CN212005697U - 一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统 - Google Patents

Abstract

一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统，包括安装在锅炉尾部的烟气再循环挡板和烟气再循环风机，安装在烟气再循环挡板和烟气再循环风机之间的再循环烟气流量传感器和再循环烟气温度传感器，安装在垃圾斗出口的垃圾水分含量传感器，与再循环烟气温度传感器连接的再循环烟气温度传感器增益模块，与垃圾水分含量传感器连接的垃圾水分传感器增益模块，与锅炉出口蒸汽设定值增益模块、垃圾水分传感器增益模块和再循环烟气温度传感器增益模块连接的二级乘法运算模块，与二级乘法运算模块、烟气再循环挡板和再循环烟气流量传感器连接的PID控制器；本实用新型彻底改善一次风系统经济性和调节性能，提高炉排炉焚烧的效率，同时降低污染物排放。

Description

一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统

技术领域

本实用新型涉及垃圾焚烧发电自动控制技术领域，具体涉及一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统。

背景技术

随着环境保护日益受到重视，垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处置生活垃圾的重要手段，行业发展备受关注，符合我国可持续发展战略的要求，在国家政策的大力扶持下，生活垃圾焚烧处理已进入市场化全面发展阶段，炉排炉是当前垃圾焚烧的主要型式之一。

目前国内已有企业通过引进如德国马丁、比利时西格斯、日本田熊、日立等的先进技术，加以吸收创新，实现了焚烧设备的自主化，但其运行的经济性及稳定性仍有待进一步提高。

机械炉排焚烧炉一般采用垃圾输送和搅动、鼓风相互独立的垃圾集中燃烧系统。炉排炉具有多级燃烧区，垃圾在炉排上经过干燥、脱去挥发份，热解气化、燃烧，燃尽及冷却。整个炉排形成功能各不相同的三个一次风区：干燥区---燃烧区---燃尽及冷却区，这些一次风来自同一一次风母管，采用不同的单独的送风针对炉排各燃烧区段单独提供一次风及其控制。锅炉尾部排烟温度一般在180℃——230℃左右。我国目前处理高水分、低热值垃圾的机械炉排垃圾焚烧炉其干燥过程风温控制的越高，垃圾干燥的越快，燃烧就越有利。同时要避免因为低温空气送入焚烧炉，导致炉内燃烧不稳定，影响垃圾燃烧的效率。过量氧气送入炉排干燥段也不利于环保。因此要求对风温控制要平稳，及时。

现有技术一次风系统选择从垃圾储坑吸气，空气经过两级蒸汽空气预热器升温至一定的温度，再通过一次风机加压后进入焚烧炉，目前国内外主要采用以下三种方式对空气预热器加热。

(1)采用蒸汽作为加热源(SAH)

一次风预热器普遍采用蒸汽-空气热交换方式。预热器采用一级或者二级布置，为了适应高水分、低热值垃圾高效完全燃烧，需要尽可能提高一次风温度。如果将一次干燥至较热的220℃，加热热源的温度必须大于220℃。能达到220℃以上的加热热源，垃圾焚烧电厂只有发电工艺系统锅炉产生的用于做功发电的汽包饱和蒸汽和主蒸汽。锅炉产生的饱和蒸汽和主蒸汽压力较高，汽包饱和蒸汽经过过热器加热后就可变成主蒸汽，主蒸汽是高品质的热能，可用来发电。为了减少高温高压蒸汽的消耗量，起到节能的效果，现有技术一般采用两级加热的方式，先利用已经做过一部分功的汽机抽汽加热作为一级加热汽源，再利用锅炉产生的饱和蒸汽或主蒸汽作为二级加热汽源。但是目前无论哪种方式都需要原本可以用于做功发电的高品质蒸汽用于加热热源，因此能耗水平较高。

(2)采用尾部烟气作为加热源(GAH)

空气预热系统也采用两级加热的方式，一级加热段采用蒸汽加热将常温空气(20℃)加热至120℃，加热热源来自汽机一抽(1.0MPa，260℃)。二级加热段采用尾部烟气加热，烟气进入空预器的烟气侧后再被排出，而烟气中携带的热量会为空预器中的散热片所吸收，之后空预器缓慢旋转，散热片运动到空气侧，再将热量传递给进入锅炉前的空气，将一级加热后的空气加热至180～260℃。虽然烟气加热利用了烟气的余热而不产生热源损耗，但需增加昂贵的回转式空预器；此外空预器的密封效果较差，且容易发生堵塞，运行经济性和可靠性不高。

(3)采用其它加热源(DAH)

考虑到垃圾电厂经济性，为了节省高品质蒸汽的消耗，现在设计中也越来越多采用天然气或者沼气(由垃圾堆放产生的渗沥液处理产生)对一次风进行直接加热，提高一次风温度。通过在一次风机后部风道安装燃气燃烧器，一次风经过燃烧器，在燃烧器中与燃料混合燃烧提高一次风温。这种方式虽避免了前述两种方法的缺陷，但在一次风中燃烧，降低了一次风的含氧量，而炉排焚烧炉中的燃烧需氧主要来自一次风，因此一次风含氧量的降低牺牲了垃圾燃烧过程的富氧环境，从而极易导致不完全燃烧损失的增大，使垃圾燃烧不完全。

通过对以上三种方式的分析，除投资大，设备维护成本较高外，都具有各自的局限。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统，彻底改善一次风系统经济性和调节性能，提高炉排炉焚烧的效率，同时也有利于降低污染物排放。

为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统，包括安装在与锅炉尾部烟道相连接的管道上的烟气再循环挡板8，安装在烟气再循环挡板8出口的烟气再循环风机7，安装在烟气再循环挡板8和烟气再循环风机7之间管道上的再循环烟气流量传感器9和再循环烟气温度传感器12，安装在垃圾斗出口位置的垃圾水分含量传感器10，与再循环烟气温度传感器12连接的输出再循环烟气温度修正信号的再循环烟气温度传感器增益模块16，与垃圾水分含量传感器10连接的输出垃圾水分修正信号的垃圾水分传感器增益模块15，还包括锅炉出口蒸汽设定值增益模块14，与锅炉出口蒸汽设定值增益模块14、垃圾水分传感器增益模块15和再循环烟气温度传感器增益模块16连接的输出实际干燥风需求量信号的二级乘法运算模块18，与二级乘法运算模块18、烟气再循环挡板8和再循环烟气流量传感器9连接的PID控制器13；

再循环烟气温度传感器12、垃圾水分含量传感器10输出的再循环烟气温度与垃圾水分测量信号分别送入再循环烟气温度传感器增益模块16和垃圾水分传感器增益模块15，再循环烟气温度传感器增益模块16和垃圾水分传感器增益模块15输出再循环烟气温度与垃圾水分修正信号；人工设置的锅炉出口蒸汽流量设定值11经过锅炉出口蒸汽设定值增益模块14输出理论干燥风需求量信号与再循环烟气温度传感器增益模块16和垃圾水分传感器增益模块15分别输出的再循环烟气温度修正信号和垃圾水分修正信号共同送入二级乘法运算模块18，二级乘法运算模块18输出三路信号乘积的实际干燥风需求量信号，作为PID控制器的设定值送入PID控制器13；再循环烟气流量传感器9输出的再循环烟气流量信号作为PID控制器的反馈输入送入PID控制器13；PID控制器13根据二级乘法运算模块18输出的PID控制器的设定值输入和再循环烟气流量传感器9输出的PID控制器的反馈输入，输出烟气再循环挡板8的控制指令，控制烟气再循环挡板8的开度，实现对再循环烟气流量的调节。

所述的机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统的控制方法，当满足投运垃圾条件时，启动烟气再循环风机7，建立风压后开启烟气再循环挡板8，当操作人员给定的锅炉出口蒸汽流量设定值11升高或降低时，锅炉出口蒸汽设定值增益模块14输出的理论干燥风需求量信号增大或减少，经再循环烟气温度传感器增益模块16和垃圾水分传感器增益模块15对信号进行给定增益与偏置系数的线性放大或缩小，然后分别输出的再循环烟气温度与垃圾水分修正信号，形成增大或减少的实际干燥风需求量信号，使PID控制器13输出的烟气再循环挡板8的控制指令增大或减少，控制烟气再循环挡板8的开度增大或减少，减少或增大再循环烟气管道的节流，从而增大或减少再循环烟气流量，直至来自再循环烟气流量传感器9的PID控制器的反馈输入与来自二级乘法运算模块18的实际干燥风需求量信号相同后，PID控制器13的输出不再继续变化，最终完成对再循环烟气流量的调节过程。

和现有技术相比较，本实用新型具备如下优点：

1、引入锅炉尾部烟气用作一次干燥风，利用烟气余热作为干燥热源，更加节能。

2、机械炉排垃圾焚烧炉干燥段是对垃圾的充分干燥，不需要氧气，本实用新型在干燥段1采用再循环烟气含氧量极低，有助于减少NOx的氧化生成(富氧产生排放高)，从而NOx排放更低。

3.炉排焚烧炉效率对品质不断变化的垃圾干燥品质要求较高，本实用新型采用的再循环烟气温度高，根据水分测量的独立控制系统干燥出力控制稳定，且响应速度快，更加有利于燃烧的高效与稳定，促进炉排上垃圾更好的燃烧、燃尽。

附图说明

图1为机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统示意图。

图中：1---干燥段 2---气化段 3---燃尽段 4---给料炉排 5---一次气化风机6---一次冷却风机 7---烟气再循环风机 8---烟气再循环挡板9---再循环烟气流量传感器 10---垃圾水分含量传感器 11---锅炉出口蒸汽流量设定值 12---再循环烟气温度传感器 13---PID控制器 14---锅炉出口蒸汽设定值增益模块 15---垃圾水分传感器增益模块 16---再循环烟气温度传感器增益模块 17---空气预热器 18---二级乘法运算模块。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统，包括安装在与锅炉尾部烟道相连接的管道上的烟气再循环挡板8，安装在烟气再循环挡板8出口的烟气再循环风机7，使锅炉出口烟气可以经再循环挡板8的节流调节后，通过烟气再循环风机7增压，最终通过管道送入机械炉排垃圾焚烧炉的干燥段1，对垃圾进行干燥，与送入气化段2和燃尽段3的热空气一起作为垃圾焚烧炉排锅炉的一次风。

本实用新型一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统，还包括安装在烟气再循环挡板8和烟气再循环风机7之间管道上的再循环烟气流量传感器9和再循环烟气温度传感器12，安装在垃圾斗出口位置的垃圾水分含量传感器10；与再循环烟气温度传感器12连接的输出再循环烟气温度修正信号的再循环烟气温度传感器增益模块16，与垃圾水分含量传感器10连接的输出垃圾水分修正信号的垃圾水分传感器增益模块15；还包括锅炉出口蒸汽设定值增益模块14，与锅炉出口蒸汽设定值增益模块14、垃圾水分传感器增益模块15和再循环烟气温度传感器增益模块16连接的输出实际干燥风需求量信号的二级乘法运算模块18，与二级乘法运算模块18、烟气再循环挡板8和再循环烟气流量传感器9连接的PID控制器13。

再循环烟气温度传感器12、垃圾水分含量传感器10输出的再循环烟气温度与垃圾水分测量信号分别送入再循环烟气温度传感器增益模块16和垃圾水分传感器增益模块15，再循环烟气温度传感器增益模块16和垃圾水分传感器增益模块15输出再循环烟气温度与垃圾水分修正信号。人工设置的锅炉出口蒸汽流量设定值11经过锅炉出口蒸汽设定值增益模块14输出理论干燥风需求量信号与再循环烟气温度传感器增益模块16和垃圾水分传感器增益模块15分别输出的再循环烟气温度修正信号和垃圾水分修正信号共同送入二级乘法运算模块18，二级乘法运算模块18输出三路信号乘积的实际干燥风需求量信号，作为PID控制器的设定值送入PID控制器13。再循环烟气流量传感器9输出的再循环烟气流量信号作为PID控制器的反馈输入送入PID控制器13。PID控制器13根据二级乘法运算模块18输出的PID控制器的设定值输入和再循环烟气流量传感器9输出的PID控制器的反馈输入，输出烟气再循环挡板8的控制指令，控制烟气再循环挡板8的开度，实现对再循环烟气流量的调节。

从垃圾斗落下的垃圾，先经过干燥段1，被来自烟气再循环风机7的热烟气利用炉排锅炉的燃烧余热进行干燥，干燥后的垃圾进入气化段2，完成主要的气化焚烧，完成主体燃烧的垃圾逐步进入燃尽段3完成燃烬，并被一次风带走热量并冷却，最终形成残渣排出。

本实用新型所述一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统的控制方法：当满足投运垃圾条件时，启动烟气再循环风机7，建立风压后开启烟气再循环挡板8，当操作人员给定的锅炉出口蒸汽流量设定值11升高或降低时，锅炉出口蒸汽设定值增益模块14输出的理论干燥风需求量信号增大或减少，经再循环烟气温度传感器增益模块16和垃圾水分传感器增益模块15对信号进行给定增益与偏置系数的线性放大或缩小，然后分别输出的再循环烟气温度与垃圾水分修正信号，形成增大或减少的实际干燥风需求量信号，使PID控制器13输出的烟气再循环挡板8的控制指令增大或减少，控制烟气再循环挡板8的开度增大或减少，减少或增大再循环烟气管道的节流，从而增大或减少再循环烟气流量，直至来自再循环烟气流量传感器9的PID控制器的反馈输入与来自二级乘法运算模块18的实际干燥风需求量信号相同后，PID控制器13的输出不再继续变化，最终完成对再循环烟气流量的调节过程。

Claims (1)

1.一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统，其特征在于：包括安装在与锅炉尾部烟道相连接的管道上的烟气再循环挡板(8)，安装在烟气再循环挡板(8)出口的烟气再循环风机(7)，安装在烟气再循环挡板(8)和烟气再循环风机(7)之间管道上的再循环烟气流量传感器(9)和再循环烟气温度传感器(12)，安装在垃圾斗出口位置的垃圾水分含量传感器(10)，与再循环烟气温度传感器(12)连接的输出再循环烟气温度修正信号的再循环烟气温度传感器增益模块(16)，与垃圾水分含量传感器(10)连接的输出垃圾水分修正信号的垃圾水分传感器增益模块(15)，还包括锅炉出口蒸汽设定值增益模块(14)，与锅炉出口蒸汽设定值增益模块(14)、垃圾水分传感器增益模块(15)和再循环烟气温度传感器增益模块(16)连接的输出实际干燥风需求量信号的二级乘法运算模块(18)，与二级乘法运算模块(18)、烟气再循环挡板(8)和再循环烟气流量传感器(9)连接的PID控制器(13)。

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