DCS系统在新世纪二段往复式垃圾焚烧炉中的应用，3dcs

北极星环保网讯:摘要：文章介绍了和利时公司DCS系统在新世纪二段往复式垃圾焚烧炉中的应用，分别对新世纪二段往复式垃圾焚烧炉的工艺结构特点、过程控制DCS系统、焚烧炉自动燃烧控制策略的实现方法进行分析。

关键词：二段往复式垃圾焚烧炉；DCS；自动燃烧控制技术

1概述

垃圾焚烧发电是通过垃圾干燥、燃烧和燃烬三个阶段，让垃圾在850℃至1100℃的高温下充分燃烧。燃烧中，可通过DCS自动控制系统即时监控和调整焚烧炉内垃圾的燃烧工况，及时调节推料器及炉排运行速度和燃烧风量。焚烧垃圾产生的高温烟气在余热锅炉中进行热交换，产生过热蒸汽，推动汽轮发电机组产生电能。电能通过电网，输送到各地，实现了垃圾减量化、资源化、无害化处理。

2新世纪二段往复式垃圾焚烧炉的工艺结构特点

新世纪公司二段往复式垃圾焚烧炉是在日本三菱马丁型垃圾焚烧炉基础上发展起来的。早期的日本三菱马丁型垃圾炉两列逆推式炉排采用一对液压

油缸来驱动；干燥段、燃烧段、燃烬段的逆推炉排运动速度是相同的。由于逆动炉排的作用，使炉排上的垃圾得到均匀的、充分的搅动和翻转，对燃烧时产生表面固化的垃圾团还有破碎作用，让垃圾得到足够的空气进行燃烧。而在实际运行过程中，干燥段、燃烧段、燃烬段炉排的运动速度要求是不相同的：干燥段、燃烬段炉排速度应当比较慢；而燃烧段炉排运动速度应当比较快。

而早期日本三菱的马丁型垃圾焚烧炉，三段炉排共用一对液压油缸来驱动，三段炉排的运动速度是一致的，三段炉排运动速度以满足燃烧段的需求为主。由于燃烧段逆推炉排运动速度比较快，从而导致垃圾往往在干燥段及燃烬段炉排上向前运动过快，还没有充分烧透就掉落到垃圾渣坑里去了。针对这个问题，新世纪公司作了重大改进，在原有的逆推炉排下方，增设了顺推炉排。

新世纪二段往复式（逆推+顺推）垃圾焚烧炉排的主要特点是：二段往复式逆推炉排由1对油缸驱动；炉排有一定倾斜度，通常有14级；垃圾进入炉膛在倾斜的逆推炉排上不断翻滚搅拌、干燥着火、燃烧。顺推炉排位于逆推炉排下方；通常有6级；延长了垃圾在燃烬段的停留时间，垃圾基本上是在顺推炉排的床面上充分燃烬的。

二段往复式垃圾焚烧炉在逆推炉排床面上有一个较长的干燥区，从而使得即使是含水量高达50%的低热值垃圾，在二段往复式垃圾焚烧炉内也能燃烧。通常，垃圾经过进料漏斗，由DCS控制系统调节垃圾给料器的给料量；同时把垃圾推入炉排干燥段。在由DCS控制系统调节控制下，先后使垃圾依次通过干燥段、燃烧段（逆推炉排）；然后再进入燃烬段（顺推炉排），最后燃烬的炉渣在顺推炉排作用下，落入炉渣储坑。

3DCS系统对新世纪二段往复式垃圾焚烧炉过程控制

和利时公司DCS系统对垃圾焚烧炉的控制积累了比较丰富的工程经验，并针对新世纪二段往复式垃圾焚烧炉开发了一系列控制算法块，如料层控制、推料机控制、炉排控制、出渣机控制、料斗门控制等算法功能块，简单易学；针对焚烧炉行业垃圾成分复杂、热值不均、焚烧炉经常偏离最佳燃烧工况等特点，在锅炉蒸发量控制、逆推炉排尾部料层调节控制、顺推炉排风门控制、液压站控制等做了优化控制方案，更有效的提高全厂自动化控制水平，从而减少运行、检修人员的工作强度和工作时间，提高了生产效率，降低了整体运营成本。以下介绍由和利时DCS实现的四川内江生活垃圾焚烧发电厂项目的新世纪垃圾焚烧炉的应用案例。

新世纪垃圾焚烧炉项目全厂DCS系统网络结构图如图1所示。

DCS系统配置7个过程控制站，分别为：ACC系统控制站、余热锅炉控制站、烟气净化控制站、汽机控制站、DEH系统控制站、公共系统控制站和化水系统控制站，完成对整个垃圾焚烧发电项目各系统的监视和控制。

监控操作站的配置：DCS系统共配置5个操作员站（分别为：锅炉OS1、锅炉OS2、汽机OS3、汽机OS4、公用OS5）、1个工程师站、两台历史数据服务器。

全厂DCS系统控制范围：垃圾运输的称重汽车衡系统，焚烧炉辅机及ACC系统，余热锅炉，烟气净化系统，汽机本体、辅机及DEH系统，化水系统，全厂公用系统。

北极星环保网讯:摘要：文章介绍了和利时公司DCS系统在新世纪二段往复式垃圾焚烧炉中的应用，分别对新世纪二段往复式垃圾焚烧炉的工艺结构特点、过程控制DCS系统、焚烧炉自动燃烧控制策略的实现方法进行分析。

关键词：二段往复式垃圾焚烧炉；DCS；自动燃烧控制技术

1概述

垃圾焚烧发电是通过垃圾干燥、燃烧和燃烬三个阶段，让垃圾在850℃至1100℃的高温下充分燃烧。燃烧中，可通过DCS自动控制系统即时监控和调整焚烧炉内垃圾的燃烧工况，及时调节推料器及炉排运行速度和燃烧风量。焚烧垃圾产生的高温烟气在余热锅炉中进行热交换，产生过热蒸汽，推动汽轮发电机组产生电能。电能通过电网，输送到各地，实现了垃圾减量化、资源化、无害化处理。

2新世纪二段往复式垃圾焚烧炉的工艺结构特点

新世纪公司二段往复式垃圾焚烧炉是在日本三菱马丁型垃圾焚烧炉基础上发展起来的。早期的日本三菱马丁型垃圾炉两列逆推式炉排采用一对液压

油缸来驱动；干燥段、燃烧段、燃烬段的逆推炉排运动速度是相同的。由于逆动炉排的作用，使炉排上的垃圾得到均匀的、充分的搅动和翻转，对燃烧时产生表面固化的垃圾团还有破碎作用，让垃圾得到足够的空气进行燃烧。而在实际运行过程中，干燥段、燃烧段、燃烬段炉排的运动速度要求是不相同的：干燥段、燃烬段炉排速度应当比较慢；而燃烧段炉排运动速度应当比较快。

而早期日本三菱的马丁型垃圾焚烧炉，三段炉排共用一对液压油缸来驱动，三段炉排的运动速度是一致的，三段炉排运动速度以满足燃烧段的需求为主。由于燃烧段逆推炉排运动速度比较快，从而导致垃圾往往在干燥段及燃烬段炉排上向前运动过快，还没有充分烧透就掉落到垃圾渣坑里去了。针对这个问题，新世纪公司作了重大改进，在原有的逆推炉排下方，增设了顺推炉排。

新世纪二段往复式（逆推+顺推）垃圾焚烧炉排的主要特点是：二段往复式逆推炉排由1对油缸驱动；炉排有一定倾斜度，通常有14级；垃圾进入炉膛在倾斜的逆推炉排上不断翻滚搅拌、干燥着火、燃烧。顺推炉排位于逆推炉排下方；通常有6级；延长了垃圾在燃烬段的停留时间，垃圾基本上是在顺推炉排的床面上充分燃烬的。

二段往复式垃圾焚烧炉在逆推炉排床面上有一个较长的干燥区，从而使得即使是含水量高达50%的低热值垃圾，在二段往复式垃圾焚烧炉内也能燃烧。通常，垃圾经过进料漏斗，由DCS控制系统调节垃圾给料器的给料量；同时把垃圾推入炉排干燥段。在由DCS控制系统调节控制下，先后使垃圾依次通过干燥段、燃烧段（逆推炉排）；然后再进入燃烬段（顺推炉排），最后燃烬的炉渣在顺推炉排作用下，落入炉渣储坑。

3DCS系统对新世纪二段往复式垃圾焚烧炉过程控制

和利时公司DCS系统对垃圾焚烧炉的控制积累了比较丰富的工程经验，并针对新世纪二段往复式垃圾焚烧炉开发了一系列控制算法块，如料层控制、推料机控制、炉排控制、出渣机控制、料斗门控制等算法功能块，简单易学；针对焚烧炉行业垃圾成分复杂、热值不均、焚烧炉经常偏离最佳燃烧工况等特点，在锅炉蒸发量控制、逆推炉排尾部料层调节控制、顺推炉排风门控制、液压站控制等做了优化控制方案，更有效的提高全厂自动化控制水平，从而减少运行、检修人员的工作强度和工作时间，提高了生产效率，降低了整体运营成本。以下介绍由和利时DCS实现的四川内江生活垃圾焚烧发电厂项目的新世纪垃圾焚烧炉的应用案例。

新世纪垃圾焚烧炉项目全厂DCS系统网络结构图如图1所示。

DCS系统配置7个过程控制站，分别为：ACC系统控制站、余热锅炉控制站、烟气净化控制站、汽机控制站、DEH系统控制站、公共系统控制站和化水系统控制站，完成对整个垃圾焚烧发电项目各系统的监视和控制。

监控操作站的配置：DCS系统共配置5个操作员站（分别为：锅炉OS1、锅炉OS2、汽机OS3、汽机OS4、公用OS5）、1个工程师站、两台历史数据服务器。

全厂DCS系统控制范围：垃圾运输的称重汽车衡系统，焚烧炉辅机及ACC系统，余热锅炉，烟气净化系统，汽机本体、辅机及DEH系统，化水系统，全厂公用系统。

4关键过程控制

新世纪二段往复式垃圾焚烧炉的自动燃烧控制技术采用了锅炉蒸发量和炉温稳定控制原理，以保证焚烧炉根据设定的数值实现稳定、可靠的运行。其自动燃烧控制策略所有环节均由DCS控制，如：锅炉蒸发量控制策略、焚烧炉料层厚度控制策略、炉膛温度控制策略、烟气含氧量控制策略等。

4.1锅炉蒸发量控制策略

新世纪炉排自动燃烧控制技术中，主要是依靠控制逆推炉排下的一次风量和给料器速度来调节控制垃圾焚烧炉的蒸汽蒸发量。具体来说，新世纪软件的设计思想是优先考虑调节逆推炉排下面四个段一次风的风量来调节控制蒸汽量。实际上，一次风量增加，垃圾焚烧加快，垃圾厚度自然下降，这时自然就需要增加垃圾给料量。所以，新世纪在自动燃烧控制技术中，采用这样的控制策略就成功避免了其他垃圾焚烧炉由于给料量增加太多，烧不透的现象。

一次风温度通过一次风蒸预器来控制，通过自动控制来调节风门的开度来控制一次风温度，一次风温度一般控制在250℃～270℃，公共风室风压一般控制在2500pa以上，各风室（一次空气室）风压一般控制在1500pa以上。

4.2焚烧炉料层厚度控制策略

垃圾层厚度控制系统监控炉排上垃圾层厚度，根据监测到的料层厚度调节推料器速度和干燥炉排速度以保持料层厚度给定的设定值，同时，辅助调节燃烧炉排速度和燃烬炉排速度。控制料层维持在一定范围内，确保垃圾料层过厚而导致燃烧不充分。（如图2）

4.3炉膛温度控制策略

控制炉内温度能保持炉内的温度稳定，以维持锅炉负荷和减少烟气中污染物排放。为了控制炉内温度，由测量所得的炉内温度T1、炉顶部烟气温度T2和烟气流量Fg，经过运算公式运算得出炉膛温度。控制炉温维持在一定范围内。实现二恶因产生的最小化控制。（如图3）

焚烧炉正常运行时，炉膛温度联动辅助燃烧器的启停：（1）TR<855℃（立即启动辅助燃烧器）、TR<865℃（持续10min）启动辅助燃烧器；（2）tr>880℃（持续10min）停止辅助燃烧器。

4.4烟气含氧量控制策略

烟气中一氧化碳与氧气的浓度和炉温密切相关。当供风不足或过量会导致低炉温下燃烧不充分，一氧化碳浓度就上升，氧气浓度下降，通过调节二次空气流量以保持氧气浓度高于给定SV时的浓度，确保焚烧炉燃烧充分，降低烟气中一氧化碳浓度。（如图4）

5结束语

新世纪二段往复式垃圾焚烧炉针对国内城市生活垃圾低热值、高水分的特点而设计（适应垃圾低位热值：4000～7500kJ/kg），进料垃圾不需要预处理；生活垃圾可经料斗和推料器直接送进炉膛内连续焚烧；不需要经常起炉或停炉。其技术成熟，设备可靠，具有适应热值范围广、负荷调节能力大、可操纵性好和自动化程度高等特点。

其控制系统采用和利时公司的DCS系统，通过DCS系统配置的专业算法和优化方案，更有利于焚烧炉自动燃烧管理的实现，降低操作人员劳动强度，确保焚烧炉稳定、完全燃烧。通过四川内江等多个项目的成功应用，将垃圾焚烧技术减容减量、资源化、无害化的优势体现出来，对垃圾焚烧发电技术产生了积极的影响。

參考文献略