垃圾焚燒母管制機組甩負荷控制技術設計應用

徐厚文

摘要：垃圾焚燒母管制機組，多爐多機并列運行時，任一汽機跳閘，都會對整個熱力系統產生影響，控制不當將直接危及機組運行安全，影響熱用戶生產安全。本文根據單臺焚燒爐處理能力為 750t/d鍋爐，設計8臺焚燒爐和3臺50MW抽汽凝汽式汽輪發電機組，當一臺汽機跳閘時，母管剩余機組采用自動快速增負荷運行設計理念，同時維持焚燒爐壓力的控制技術，在不影響垃圾焚燒爐的焚燒量的工況下，維持母管壓力，防止鍋爐超壓。

關鍵詞：母管制;甩負荷;自動控制;快速增負荷;鍋爐熱負荷不變

當前，隨著城鎮化的速度加快，人口集中度逐漸提升，伴隨而來的生活垃圾增量也不斷提升，如何處理越來越多的生活垃圾成為各地普遍關心的問題，統計數據顯示，截至2018年5月，全國已經投入運營的垃圾焚燒產能規模約為38.5萬噸/日。投運產能同比增速由10-15%提升至25%，每年新投產項目由2-4萬噸/日，提升至7萬噸/日近年，當前整理垃圾產生量逐年增長的基礎上，垃圾焚燒相對于填埋更具市場優勢，同時符合環保無害化處理要求。因此，作為國家鼓勵發展的環保節能導向產業之一，垃圾焚燒母管制機組將會得到長足的發展。

垃圾焚燒母管制機組，多爐多機并列運行時，系統多輸入多輸出耦合性較強，任一汽機遮斷會造成主蒸汽母管壓力突升，甚至導致鍋爐安全閥動作，母管上各鍋爐汽包水位大幅波動，控制不當可能造成一臺或多臺鍋爐MFT，致使垃圾日處理量下降，給焚燒廠所在城市用戶帶來巨大的安全風險。

目前國內同類型機組在發生此類事故工況下，主要由運行人員手動操作某臺鍋爐減出力，手動開鍋爐向空排氣閥，既要兼顧主汽母管壓力及汽包水位，還要維持熱網供汽，易造成人為操作失誤，而導致其他母管上機組非正常停運，甚至危及機組運行安全，造成巨大經濟損失。

鑒于此，本文作者及其技術團隊設計了一種針對垃圾焚燒母管制機組甩負荷的自動控制策略和實施方法。當任一汽機跳閘時，母管剩余機組采用自動快速增負荷運行設計理念，同時維持焚燒爐壓力的控制技術，在不影響垃圾焚燒爐的焚燒量的工況下，維持母管壓力，防止鍋爐超壓，避免人為操作和熱網用戶生產安全等各類風險。

1控制策略的技術原理

多爐多機并列運行，當任一汽機跳閘時，主汽母管憋壓導致壓力迅速飛升，甚至引起PCV閥動作，工質快速瀉放，使母管上各鍋爐汽包水位大幅波動，易造成超限保護動作，一臺或多臺鍋爐MFT，致使事故進一步擴大。因此，任一汽機跳閘時的快速控制十分重要。

本文控制策略主要采用以下技術原理：

1）以8爐3機垃圾焚燒母管制機組為例，正常運行時，由鍋爐側ACC自動控制熱負荷，兩臺汽機高壓調門自動控制主蒸汽母管壓力，一臺汽輪機采用功率控制方式保證各段抽汽壓力溫度穩定。

2）運行人員預先將哪兩臺汽機進行壓力控制，哪臺汽輪機功率控制且備用投入抽汽機組按照需求投入。

3）當8爐3機中投入壓力控制機組任意一臺跳閘，則功率控制機組自動切換至壓力控制，由于此時母管壓力控制由三臺機組變為兩臺機組，其壓力控制下機組負荷一般高于70%，對于機組抽汽系統供應并無影響;當8爐3機中功率回路機組跳閘，事先選的備用投入抽汽機組自動打開抽汽逆止門及抽汽電動門，機組抽汽系統供應。

2控制策略的實施方法

針對垃圾焚燒母管制機組，在任一汽機跳閘時，控制的關鍵在于如何抑制主蒸汽母管壓力的飛升，導致汽包液位瞬時突變而使一臺或多臺鍋爐發生MFT，同時如果功率控制汽機跳閘，抽汽系統的供應可能完全中斷，可能會影響熱用戶生產安全。因此，我們采取當一臺汽機跳閘時，母管剩余機組采用自動快速增負荷運行設計理念，同時維持焚燒爐壓力的控制技術，在不影響垃圾焚燒爐的焚燒量的工況下，維持母管壓力，防止鍋爐超壓。

1）在母管制機組每臺汽機上設計增加甩負荷回路，信號觸發后，當任一汽機遮斷時，如何保證主蒸汽母管不超壓、不超溫，同時抽汽供汽不中斷，我們通過將剩余兩臺汽輪機通過壓力控制模式，將主蒸汽母管維持當前值;根據不同汽機跳閘自動調整抽汽供應方式。汽機跳閘負荷控制流程見圖1。

3控制策略的應用分析

在單臺焚燒爐處理能力為 750t/d鍋爐，設計8臺焚燒爐和3臺50MW抽汽凝汽式汽輪發電機組，對本文的控制策略進行試驗。

3號機組負荷帶至50MW，投入功率控制回路，1、2號機組投入壓力控制回路，鍋爐根據壓力調整向空排。正式開始3號機的100%甩負荷。試驗過程中，調門全關，負荷甩至零，3號機最高轉速為3215rpm，調節汽閥位置初始為10%，后根據維持3000rpm自動調節為17.25%，此時1號機組自動從壓力控制回路切換成功率控制回路，目標為50MW，2號機組保持壓力控制回來，爐側先升后降低，基本保持運行穩定。

4.結論

本文通過在垃圾焚燒母管制機組上甩負荷控制技術，能夠實現垃圾焚燒母管制機組多爐多機并列運行時，任一汽機跳閘情況下，機組狀態控制穩定、抽汽供汽穩定并維持自動控制，母管汽壓、母管汽溫、燃料量、總風量、汽包水位、供汽流量等關鍵參數能夠自動控制到設計要求范圍，確保了機組的安全運行，極大地降低了人為干預可能帶來的風險系數，避免了潛在事故的發生。

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