生活垃圾焚燒發電ACC技術簡析

（永清環保股份有限公司，長沙 410000）

0 引言

隨著我國城鎮化進程的不斷深入，生活垃圾也成倍增長，2017年相關統計顯示我國每年產生1.7億噸的城市生活垃圾和6500噸的縣城生活垃圾。國家對固體廢物的處理要求是減量化、無害化、資源化，同時將生活垃圾發電納入可再生能源發電范疇，享受電力優先上網和政府補貼優惠上網價格，極大的促進了生活垃圾焚燒發電行業的快速發展。衡陽市城市生活垃圾焚燒發電廠由永清環保股份有限公司投資、建設與運營，一期規模為日處理1000 t/d（2臺500 t/d的機械爐排式焚燒爐）。全廠DCS控制系統由和利時提供，焚燒爐ACC控制系統由焚燒爐廠家提供，通過OPC協議與DCS通訊。

1 垃圾焚燒爐主要系統組成

（1）垃圾輸送與灰渣系統，垃圾車→垃圾坑發酵→抓斗提升至進料斗→給料機推至爐排→爐排干燥區→爐排焚燒區→爐排燃盡區→冷渣機至渣坑→撈渣機→運渣車運走。（2）風煙系統，風機→空預器→爐膛→高溫過熱器→低溫過熱器→省煤器→半干式煙氣處理系統→引風機→煙囪。（3）汽水系統，除鹽水→除氧器→給水泵→省煤器→汽包→水冷壁（爐內受熱面）→汽包→飽和蒸汽→低溫過熱器→減溫器→高溫過熱器→過熱蒸汽→經汽機做功后至凝汽器→冷凝塔凝結成水。

2 自動控制系統（ACC）的運用

設計自動燃燒控制系統（ACC）的目的就是控制垃圾的燃燒過程，使垃圾能夠充分燃燒并對余熱鍋爐提供熱量以適應鍋爐輸出的蒸汽負荷，控制爐膛溫度在850 ℃以上，保證煙氣在爐膛的停留時間不少于2 s，充分分解有害氣體[1]。ACC主要包括鍋爐蒸發量控制、鍋爐給料量控制、鍋爐燃燒空氣量控制、熱灼減率的控制等。

2.1 鍋爐蒸發量控制

鍋爐蒸發量控制是ACC重要的控制回路。該回路以調整燃燒爐排的一次風量為主，調整焚燒爐排的速度為輔，來實現控制鍋爐蒸發量的目的。

在燃燒理論中，燃燒時所需的空氣量，可以考慮為燃燒所生熱量的函數，燃燒熱量可置換為余熱鍋爐的蒸汽蒸發量，而空氣燃燒后的殘余氧濃度，也可真實的反應其燃燒狀態。

爐排燃燒產生的熱量與垃圾的焚化量以及垃圾熱值有關。爐體本身設計容量為定值，但垃圾熱值不穩定，垃圾燃燒產生的熱量無法直接控制，但可由控制爐床速度和調整燃燒空氣量的交相配合，使其達到穩定的蒸汽產量。

在ACC的回路當中，蒸發量的設立值跟空氣過量系數、垃圾的低位熱值等元素相關聯，在開展比例系數的調節之后當做鍋爐蒸發量的設定值。實際運行所測得的鍋爐蒸發量在受到溫度壓力的補償再去掉輔助燃料所引起蒸發量的干擾，與其設定值間的差值，然后歷經PID調節器以后，去修改燃燒爐排出一次風量的標準值。

2.2 鍋爐給料量控制

垃圾由進料口投入，經過各段爐床的推動，逐段燃燒，各爐床由個別油壓缸推動（由比例電磁閥控制），所以調整油壓缸的推進速度，能控制垃圾的進料量，進而控制爐內燃燒狀況。

鍋爐蒸發量的數值乘以焓差，除以垃圾的低位熱值和鍋爐的效率，再除以垃圾的比重之后，可以得到爐排標準速度，而此速度絕大多數用于燃燒爐排速度的控制。

垃圾的燃燒量，通過函數運算，得到垃圾料層厚度的一個值，低負荷與高負荷值在40～50%之間。兩個變送器安裝在爐排上，再結合它的排放量，從而計算出它實際的厚度。然后比較一下它的實際值和控制值，再次修正爐排的標準速度，得到的速度用來控制燃燒爐排的速度，干燥爐排的速度和給料機的速度[2]。

燃燒爐排速度可使用前述ACC的計算值（AUTO）或切換至手動控制MV，經過PLC內的比例電磁閥控制器，轉換成電流信號后再傳至現場油壓缸電磁閥，調整油壓缸油壓流量，改變爐床的推進速度，進而控制垃圾進料量的大小。

2.3 煙氣氧的濃度控制

在總體風量一定的時候，氧量的改變比蒸汽量的改變可以更為迅速的體現出垃圾熱值的改變。假如含氧量超過了基本值，就說明燃料量不充足，所產生的蒸汽量也就不夠，那么燃料一定要進行強化，爐排以及給料速率要增加，反之亦然。科學的限制鍋爐出口煙氣當中的氧氣濃度，不但能夠保證燃燒處在良好的工作狀況，減少了CO的濃度，并且還與空氣系數相符合，對于限制燃燒當中的二惡英也是極為有益的。基于此，通過調整二次風量和燃燼爐排的一次風量，而使煙氣氧濃度處于6%～8%的預設值，從而得以控制煙氣氧的濃度。

為了保證垃圾池區維持相當的負壓，一次、二次燃燒用空氣都需要取自于垃圾池的上方，為了符合垃圾低熱值、高水分的特征，一次、二次風都應該使用高溫助燃空氣，利用蒸汽和空氣預熱器，把風溫預熱至200 ℃。爐排下供燃燒用的空氣料斗可以分為7部分，結合各個階段控制所需要的空氣量，應對不相同的垃圾特征，可以利用控制空氣預熱器旁路風量調整風溫[3]。二次風噴嘴設置在二次燃燒室的前墻與后墻，噴嘴的數目和管井位置確保燃燒室煙氣出現高度湍流，保證有害氣體可以更好的分解，實現CO的徹底燃燒。

2.4 熱灼減率控制

為了提高鍋爐效率，可以通過減少沒有燃燼的可燃物質來提高效率。熱灼減率的控制，通過實時測控爐排上方的溫度。燃燼爐排上的焚燒若比較強烈，則說明該溫度有所上升，也有些垃圾可能會因為沒有燃燼而進入冷渣機。為了加快焚燒的過程，可以增加爐排的一次風量，調節并降低爐排的運行速度、燃燼爐排，使爐排上面的垃圾充分燃燼。燃燒自動控制系統的各個控制回路，已經設置了較多的可調節系數，有利于不同的垃圾熱值、不同的季節和不同的區域，然后根據運行的經驗、設備和系統的運行狀況、煙霧的排放要求以及垃圾的特性等多方面的因素來進行調整。

3 結束語

ACC技術垃圾焚燒發電技術已經有了足夠的技術支撐，在文章中也分析了生活垃圾焚燒鍋爐的ACC燃燒自動控制系統的技術和功能，我們可以發現該工藝非常完美的實現了垃圾的穩定燃燒，使垃圾的給量和鍋爐的蒸發量都處于穩定和可控的位置，然后降低三廢污染物排放。