制器控制所述烟气含氧量。

9.根据权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，所述马丁炉为处理量为400吨/天的往复逆推式机械炉排式垃圾焚烧炉。

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