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摘要：据统计，目前我国每年生活产生的垃圾约为2亿吨，这些垃圾含有大量病菌、病毒和寄生虫等传染性病原体，而这些垃圾中只有7%为焚烧，90%为填埋，这样不仅需要大量的土地，也给以后带来不少的隐患，若管理不严或处置不当，极易成为传播病菌的源头，造成病毒感染，对环境和人民生命健康带来严重危害。
世界上发达国家如欧美、日本各国等，对垃圾的处理主要采用集中焚烧处理方法。焚烧既可以高温灭菌消毒，又可以实现废物无害化、减量化、资源化，而且焚烧残渣性能稳定，便于处置。
由于垃圾中燃烧的热值不高，所以通常情况下都需要加入煤炭才能正常保证锅炉内部的燃烧，此外，影响系统运行的密封性、连续性等技术问题未能很好地得以解决，操作人员多暴露在危险性的环境之中。所以只有使用自动控制系统才能减少操作人员的危险性。
流化床炉燃烧技术是上世纪六十年代初得到迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。采用该技术的焚烧炉的基本特征在于在炉膛下部布置有耐温的布风板，板上装有载热的惰性颗粒，通过床下布风，使惰性颗粒呈沸腾状，形成流化床段，在流化床段上方设有足够高的燃烬段（即悬浮段）。
关键词：垃圾 ，焚烧 ，流化床炉燃烧技术 ，控制体统
中图分类号： TM921.5文献标识码：A文章编号：
Abstract: according to the statistics, at present our country every year the waste generated in the life is about 200 million tons, the rubbish contains a lot of bacteria, viruses and parasites infectious pathogens, and only 7% of the rubbish for burning, 90% for the landfill, such not only need a large number of land, also give a lot of the hidden trouble of the future, if management is lax or improper disposal, become the source of the bacteria spread extremely easily, cause the virus infection, on the environment and bring serious harm to people's life and health.
The world developed countries such as Europe, America, Japan countries, etc, to waste handling mainly USES the centralized burning process. Burning can high temperature sterilization disinfection, and can realize harmless and waste reduction and recycling, and burning scraps stable performance, easy to disposal.
Because the calorific value of the burning garbage is not high, so generally need to join to ensure the normal coal internal combustion, in addition, the influence of the system operation sealing, continuity and some other technical problems not been settled, the operator more exposed to the risk of environment. So only using automatic control system can reduce the risk of operating personnel.
Fluidized bed furnace combustion technology is the 1960 s rapidly developed a kind of new type clean burning technology. Using the technology of the basic characteristics of the incinerator is in the lower chamber of the layout of heat-resistant cloth wind plate, plate heat with inert grain, through the bed cloth wind, make the inert grains were boiling shape, form fluidized bed section, in fluidized bed period with enough fuel high above the kindle section (i.e. suspended section).
Keywords: garbage, and burned, fluidized bed furnace combustion technology, control system
1、概 述
流化床焚燒主要依靠炉膛内高温流化床料的高热容量、强烈掺混和传热的作用，使送入炉膛的垃圾快速升温着火，形成整个床层内的均匀燃烧，因此床层温度易控制。同时它具有燃料效率高，负荷调节范围宽，污染物排放低，热强度高，适合燃用低热值燃料等优点。可以说我国目前在中小城镇最有发展前景的垃圾焚烧炉为流化床炉。
流化床焚烧炉的优点主要表现在如下几个方面：
1、从燃烧理论上讲，流化床可使可燃垃圾与空气充分接触，所以不仅燃烧速度快，而且燃烧完全，即残炭量小。
2、以砂子做载热体，故热容量大，焚烧强度高，即单位炉床面积单位时间处理垃圾量大，可达450kg/m2·h以上。
3、由于焚烧强度高，与炉排炉相比，同等规模下炉体积减小，因而热损失减小、热效率高。
4、在满足二燃室温度850℃要求的情况下，入炉垃圾热值要求比炉排炉低。
5、流化床内无转动的机械设备，故制造简单，造价较低。
2、垃圾锅炉控制系统
工艺过程
把收集的垃圾运到垃圾库，经破碎、分选后由皮带运输机送至炉前，然后由炉前给料机送入炉内与稳燃、脱硫脱氯添加剂在炉内燃烧，燃烧的烟气经余热锅炉降温后排烟温度约180摄氏度。排烟经旋风和布袋除尘两级除尘后，进入脱硫脱氯系统脱硫和脱氯，处理后达到排放标准的烟气排入大气。流化床锅炉的燃烧用风由送风机经空气预热器预热后送入炉内，送风机的风从垃圾库引入，可起到垃圾库的通风作用。流化床锅炉燃烧后的灰渣和除尘器的飞灰经处理后送灰场存放或综合利用。锅炉蒸汽供汽轮机组或工业用户应用。整个工艺分成三个系统，分别是垃圾预处理系统、锅炉热力系统、烟气处理系统。
循环床垃圾锅炉分以下几个工艺过程：
1、垃圾预处理系统，包括汽车栈道、卸垃圾平台、输煤栈桥、抓斗吊车房等。
2、锅炉热力系统
3、烟气处理系统
根据以上工艺过程我们可以将它分为以下几个自动控制部分，即垃圾输送系统、燃烧自动控制、炉膛负压控制、汽包水位控制、主汽温度控制、汽水协调控制、料层差压控制、锅炉安全联锁保护和焚烧炉和锅炉启停顺序。
燃料输送系统：
垃圾输送系统包括：翻板阀、破袋机和皮带机等，它们的启停控制要求如下：
煤输送系统包括：翻板阀、破袋机和皮带机等，它们的启停控制要求如下：
一般来说，以上两个输送系统的皮带机建议选用称重计量方法，这样才能有利于燃烧系统的自动控制的投入。
燃烧自动控制
燃烧控制目标首先是保证垃圾锅炉安全燃烧且主汽压力应稳定，其次是经济燃烧。垃圾锅炉安全燃烧的一个主要指标是炉膛温度分布，特别是料床温度应稳定在900～1000℃，防止床温过高引起的垃圾锅炉内部损坏或床温过低熄火事故。而垃圾锅炉燃烧控制手段通常是控制垃圾给料量、少量的给煤、一次风、二次风和循环风。我们的控制方案采用基于人工操作经验的专家智能控制系统，较好地解决了燃烧过程的强耦合、大滞后、时变性等难题。
1、专家智能控制方案的思想
料床温度的平衡是通过垃圾的给料量及煤和一次风的调节来实现的。对同一台垃圾锅炉来说，一定的负荷在一定的压力下，要稳定料床温度必须要有相应的垃圾给料量和少量的给煤对应。当然这时垃圾锅炉内的风量又必须和所给的燃料量相匹配。据此我们可以根据负荷及主汽压力来设定燃烧量——粗调，再由料床温度来细调给料量；根据给料量来设定一次风量——粗调，再由料床温度来细调一次风。二次风主要用于保证燃料充分燃烧，在锅炉平稳燃烧的基础上，二次风单独作为一个调节量去纠正烟气氧含量，用单回路即可较好地达到经济燃烧的目标。
整个方案主要由两部分组成：一是状态推理的产生；二是现场规则库的建立。状态推理是核心，规则库的建立是重点。
2、状态推理
负荷、主汽压力模糊化为3个量：高（H）、平稳（M）、低（L）。主汽压力模糊化为3个量：高（H）、平稳（M）、低（L）。料床温度、炉膛出口温度模糊化为5个量：超高（HH）、高（H）、中（M）、低（L）、超低（LL）。其中高、中、低為正常控制状态，超高、超低为紧急事故状态。炉膛出口温度模糊化为3个量：高（H）、中（M）、低（L）。求取料床温度变化率并模糊化为5个量：快升（FR） 、慢升（SR）、平稳（ST）、慢降（SD）、快降（FD）。其中快升、快降为紧急事故状态，其余为正常控制状态。所有设定均可以在DCS组态上实时在线修改。
3、控制规则库的建立
针对垃圾锅炉的燃烧控制特点，把控制规则库的规则分为两类：
(1)故障判断及事件处理规则
主要应付工艺设计不佳带来的堵垃圾、堵煤、堵灰及意外工况可能带来的熄火和结焦，规则处理一般为计算机控制加报警，以引起操作人员的足够重视。
(2)正常状态控制规则
正常控制状态下，按料床温度，炉膛出口温度，床温变化率，组成15x15控制规则表，表格中每项代表燃烧过程的一个状态。
4、规则库知识的获取
来自3个方面：垃圾锅炉燃烧过程运行理论；运行工程师与熟练操作人员的操作经验；工业现场实际经验摸索。另在运行过程中需不断完善规则。
三、炉膛负压控制
合适的炉膛负压是锅炉安全燃烧的保证，炉膛负压的控制是锅炉燃烧控制的一部分，但其具有相对的独立性，可以从燃烧控制中分散出来作为一个回路来实现。炉膛负压控制是一个快过程，只要PID参数整定合适，一般单回路即可以达到目的。其控制的品质受鼓风量的影响较大，考虑到引风电动机的抗冲击性，负压控制也引入一调节死区，在该负压范围内保持上次的输出。一般这个范围为控制目标的±2Pa。
四、汽包水位控制
经典三冲量串级前馈控制在各种锅炉汽包水位的自动调节中已得到广泛应用。但我们在现场锅炉水位的投运中发现三冲量方案不能很好地克服以下两种情况引起的锅炉水位变动。
(1)锅炉负荷的大扰动。这种情况下锅炉出力会在2～3min内突增或突减5～6吨/日，带来很严重的虚假水位现象。三冲量控制不能使给水控制阀正确、及时地快速跟进负荷的变化。
(2)锅炉汽包的不定期人工排污。这时候往往造成控制系统失效，现场需司炉工不停地进行手/自动切换，这也影响了汽包水位的投运效果。
上述两点在以供汽为主的锅炉上是普遍存在的。在现场投运的过程中我们引入负荷变化率（ff）和汽包水位变化率（fw）两个变量，正常水位调节时ff和fw均在某一限值之内，当出现上述异常时，其值会超过这两个变量的阈值，这时我们改用一定的调节规则强行上拉或下拉水位控制阀，以保证汽包水位在安全范围之内。待水位恢复平稳之后，再切入三冲量方案。其控制方框图如图4所示。
图4 三冲量+规则调水方案
我们称该方案为三冲量+规则调水方案，经现场投运验证，控制效是较好。
此外，锅炉汽包水位的实际投运中应注意两点：
(1)阀位的保持。在水位控制目标的±3mm以内，应保持阀位不动，不致于因阀位的过于动作频繁而影响给水控制阀的使用寿命。
(2)阀位输出补偿。现场给水控制阀在高开度时线性不好，做一阀位输出补偿，由软件实现。
五、主汽温度控制
主汽温度控制我们仍采用串级前馈方案，一般用减温器出口温度作为前馈以弥补主蒸汽温度的大滞后。
六、料层差压控制
因垃圾锅炉的排渣量特高，一般采用连续排渣，通过垃圾和煤的给料量作为前馈，作为主调；同时将垃圾锅炉的负压的微分作为辅调。这样发挥两方面的影响来控制好料层差压控制。
七、锅炉安全联锁保护
锅炉安全联锁保护主要考虑两个因素：
1、汽包水位的安全保护
锅炉汽包水位低于极限值时极易导致干锅，应停鼓风机、引风机、垃圾和煤的给料。
2、鼓风机、引风机、垃圾给料电机、给煤电动机的联锁保护。
鼓风机、引风机、垃圾给料电机、给煤电动机出现任何电气故障，均应联锁停止工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
世界上发达国家如欧美、日本各国等，对垃圾的处理主要采用集中焚烧处理方法。焚烧既可以高温灭菌消毒，又可以实现废物无害化、减量化、资源化，而且焚烧残渣性能稳定，便于处置。
由于垃圾中燃烧的热值不高，所以通常情况下都需要加入煤炭才能正常保证锅炉内部的燃烧，此外，影响系统运行的密封性、连续性等技术问题未能很好地得以解决，操作人员多暴露在危险性的环境之中。所以只有使用自动控制系统才能减少操作人员的危险性。
流化床炉燃烧技术是上世纪六十年代初得到迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。采用该技术的焚烧炉的基本特征在于在炉膛下部布置有耐温的布风板，板上装有载热的惰性颗粒，通过床下布风，使惰性颗粒呈沸腾状，形成流化床段，在流化床段上方设有足够高的燃烬段（即悬浮段）。
关键词：垃圾 ，焚烧 ，流化床炉燃烧技术 ，控制体统
中图分类号： TM921.5文献标识码：A文章编号：
Abstract: according to the statistics, at present our country every year the waste generated in the life is about 200 million tons, the rubbish contains a lot of bacteria, viruses and parasites infectious pathogens, and only 7% of the rubbish for burning, 90% for the landfill, such not only need a large number of land, also give a lot of the hidden trouble of the future, if management is lax or improper disposal, become the source of the bacteria spread extremely easily, cause the virus infection, on the environment and bring serious harm to people's life and health.
The world developed countries such as Europe, America, Japan countries, etc, to waste handling mainly USES the centralized burning process. Burning can high temperature sterilization disinfection, and can realize harmless and waste reduction and recycling, and burning scraps stable performance, easy to disposal.
Because the calorific value of the burning garbage is not high, so generally need to join to ensure the normal coal internal combustion, in addition, the influence of the system operation sealing, continuity and some other technical problems not been settled, the operator more exposed to the risk of environment. So only using automatic control system can reduce the risk of operating personnel.
Fluidized bed furnace combustion technology is the 1960 s rapidly developed a kind of new type clean burning technology. Using the technology of the basic characteristics of the incinerator is in the lower chamber of the layout of heat-resistant cloth wind plate, plate heat with inert grain, through the bed cloth wind, make the inert grains were boiling shape, form fluidized bed section, in fluidized bed period with enough fuel high above the kindle section (i.e. suspended section).
Keywords: garbage, and burned, fluidized bed furnace combustion technology, control system
1、概 述
流化床焚燒主要依靠炉膛内高温流化床料的高热容量、强烈掺混和传热的作用，使送入炉膛的垃圾快速升温着火，形成整个床层内的均匀燃烧，因此床层温度易控制。同时它具有燃料效率高，负荷调节范围宽，污染物排放低，热强度高，适合燃用低热值燃料等优点。可以说我国目前在中小城镇最有发展前景的垃圾焚烧炉为流化床炉。
流化床焚烧炉的优点主要表现在如下几个方面：
1、从燃烧理论上讲，流化床可使可燃垃圾与空气充分接触，所以不仅燃烧速度快，而且燃烧完全，即残炭量小。
2、以砂子做载热体，故热容量大，焚烧强度高，即单位炉床面积单位时间处理垃圾量大，可达450kg/m2·h以上。
3、由于焚烧强度高，与炉排炉相比，同等规模下炉体积减小，因而热损失减小、热效率高。
4、在满足二燃室温度850℃要求的情况下，入炉垃圾热值要求比炉排炉低。
5、流化床内无转动的机械设备，故制造简单，造价较低。
2、垃圾锅炉控制系统
工艺过程
把收集的垃圾运到垃圾库，经破碎、分选后由皮带运输机送至炉前，然后由炉前给料机送入炉内与稳燃、脱硫脱氯添加剂在炉内燃烧，燃烧的烟气经余热锅炉降温后排烟温度约180摄氏度。排烟经旋风和布袋除尘两级除尘后，进入脱硫脱氯系统脱硫和脱氯，处理后达到排放标准的烟气排入大气。流化床锅炉的燃烧用风由送风机经空气预热器预热后送入炉内，送风机的风从垃圾库引入，可起到垃圾库的通风作用。流化床锅炉燃烧后的灰渣和除尘器的飞灰经处理后送灰场存放或综合利用。锅炉蒸汽供汽轮机组或工业用户应用。整个工艺分成三个系统，分别是垃圾预处理系统、锅炉热力系统、烟气处理系统。
循环床垃圾锅炉分以下几个工艺过程：
1、垃圾预处理系统，包括汽车栈道、卸垃圾平台、输煤栈桥、抓斗吊车房等。
2、锅炉热力系统
3、烟气处理系统
根据以上工艺过程我们可以将它分为以下几个自动控制部分，即垃圾输送系统、燃烧自动控制、炉膛负压控制、汽包水位控制、主汽温度控制、汽水协调控制、料层差压控制、锅炉安全联锁保护和焚烧炉和锅炉启停顺序。
燃料输送系统：
垃圾输送系统包括：翻板阀、破袋机和皮带机等，它们的启停控制要求如下：
煤输送系统包括：翻板阀、破袋机和皮带机等，它们的启停控制要求如下：
一般来说，以上两个输送系统的皮带机建议选用称重计量方法，这样才能有利于燃烧系统的自动控制的投入。
燃烧自动控制
燃烧控制目标首先是保证垃圾锅炉安全燃烧且主汽压力应稳定，其次是经济燃烧。垃圾锅炉安全燃烧的一个主要指标是炉膛温度分布，特别是料床温度应稳定在900～1000℃，防止床温过高引起的垃圾锅炉内部损坏或床温过低熄火事故。而垃圾锅炉燃烧控制手段通常是控制垃圾给料量、少量的给煤、一次风、二次风和循环风。我们的控制方案采用基于人工操作经验的专家智能控制系统，较好地解决了燃烧过程的强耦合、大滞后、时变性等难题。
1、专家智能控制方案的思想
料床温度的平衡是通过垃圾的给料量及煤和一次风的调节来实现的。对同一台垃圾锅炉来说，一定的负荷在一定的压力下，要稳定料床温度必须要有相应的垃圾给料量和少量的给煤对应。当然这时垃圾锅炉内的风量又必须和所给的燃料量相匹配。据此我们可以根据负荷及主汽压力来设定燃烧量——粗调，再由料床温度来细调给料量；根据给料量来设定一次风量——粗调，再由料床温度来细调一次风。二次风主要用于保证燃料充分燃烧，在锅炉平稳燃烧的基础上，二次风单独作为一个调节量去纠正烟气氧含量，用单回路即可较好地达到经济燃烧的目标。
整个方案主要由两部分组成：一是状态推理的产生；二是现场规则库的建立。状态推理是核心，规则库的建立是重点。
2、状态推理
负荷、主汽压力模糊化为3个量：高（H）、平稳（M）、低（L）。主汽压力模糊化为3个量：高（H）、平稳（M）、低（L）。料床温度、炉膛出口温度模糊化为5个量：超高（HH）、高（H）、中（M）、低（L）、超低（LL）。其中高、中、低為正常控制状态，超高、超低为紧急事故状态。炉膛出口温度模糊化为3个量：高（H）、中（M）、低（L）。求取料床温度变化率并模糊化为5个量：快升（FR） 、慢升（SR）、平稳（ST）、慢降（SD）、快降（FD）。其中快升、快降为紧急事故状态，其余为正常控制状态。所有设定均可以在DCS组态上实时在线修改。
3、控制规则库的建立
针对垃圾锅炉的燃烧控制特点，把控制规则库的规则分为两类：
(1)故障判断及事件处理规则
主要应付工艺设计不佳带来的堵垃圾、堵煤、堵灰及意外工况可能带来的熄火和结焦，规则处理一般为计算机控制加报警，以引起操作人员的足够重视。
(2)正常状态控制规则
正常控制状态下，按料床温度，炉膛出口温度，床温变化率，组成15x15控制规则表，表格中每项代表燃烧过程的一个状态。
4、规则库知识的获取
来自3个方面：垃圾锅炉燃烧过程运行理论；运行工程师与熟练操作人员的操作经验；工业现场实际经验摸索。另在运行过程中需不断完善规则。
三、炉膛负压控制
合适的炉膛负压是锅炉安全燃烧的保证，炉膛负压的控制是锅炉燃烧控制的一部分，但其具有相对的独立性，可以从燃烧控制中分散出来作为一个回路来实现。炉膛负压控制是一个快过程，只要PID参数整定合适，一般单回路即可以达到目的。其控制的品质受鼓风量的影响较大，考虑到引风电动机的抗冲击性，负压控制也引入一调节死区，在该负压范围内保持上次的输出。一般这个范围为控制目标的±2Pa。
四、汽包水位控制
经典三冲量串级前馈控制在各种锅炉汽包水位的自动调节中已得到广泛应用。但我们在现场锅炉水位的投运中发现三冲量方案不能很好地克服以下两种情况引起的锅炉水位变动。
(1)锅炉负荷的大扰动。这种情况下锅炉出力会在2～3min内突增或突减5～6吨/日，带来很严重的虚假水位现象。三冲量控制不能使给水控制阀正确、及时地快速跟进负荷的变化。
(2)锅炉汽包的不定期人工排污。这时候往往造成控制系统失效，现场需司炉工不停地进行手/自动切换，这也影响了汽包水位的投运效果。
上述两点在以供汽为主的锅炉上是普遍存在的。在现场投运的过程中我们引入负荷变化率（ff）和汽包水位变化率（fw）两个变量，正常水位调节时ff和fw均在某一限值之内，当出现上述异常时，其值会超过这两个变量的阈值，这时我们改用一定的调节规则强行上拉或下拉水位控制阀，以保证汽包水位在安全范围之内。待水位恢复平稳之后，再切入三冲量方案。其控制方框图如图4所示。
图4 三冲量+规则调水方案
我们称该方案为三冲量+规则调水方案，经现场投运验证，控制效是较好。
此外，锅炉汽包水位的实际投运中应注意两点：
(1)阀位的保持。在水位控制目标的±3mm以内，应保持阀位不动，不致于因阀位的过于动作频繁而影响给水控制阀的使用寿命。
(2)阀位输出补偿。现场给水控制阀在高开度时线性不好，做一阀位输出补偿，由软件实现。
五、主汽温度控制
主汽温度控制我们仍采用串级前馈方案，一般用减温器出口温度作为前馈以弥补主蒸汽温度的大滞后。
六、料层差压控制
因垃圾锅炉的排渣量特高，一般采用连续排渣，通过垃圾和煤的给料量作为前馈，作为主调；同时将垃圾锅炉的负压的微分作为辅调。这样发挥两方面的影响来控制好料层差压控制。
七、锅炉安全联锁保护
锅炉安全联锁保护主要考虑两个因素：
1、汽包水位的安全保护
锅炉汽包水位低于极限值时极易导致干锅，应停鼓风机、引风机、垃圾和煤的给料。
2、鼓风机、引风机、垃圾给料电机、给煤电动机的联锁保护。
鼓风机、引风机、垃圾给料电机、给煤电动机出现任何电气故障，均应联锁停止工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。