摘要：本文主要介紹機械爐排垃圾焚燒爐ACC自動燃燒控制技術的控制原理和控制對象應用，對自動燃燒控制系統中空氣量及垃圾進料量的控制方式和系統參數進行了詳細驗算，為大型機械爐排垃圾焚燒爐配套的ACC自動燃燒控制技術的開發及應用提供重要參考。

關鍵詞：爐排；垃圾焚燒爐；自動燃燒控制

一、垃圾焚燒發電廠自動燃燒控制系統簡介

（Auto Combustion Control，簡稱ACC）

1.1ACC燃燒空氣量的控制方式

影響燃燒空氣量的因素有四個，其中焚化量與垃圾熱值為相依關系，焚化量的多寡，隨垃圾熱值的高低而變動，因爐體本身設計容量為定值，且實際操作時，垃圾熱值不穩定，所以此兩大因素無法列入公式計算。

前面已經提到：“蒸汽蒸發量”為爐體最重要的控制目的之一。也就是說：雖然垃圾熱值與焚化量時時刻刻都在變動，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，在安裝有余熱鍋爐的焚燒爐場合，燃燒熱量可置換為余熱鍋爐的蒸汽蒸發量（Qb），而空氣燃燒后的殘余氧濃度，也可真實的反應其燃燒狀態，因此燃燒所需的空氣量（F）可使用下列經驗公式：

F=1000×a×Qb×[21/（21-O2）]+b-F2 公式（1-1）

Qb：蒸汽蒸發量

O2：煙氣含氧量

系數a為燃燒空氣量與蒸發量的比例關系，其值是根據該區域垃圾性質、爐體特性而決定。

b、F2二系數為ACC計算機面盤的微調值，經過一段相當時間實地運作調整后決定。

1.2燃燒空氣比率演算

求得送入爐內的燃燒總空氣量（F）后，接著就要把空氣以不同的比例分配到爐體個進氣口，此項運算動作成為“比率演算”。

1.3ACC運算結果與現場硬件設備的連線

經過ACC運算完成的結果，可視為：“爐體為達到理想燃燒狀態，對各控制元件下達的設定值（SV）”，此運算結果必須經過全廠DCS控制中心，作統籌的指令調整和必要的信號轉換后，再傳送至現場的各個設備。同樣的，由現場傳回的回饋信號也必須透過DCS再送回ACC作必要的調整和補正動作，所以DCS在此扮演著ACC與現場控制設備兩者之間的連接口。

1.4干燥段進氣量DCS控制流程

此階段控制流程為接受來自ACC的運算結果，透過DCS的控制接口，將設定值經過風量調整器校正后，再將信號通過電流定位器，轉換成現場風門控制電動機可以接受的電流信號，后燃燒段進氣量DCS控制流程與干燥段相同。

為使整個控制系統更有彈性、提高操控的簡便，并允許操作者可以根據實地的爐體狀況，作必要的實時調整，以充分符合垃圾焚化爐的操作特性。系統于DCS中提供了多種控制模式的切換設計。可選擇使用ACC的計算值或由操作者于DCS內強制的設定值，可選用自動模式或手動模式，由操作者隨時依爐體狀況改變操作值。

1.5氧量修正

當總風量恒定的時候，氧量的變化比蒸汽量的變化能夠更快反映垃圾熱值的變化。如果氧量大于基本值，意味著燃料量不夠，產生的蒸汽量也就太低，則燃燒必須加強，給料和爐排速度加快，反之亦然。

二、ACC燃料進料量的控制方式

2.1爐床速度控制

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

圖2-2各段爐床速度關系示意圖


圖2-3各段爐床速度比率演算流程圖


如圖2-2，2-3所示：燃燒段：X=30.8% 燃燒段爐床速度

干燥段：Y=30.8%×150%=46.25% 干燥段爐床速度

供給段：Z=46.25%×25%=11.56% 供給段爐床速度

以上各段爐床速度的演算，皆不計爐床垃圾層高度的修正值，正常ACC計算爐床速率時會將垃圾層高度的修正運算計入爐床速度演算中。

2.3垃圾層高度修正爐床速度演算位于干燥段及燃燒段兩段爐床的上方，設有垃圾層高度傳感器，該傳感器由位于爐體側邊的送波器發射微波至另一端的受波器所組成，爐床上堆積之垃圾將微波遮蓋時，便有信號發生（信號值為1）

2.4爐床油壓缸比例電磁閥

爐床速度值可使用前述ACC的計算值（AUTO）或切換至手動控制MV，經過DCS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。

三、爐排控制系統

爐排爐大體可分為三段：干燥段、燃燒段、燃盡段。各段的供應空氣量和運行速度可以調節。

1.干燥段。垃圾的干燥包括：爐內高溫燃燒空氣、爐側壁以及爐頂的放射熱的干燥；從爐排下部提供的高溫空氣的通氣干燥；；垃圾表面和高溫燃燒氣體的接觸干燥；垃圾中部分的垃圾燃燒干燥。利用爐壁和火焰的輻射熱，垃圾從表面開始干燥，部分產生表面燃燒。干燥垃圾的著火溫度一般為200℃左右。如果提供200℃以上的干燥空氣，干燥的垃圾便會著火，燃燒便從這部分開始。垃圾在干燥段上的停留時間約為30分鐘。

2.燃燒段。這是燃燒的中心部分。在干燥段垃圾干燥、熱分解產生還原性氣體，在本段產生旺盛的燃燒火焰，在后燃燒段進行靜態燃燒。燃燒段和后燃燒段的界限稱為“燃盡點”。即使是垃圾特性發生變化，但也應該通過調節爐排速度而使燃盡點位置盡量不變。垃圾在燃燒段的停留時間約30分鐘。總體燃燒空氣的60%～80%在此段供應。為了提高燃燒效果，均勻的供應垃圾，垃圾的攪拌混合和適當的空氣分配等極為重要。空氣通過爐排進入爐內，所以空氣容易從通風阻力小的部分利入爐內。但空氣流入過多部分會產生燒穿現象，易造成爐排的燒損并產生垃圾熔融結塊。因此，設計爐排具有一定且均勻的風阻很重要。

3.燃盡段。將燃燒段送過來的固定碳素及燃燒爐渣中未燃盡部分完全燃燒。垃圾在燃盡段停留時間約一小時。保證燃盡段上充分的滯留時間，可將爐渣的熱灼減率降至1%～2%。

四、空氣分配系統

為使垃圾池區保持一定的負壓，一、二次燃燒用空氣均取自垃圾池上方，為適應垃圾高水分、低熱值垃圾的特性，一、二次風均采用高溫助燃空氣，通過蒸汽---空氣預熱器，將風溫預熱到200℃。爐排下供燃燒用空氣料斗分成7部分，依各燃燒階段控制所需的空氣量，對應不同的垃圾特性，可通過控制空氣預熱器旁路風量調節風溫。二次風噴嘴布置在二次燃燒室的前后墻，噴嘴的數量、管井、位置保證燃燒室煙氣產生高度湍流，使有害氣體充分分解，達到CO完全燃燒之目的。

為抑制結焦，焚燒爐主燃燒室部分側墻及爐排干燥區均采用孔冷墻結構。

1）一次燃燒用空氣取自垃圾池上方，經一次風機抽吸，在蒸汽---空氣預熱器加熱后，送至干燥段、燃燒段、燃盡段爐排。每臺爐配1臺一次風機，采用變頻調節控制。

2）二次燃燒空氣取自垃圾池上方，經二次風機抽吸，在蒸汽---空氣預熱器加熱后供應二次燃燒室。每臺爐配1臺二次風機，采用變頻調節控制。

3）每臺爐配置2臺蒸汽----空氣預熱器，一、二次燃燒空氣個一臺。蒸汽-----空氣預熱器采用二級加熱，加熱汽源分別來自鍋爐產生的新蒸汽及汽輪機的一段抽汽，蒸汽凝結水通過輸水泵打入除氧器。

4）焚燒爐主燃燒室空冷墻的空氣由單獨設置的爐墻冷卻風機經爐室內抽吸供應，排除室外。爐排干燥區空冷墻的空氣由單獨設置的爐排冷卻風機經爐內抽吸供應，排出室外

結語

目前我國垃圾焚燒發電發展日益迅速，燃燒控制的水平以及效果成為能否實現垃圾處理無害化、減量化和資源化的關鍵，本文系統分析了自動燃燒控制系統的組成，調節原理和控制流程，調節參數以及燃燒效果的表示方法，燃燒系統的構成和實際的燃燒調整的方法和調節量，為大型機械爐排垃圾焚燒爐配套的ACC自動燃燒控制技術的開發及應用提供重要參考依據。

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