垃圾焚烧发电厂ACC.docx

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1、垃圾焚烧发电厂ACC生活垃圾发电厂燃烧自动控制系统 一 ACC系统性能要求 燃烧过程控制系统由新华控制公司完成ACC控制算法实现，ACC与DCS系统采用OPC协议通讯，完成数据的采集和控制。通过调试达到炉排速度自动控制，蒸汽流量自动控制，燃烧风量自动控制及时可靠，其余部分采用模拟信号引入ACC自动控制系统，成为一套完整的控制体系。能实现自动，手动，ACC控制模式自由转换。 二 ACC系统功能 ACC自动燃烧控制系统主要通过调节燃烧空气和炉排速度实现自动燃烧的目的。 ACC系统的各种功能组成参见下面的框图。其各种控制和算法的主要目的是为了保证炉内燃烧稳定的进行，并实现每天的焚烧目标。 炉排控制

2、燃烧控制 垃圾发热量一次燃烧空气量设定值燃烧空气控制计算一次燃烧空气温度设定值二次燃烧空气量设定值烟气O2浓度焚烧炉出口烟气温度三 炉排控制 1 焚烧炉内垃圾的投入通过改变垃圾给料器以及各炉排周期进行。所谓周期即炉排完成一次动作循环的时间。给料机、各段炉排：后退限前进限，缩短周期则各段炉排、给料器快速动作，增长周期则各段炉排、给料器动作减缓。 给料机 通过给料器的周期时间调节垃圾焚烧量。观察当日焚烧量曲线，如果焚烧量较少则缩短周期，反之则延长周期。并且观察炉内状况，垃圾少则缩短，垃圾多则延长。 当然，投入量的变化会对炉内整体状况产生影响。由于此影响会在晚些时候显现出来，所以当周期变化后要充分监

3、视炉内状况。并且，垃圾投入垃圾料斗后约30分钟才投入焚烧炉，因此投入垃圾的比重会发生巨大变化，此时需在约30分钟后重新调整给料周期。 干燥段炉排 给料机运送来的垃圾在干燥段上充分干燥后移送至燃烧段。利用此周期控制移送至燃烧段的垃圾。燃烧段垃圾较少需促进垃圾燃烧时，缩短周期供给垃圾。反之，燃烧段垃圾较多则延长。 燃烧1段、燃烧2段 此部分炉排控制垃圾燃烧。垃圾燃烧较快时缩短周期。反之，垃圾燃烧较慢时为避免垃圾未燃尽则延长周期。 后燃烧段炉排 为避免未燃尽的垃圾排出炉外，而再次加热燃烧的炉排段。基本上此周期不做改变。但是，排渣机、灰输送机等发生故障下流侧长时间停机情况下则延长周期避免灰落入排渣机。

4、确保后燃烧段炉排上的灰层厚度达1020cm，尽量使其缓慢动作。 炉排控制功能描述见下面的框图： 2 垃圾焚烧量垃圾焚烧量偏差计算给料速度设定值垃圾焚烧量判断数据垃圾发热量干燥段速度设定值燃烧1段速度设定值垃圾发热量偏差计算垃圾发热量判断数据炉排控制计算垃圾层厚判断数据燃烧2段速度设定值炉排PLC控制系统各段炉排燃烬段速度设定值垃圾层厚垃圾层厚偏差计算炉排控制即炉排速度控制，分为现场和主控两种操作模式，当选择现场操作时只能通过现场的炉排控制柜对炉排进行操作。当选择主控操作时又提供了3种操作模式，分别为： 手动模式：可对各段炉排进行前进和后退的人工操作。 自动模式：各段炉排可根据运行人员预设的炉排

5、运转周期自动动作。 ACC模式：根据垃圾焚烧量、垃圾发热量和垃圾层厚的演算结果判断，经综合运算给出各段炉排的动作周期，各段炉排根据演算给定周期进行动作。 注：自动操作和ACC模式操作相互切换时，动作周期是类似于无扰切换的。当从自动模式切换到ACC模式时，ACC模式下的动作周期初始值为切换前自动模式周期，切换完成后根据ACC的运算结果逐步调整动作周期；当从ACC模式切换到自动模式下时，切换前的周期将作为自动模式的预设周期，切换后炉排按此周期继续动作。 1 垃圾焚烧量计算 焚烧量演算是根据对垃圾料斗和垃圾吊车投入垃圾的重量和次数进行数据采样并保存，在规定的时间内对所保存的数据进行一次分析，计算出单

6、位时间内垃圾的焚烧量。同时依据这些数据还可计算出所焚烧垃圾的体积，因此可计算出垃圾的密度。这些计算在每次垃圾投料时计算一次。 3 垃圾料斗料位转换为容量的计算 垃圾料斗容量无法直接测量，但可以根据垃圾料斗的形状进行计算得出垃圾料斗料位与容量的相关折线表。根据该折线表对实际测量的垃圾料斗料位进行插值计算即可得到相对应的垃圾料斗容量。 控制框图如下： 垃圾料斗料位 折线 演算 垃圾料斗容量 本次垃圾增加量演算 以1秒为周期对垃圾容量(由垃圾料斗料位换算而来)进行采样 (但是，发生搭桥的时候停止计算并保持上次的数据)。在垃圾吊车投料前6秒到投料后72秒的采样数据中，求出最大值和最小值。那么本次垃圾增

7、加量就是最大值和最小值的差。即： 本次垃圾增加量 = 料斗内垃圾容量最大值 - 料斗内垃圾容量最小值 垃圾密度演算 垃圾密度由每次投入垃圾的重量和容量计算得出。其中投入垃圾的重量由垃圾吊车称重单元进行测量，垃圾增加部分的容量由上述计算得出。即： 4 垃圾密度 = 投入垃圾重量/本次垃圾增加量 每次计算的垃圾密度最后进行移动平均演算，得出的最终垃圾密度可以用作焚烧判断的依据。 垃圾焚烧量演算 垃圾焚烧量即每小时焚烧垃圾的重量，是由垃圾焚烧的速度和垃圾的密度演算得出的。即： 垃圾焚烧量 = 垃圾焚烧速度垃圾密度 其中垃圾密度已经进行了演算，垃圾焚烧速度根据两次投料的时间间隔内所焚烧的垃圾容量计算得

8、出。 即： 垃圾焚烧速度 = /投料间隔时间。 2 垃圾焚烧量偏差演算 通过垃圾焚烧量偏差演算可以判断当前的焚烧量跟焚烧目标之间的偏差，其判断结果将指导炉排进行速度调节以保证实现每日的焚烧量目标。 焚烧量与目标焚烧量的偏差高于垃圾焚烧量的允许偏差(正偏差)时，当前焚烧量过多；焚烧量与目标焚烧量的偏差低于垃圾焚烧量的允许偏差时，当前焚烧量过少；焚烧量与目标焚烧量的偏差介于垃圾焚烧量的允许偏差之内时，当前焚烧量适当。 3 垃圾焚烧量控制 为了实现每天的焚烧目标，根据当前的焚烧量以及垃圾热值和垃圾层厚的偏差进行综合判断，通过调节垃圾给料器、干燥段、燃烧1段、燃烧2段的周期时间来进行控制。 控制对象：

9、垃圾给料器、干燥段、燃烧1段、燃烧2段 控制方式：在操作监视画面上将垃圾给料器、干燥段、燃烧1段、燃烧2段打到自动模式并按下ACC ON按钮。 控制状况：比垃圾焚烧量目标值小的时候周期减少，比目标值大的时候周期增加。 4 垃圾发热量计算 垃圾发热量的演算是根据过程工艺参数分别计算出入热和出热值得出的，也就是通常所说的反平衡计算法。 5 垃圾入热量计算 垃圾入热量包括一次风热量和燃烧器热量。 垃圾出热量计算 垃圾出热量包括排烟热量，产生蒸汽热量，锅炉排污热量。 垃圾发热量计算 垃圾发热量根据垃圾入热量和出热量计算出临时值，经过适当的修正后最终取其平均值作为计算用的垃圾发热量。 5 垃圾发热量偏差

10、演算 通过垃圾发热量偏差演算可以判断当前的垃圾发热量跟设定值之间的偏差，其判断结果将指导炉排进行速度调节以保证发热量的稳定。 垃圾发热量高于高质垃圾发热量的设定值时，当前垃圾发热量过高；垃圾发热量低于低质垃圾发热量的设定值时，当前垃圾发热量过低；垃圾发热量介于高质垃圾发热量和低质垃圾发热量的设定值之间时，当前垃圾发热量适当。 6 垃圾层厚演算 6 垃圾层厚的计算较为特殊，需在指定条件下测试干燥段风压值，在焚烧炉运行时根据实际的干燥段风压和风温，结合测试条件下对应风量的风压控制，进行演算从而判断垃圾的层厚。计算出的层厚结果是一个无量纲的值，它不能直接指示垃圾的层厚。 (1) 概要 根据炉底风压、

11、一次风流量、炉内压力等计算出干燥带的垃圾层厚，并判断其厚度是否合适。 (2)干燥带炉下压损计算准备 改变一次风流量后测量炉下压力和炉内压力,记录不同一次风流量下所对应的干燥带计录下压损，并制作相应的折线表。 7 垃圾层厚偏差演算 通过垃圾层厚偏差演算可以判断当前的垃圾层厚跟设定值之间的偏差，其判断结果将指导炉排进行速度调节以保证垃圾层厚均匀稳定。 垃圾层厚与目标层厚的偏差高于允许偏差(正偏差)时，当前垃圾层过厚；垃圾层厚与目标层厚的偏差低于允许偏差时，当前垃圾层过薄；垃圾层厚与目标层厚的偏差介于允许偏差之内时，当前垃圾层厚适当。 8 垃圾层厚控制 为了保证炉排干燥段上面的垃圾层厚的稳定，根据当

12、前的垃圾层厚以及垃圾热值和焚烧量的偏差进行综合判断，通过调节炉排干燥段和燃烧1段的周期时间7 来进行控制。 控制对象：干燥段、燃烧1段 控制方式：在操作监视画面上将干燥段、燃烧1段打到自动模式并按下ACC ON按钮。 控制状况：比垃圾层厚设定值厚的时候周期减少，比设定值薄的时候周期增加。由于垃圾质量的变动，炉内垃圾量发生剧烈变化的时候请通过手动控制进行干预。 9 垃圾料斗搭桥判断 根据垃圾料斗内料位的变化可以判断是否发生搭桥，当系统正在运行而料位在设定的时间内没有变化或变化为小则判定为搭桥。搭桥信号将发送到DCS启动自动破桥程序，破桥成功后搭桥信号自动消失。 垃圾料斗料位 T时间内变化小于a%

13、 炉排运转中 (自动或ACC模式) 垃圾料斗料位 T时间内变化大于b% 垃圾吊车投料信号 (WO) 垃圾料斗搭桥 10 炉排控制演算 炉排控制演算根据垃圾焚烧量偏差演算、垃圾发热量偏差演算、垃圾层厚偏差演算的判断结果进行综合判断，最终输出炉排速度调节命令以保证整个燃烧过程更加符合设定目标。 通过上述各种演算，可以实现燃烧空气和炉排的自动控制，从而保证燃烧的稳定进行并实现每日的垃圾焚烧量。其中ACC运算输出的燃烧空气控制信号直接输出到DCS，通过DCS来调节现场的各个挡板最终实现空气量的调节；ACC运算输出的炉排控制信号则通过Profibus-DP通讯传送到炉排PLC控制柜，由控制柜来控制现场的

14、炉排驱动，最终实现炉排的自动控制。 四 燃烧风量控制 8 ACC系统燃烧空气控制功能描述见下面的框图： 燃烧空气分为两种：1）一次燃烧空气2）二次燃烧空气。 一次燃烧空气在蒸汽-空气预热器中加热后，送至干燥段、燃烧段、燃烬段炉排。每台炉配1台一次风机，采用变频调节。 二次燃烧空气经二次风机抽吸，送至二次燃烧室。每台炉配1台二次风机，采用变频调节。 一次燃烧空气控制包括一次风机控制和每个炉排风门的控制。二次燃烧空气控制仅是二次风机控制。其中一次风机和二次风机采用变频控制 ，以保证燃烧室供气的最大灵活性和可利用性，同时将能耗降低到最低程度。 一次燃烧空气 1）干燥段空气：在干燥段上为促使垃圾干燥所

15、需空气。 2）燃烧段12空气：实际为垃圾焚烧所必须的空气。向作为主燃烧区域的燃烧段吹入空气促使燃烧，通过此空气量控制燃烧。要想使燃烧段垃圾焚烧活跃则增加吹入量，想要抑制燃烧则减少吹入量。 3）燃烬段空气：促使燃烧段上未燃尽的垃圾彻底完全燃烧所需的空气。而且，O2、炉出口温度的调整也需要使用此部分空气。 垃圾在后燃烧段未燃尽的情况下，稍微增加空气量。炉出口温度较高，O2浓度低时稍微增加空气量。相反，炉出口温度低，O2浓度较高时则减少空气量。 二次燃烧空气 9 二次燃烧空气：促使烟气中未燃成分在二次燃烧室彻底完全燃烧所需的空气。CO浓度频繁达到最高峰时增加吹入量。 燃烧空气控制分为一次燃烧空气温度

16、控制、一次燃烧空气流量控制、二次风流量控制、一次燃烧空气分配控制四个子系统。 一次燃烧空气温度控制 炉出口温度管理值8501000。为了抑制二噁英的生成，需保持炉出口温度达到850以上。如果炉出口温度达到1000以上并持续燃烧，炉壁会附着形成烧结块，将会阻碍燃烧损坏耐火材料。并且，易产生NOx。由于垃圾质原因会有暂时超过1000的情况发生，但最好尽量保持在1000以下。 燃烧空气温度通常约为，120，控制范围：30250。 一次燃烧空气温度根据焚烧炉出口烟气温度设定，按照固定的折线表换算得出，通过调节空气预热器温度调节阀的开度进行控制。 控制框图如下： 一次燃烧空气流量控制 燃烧空气控制一次空

17、气量是根据焚烧炉出口烟气含O2量来控制的，但是由于受焚烧炉出口区域的温度和粉尘浓度的影响，无法在焚烧炉出口设置氧量计，只能在省煤器出口设置，因此这里所说的焚烧炉出口烟气含氧量是根据省煤器出口氧量计的值推算出来的计算值。 一次燃烧空气流量根据一次燃烧室出口O2浓度进行调节，其控制框图如下： 10 二次风流量控制 二次风主要是补充一次风不足的部分，同时还要起到对烟气搅动的作用，其设定值是依据烟气含氧量和已吹入的一次风量来设定的。 二次风流量根据焚烧炉出口O2浓度进行调节，其控制框图如下： 一次燃烧空气分配控制 ACC运算输出的燃烧空气控制信号直接输出到DCS，通过DCS来调节现场的电动风门装置最终

18、实现空气量的调节。电动风门分为逆推和顺推两部分，逆推部分共有12个扇形风门、每3个风门由1组电动执行机构进行驱动；顺推部分采用单个电动调节蝶阀进行控制。风门调节装置用于调节一次风的风门开度，目的在于通过调风使锅炉保持最佳燃烧工况。一次风配风应满足中间大两头小的原则，即中间风门的开度应该较大，两头风门的开度应该较小，这样才能满足垃圾炉炉膛内燃烧所需的空气。在此原则上根据不同垃圾种类配风，当燃料为高热值垃圾时，一次风量低，在燃烬区几乎没有一次风；低热值11 垃圾时，一次风量高，燃烬段一次风较多。另外还可以根据锅炉水平烟道烟气含氧量来进行合理配风，按国标要求，水平烟道中烟气含氧量应控制在之间。 一次

19、燃烧空气通过炉排各段下面风门电动调节装置进行分配，各段风量按照比率方法进行调节。 控制对象：干燥段、燃烧1段、燃烧2段、燃烬段下部风门调节装置 控制方式：比率调节。 将空气以不同的比例分配到炉体进气口，此项运算称为比率计算。 F一次燃烧空气量干燥段比率计算Fa%Fb%燃烧1段比率计算Fc%燃烧2段比率计算Fd%燃烬段比率计算五 ACC画面 ACC画面共包括操作监视画面和运转设定画面。通过这些画面，可以实时监视炉排的运转状况并可以对其进行相应的远程操作。对于运行过程中需要根据工况进行设置的一些参数也可以通过设定画面来进行修改。 1 操作监视画面 12 1) 监视内容： “中央/现场”指示 通过炉

20、排PLC控制柜上的中央/现场选择开关可以选择炉排的操作地点，当选择开关选到“中央”时，炉排首先进行初始化归位处理，处理结束后操作监视画面上的“中央”指示灯点亮，这时便可以在操作画面上进行各种操作。如果“中央”指示灯没有点亮，则操作画面上的各个操作无效。 “自动运转中” “自动运转中”点亮后，表明炉排正按照周期时间的要求自动进行运转。 炉排各段的位置 当炉排各段到达或停止在前进限、后退限位置时，对应的限位指示灯点亮。如果炉排各段正在运行，则通过三角形的指示灯表示运行位置，运行的方向通过三角形的方向来进行标志。 2) 操作指令： 只有当操作监视画面上的 “中央”指示灯点亮的时候，画面上的各个按钮操

21、作才可以进行。 “自动”/“手动”操作 炉排各段在中央控制室内既可以进行“自动”操作，也可以进行“手动”操作。 13 进行手动操作的时候，先确定要操作的炉排段，然后将其“手动”按钮按下，这时“手动”按钮将会点亮提示可以进行手动操作了。接下来便可以通过各自的“前进” “后退”按钮进行相应的手动操作了，操作的同时需要观察相应的位置指示灯以了解炉排的运行情况。 进行自动操作的时候，首先将所有的炉排段都打到“自动”的位置，当所有的“自动”按钮点亮时，便可以进行自动操作了。这时，只需要按下画面上的“自动启动”按钮，炉排各段将按照设定的周期自动运转。同时，监视画面上的“自动运转中”指示灯被点亮，提示当前的

22、运行状态。如果想要将自动运转中的炉排全部停止，只需要按下“自动停止”按钮。 炉排自动运转中的时候如果想对某一段进行手动操作，只需要将该段打到“手动”状态，然后进行手动操作。操作完毕后再打回到“自动”状态，如果没有进行“自动停止”的操作，则该段炉排会自动回到自动运转的过程。 “ACC ON”/“ACC OFF” 自动运转中的炉排其运转周期有两种模式，一种是自动模式，另一种是ACC模式。自动模式下炉排按照手动设定的周期进行动作，ACC模式下炉排的动作周期则是由ACC演算后确定。 系统启动后如果没有选择“ACC ON”便按下“自动启动”按钮，则炉排按照自动模式周期进行动作。如果想投入ACC，只需要按

23、下“ACC ON”按钮，炉排的运转周期便切换到ACC模式；这时按下“ACC OFF”，则ACC被切除，炉排回复到自动模式周期。 14 2 运转设定画面 在运转设定画面上，操作员可以根据每日焚烧量情况以及垃圾质量的当前状况对垃圾演算过程中的一些参数进行设置。 六 ACC控制启动顺序 根据下面的操作流程，在DCS画面上顺序启动ACC。 确认保持稳定燃烧 ACC控制操作顺序： 炉排控制ACC控制 一次风流量ACC控制 二次风流量ACC控制 一次风温度ACC控制 15 七 调试要求 控制功能的算法实现可根据现场已具备的条件做适当的调整。 ACC调试阶段，需保证生产的正常运行，不能影响生产。 八 设备材料 1 2 3 4 5 名称 工控机 50m网线 网卡 新华Tisnet控制软件 新华OPC软件 数量 1 2 2 1 1 单位 台 根 块 套 套 16