ACC原理分析与探讨.ppt

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ACC原理分析及探讨,热烈欢迎各位领导光临指正,主要内容,一、项目背景二、ACC概述三、ACC构成详述四、ACC主要硬件五、在实际中发现的问题,一、项目背景,本项目的提出，是基于目前成都垃圾电站项目的建设。

该垃圾焚烧发电厂是西南地区规模最大、技术最先进的垃圾焚烧处理发电厂。

安装3台炉排型垃圾焚烧炉，日焚烧垃圾3400吨，利用余热发电，余热锅炉单台蒸发量36.17t/h，设两台12MW汽轮发电机组；其中，锅炉炉排采用日立造船（HitachiZosen）生产的VonRoll型式正推炉排。

该垃圾电站的燃烧系统及其控制为国内首次从日立引用，自动燃烧控制系统（ACC）是该系统的核心技术。

成都洛带垃圾焚烧发电厂,1#,2#,3#,主蒸汽母管,1#,2#,发电厂控制系统总体结构,1。

焚烧炉主控系统采用蒸汽负荷控制方式,2。

主蒸汽母管压力水平体现锅炉蒸汽量与负荷的平衡。

3。

在压力控制模式下，主蒸汽母管压力由汽轮机控制。

二、ACC概述,1、什么是ACC？

ACC，即AUTOMATICCOMBUSTIONCONTROL，也就是自动燃烧控制。

从ACC的控制目标、控制手段、及基本原理来初步理解ACC的概念。

2、ACC的目标为了达到锅炉主蒸汽产汽量和垃圾供应的稳定化、热灼减量最小化、降低污染物的排放，设置了自动燃烧控制（ACC）。

3、ACC的控制手段为了达到上述控制目标，ACC系统的控制手段主要是控制干燥炉排风门开度、燃烧炉排风门开度、燃烬炉排风门开度、二次风门开度、推料器速度、干燥炉排速度、燃烧炉排速度、燃烬炉排速度、剪切刀速度等主要设备。

除ACC外，还有若干外围辅助控制系统，协助完成ACC控制目标，如一次风压、一次风温、二次风温、炉膛负压等调节系统。

4、ACC的基本控制原理,垃圾蒸汽流量设定值,蒸汽热值,自动燃烧控制基本原理（ACC）,需求的垃圾热量,X,垃圾热值,垃圾比重,过剩空气率,过剩空气率,基准空气量,需求的垃圾重量,需求的垃圾体积,基准空气量,干燥炉排基准空气量,干燥炉排空气流量控制,燃烧炉排基准空气量,燃烬炉排基准空气量,燃烧炉排空气流量控制,燃烬炉排空气流量控制,垃圾层厚度,基准速度,垃圾层厚度控制,推料器，炉排速度控制,三、ACC构成详述,为了达到锅炉主蒸汽产汽量和垃圾供应的稳定化、热灼减量最小化、降低污染物的排放，设置了自动燃烧控制（ACC）。

ACC在ACC计算逻辑的基础上共有6个控制子系统，即主蒸汽流量控制、垃圾厚度控制、垃圾燃烧位置控制、热灼减量最小化控制、焚烧炉内温度控制、烟气氧量浓度控制。

本部分讲解分两个角度,独立分析ACC计算、6个控制回路,宏观角度分析ACC的6个回路,1、ACC的计算如下图兰色图框所示，ACC计算中，基本上，操作员只需设置如下所示三（3）个参数，用于ACC计算：

1）垃圾LHV（作为当前状态）2）蒸汽流量（作为控制目标）3）垃圾比重（作为当前状态）在这些参数中，蒸汽流量是指由垃圾燃烧产生而不是通过辅助燃料产生的蒸汽流量，垃圾的送进量应使这一参数保持不变，而不考虑辅助燃料的热量输入。

用上述设置，可计算以下参数：

1）必需的空气流量2）要求的垃圾量（由此确定推料器和炉排的基本速度）,垃圾蒸汽流量设定值,蒸汽热值,自动燃烧控制基本原理（ACC）,需求的垃圾热量,X,垃圾热值,垃圾比重,过剩空气率,过剩空气率,基准空气量,需求的垃圾重量,需求的垃圾体积,基准空气量,干燥炉排基准空气量,干燥炉排空气流量控制,燃烧炉排基准空气量,燃烬炉排基准空气量,燃烧炉排空气流量控制,燃烬炉排空气流量控制,垃圾层厚度,基准速度,垃圾层厚度控制,推料器，炉排速度控制,2、蒸汽流量控制系统1）系统描述锅炉主蒸汽流量控制为自动燃烧控制的主要控制回路。

锅炉主蒸汽流量控制调节进入燃烧炉排段的空气流量，以保持来自锅炉的主蒸汽流量为给定的SV值。

锅炉主蒸汽流量的SV值，作为计算所需要的垃圾量、进入焚烧炉的标准空气流量等的主要数据。

通过增加进入燃烧炉排的空气流量就可增加锅炉主蒸汽，同样减少进入燃烧炉排的空气流量就可降低锅炉主蒸汽。

垃圾蒸汽流量,垃圾蒸汽流量设定值,垃圾热值,垃圾总量,计算的所需热值,计算的标准风量,PID,风量分配,PID,燃烧炉排风量,燃烧炉排风门开度指令,2）系统框图,3）锅炉蒸汽流量的修正计算DCS中对锅炉蒸汽流量进行了修正计算。

修正计算公式为：

式中，IN1为测量的蒸汽流量，IN2为当前工况下的蒸汽比容，BASE为基本比容，根据孔板计算书，该值为0.04931m3/kg。

GAIN为1。

3、垃圾厚度控制1）系统描述通过测量垃圾层上的压差和进入燃烧炉排第1级的空气流量就能计算垃圾层厚度，垃圾层厚度控制系统监测燃烧炉排上的垃圾层厚度，同时主要调节推料器速度和干燥炉排速度以保持垃圾层厚度的给定SV值。

同时，辅助调节燃烧炉排速度和燃烬炉排速度。

垃圾层厚设定值,垃圾层厚差压,燃烧炉排一级风量,垃圾层厚计算,PID,垃圾比重,干燥炉排速度,2）系统框图,垃圾量,F（X）,推料器速度,3）垃圾厚度的测量G=KdP/fx式中，G：

垃圾层厚度（%）K：

层厚测量因子=50dP：

垃圾层厚度工艺值（PV）fx：

基准垃圾层厚度特征曲线，是燃烧炉排1#空气流量的函数。

4、垃圾燃烧位置控制1）系统描述垃圾燃烧位置随垃圾质量而移动，而且其燃尽位置也会移动。

例如，当垃圾的LHV变低时位置向下游一侧移动。

垃圾燃烧位置控制垃圾在炉排的适当位置上燃烧和燃尽。

垃圾燃烧位置控制系统通过测量燃尽炉排上部的温度，监测其位置，并调节燃烧炉排速度以保持正确的位置。

2）系统投运该系统的投运，是通过将燃烧炉排投入串级，来实现的。

燃烧炉排为串级模式时，其速度设定值受燃尽炉排上部的温度偏差曲线的修正。

5、热灼减量最小化控制1）系统描述热灼减量最小化控制系统通过测量燃烬炉排上部的温度，来监测燃尽炉排上未燃烧的垃圾，并根据温度来调节进入燃尽炉排的空气流量。

同时它也调节燃尽炉排的速度。

当燃尽炉排上有还未燃烧的垃圾时，燃尽炉排上的温度将上升。

热灼减量最小化控制将增加进入燃尽炉排的空气流量，并使燃尽炉排减速以获得燃尽所需的足够的时间。

垃圾标准速度,燃烬炉排上部温度,垃圾量,燃烬炉排标准风量,燃烬炉排速度指令,2）系统框图,F（X）,F（X）,风量分配,PID,燃烬炉排风量,F（X）,F（X）,F（X）,补偿系数,垃圾层厚偏差,燃烬炉排风门开度指令,6、炉内温度控制1）系统描述希望焚烧炉内的温度稳定，以维持锅炉蒸汽输出和减少烟气中污染物排放。

为了控制温度，采用保持2秒钟后的烟气温度TR。

2秒钟停留时间的起点就是二次空气首次通过、开始进行混合的起始点。

使用TR执行以下控制：

a）炉温控制炉温控制调节二次空气流量，以维持TR在一定范围内。

b）二恶英产生的最小化控制TR应保持在温度850或更高以减少二恶英的产生。

因此，二恶英产生的最小化控制，即自动启动和停止辅助燃烧器以保持TR在850以上。

在这个控制中，燃烧器的运行需要满足以下条件：

（1）以下情况下启动辅助燃烧器：

TR880（持续10分钟）2）系统框图详见二次风量控制框图,3）炉温TR的计算炉内温度TR的计算，如下框图所示，即通过测量炉内温度T1、炉顶部烟气温度T2和烟气流量，经过运算公式运算后，得出。

炉温TR计算公式,炉顶部烟气温度T2,炉内温度T1,烟气流量FG,炉温TR,2秒停留时间计算原理,T2,T0,T1,T1,t0,t1,t2,t0+t12,t0+t12,TR=T1+（t0+t1-2）/t1）*（T1-T1）,TR=T2+（t0+t1+t2-2）/t2）*（T1-T2）,2秒停留时间计算原理,T1=T2+（Hs2/（Hs1+Hs2）*（T1-T2）,V0=Fg*（273+T1）/273）/3600/A0,V1=Fg*（273+（T1+T1）/2）/273）/3600/A1,V2=Fg*（273+（T1+T2）/2）/273）/3600/A2,t0=L0/V0,t1=L1/V1,t2=L2/V2,温度TR详细计算公式,7、烟气氧量浓度控制1）系统描述烟气中的一氧化碳浓度与烟气中的氧气浓度和炉温密切相关。

即，当由于缺少空气使氧气浓度变低时或当空气供应过量使得在低炉温下燃烧不完全时，一氧化碳浓度就上升。

通常，氧气浓度在省煤器的出口处测量。

但是如果该测点出现某些故障的话，作为备用可选择烟囱处的氧量测点。

烟气中氧气浓度控制，调节二次空气流量以保持氧气浓度高于给定SV时的浓度。

2）系统框图,垃圾热值,炉温TR,测量氧量,二次风流量控制原理框图,F（X）,PID,氧量设定,F（X）,二次风量,蒸汽流量,二次风门开度指令,F（X）,PID,8、总结1）宏观分析以上从独立的角度分别介绍了ACC构成的6个回路，在实际运行中它们是相互作用、相辅相成的，下图将从宏观的视角分析看待它们。

增加蒸汽流量时ACC总图,减少蒸汽流量时ACC总图,2）ACC的控制指标,ACC投入后，垃圾焚烧炉稳定燃烧运行，达到锅炉主蒸汽产汽量和垃圾供应的稳定性，热灼减量最小化，并且降低污染物的排放，较大程度地节省了辅助燃烧器天然气的用量，提高了经济效益。

其中热灼减量设计值为3%，经过实际抽查，最低可达到1%左右。

四、ACC主要硬件,1、ACC硬件概述ACC系统所控制的硬件设备涉及到风门、推料器、干燥炉排、主燃烧炉排、燃烬炉排、剪切刀、液压油泵、垃圾料斗盖等设备。

其中风门设备较为简单，在此不加详述。

其中液压油泵、垃圾料斗盖不为ACC直接控制，但其必须稳定运行，才能保证推料器及炉排正常工作，保证ACC系统稳定运行。

ACC系统软件逻辑在DCS中实现，DCS输出控制信号到燃烧系统控制盘，由燃烧系统控制盘控制上述ACC主要硬件设备，如推料器、干燥炉排、主燃烧炉排、燃烬炉排、剪切刀、液压油泵等设备。

如下图所示，,DCSACC逻辑,燃烧系统控制盘,推料器,干燥炉排,燃烧炉排,燃烬炉排,剪切刀,液压油泵,2、被控设备分述1）推料器DCS发出推料器启动、停止及速度控制信号，至燃烧系统控制盘。

燃烧系统控制盘则发出前进指令、后退指令及速度控制指令到推料器。

其中前进指令、后退指令是分别控制推料器的两个电磁阀，而速度控制则是由推料器的电液流量调节阀来实现的。

推料器的液压驱动图,图中，SV-04b为向前驱动电磁阀，SV-04a为向后驱动电磁阀。

Part-13为电磁流量控制阀。

FEEDERSTARTATDCS,FORWARDMOTIONSTART,ISFORWARDLIMITSWITCHDETECTED?

FORWARDMOTIONSTOP,TIMER,BACKWARDMOTIONSTART,ISBACKWARDLIMITSWITCHDETECTED?

BACKWARDMOTIONSTOP,ISFEEDERSTOPSIGNALON?

TIMER,FEEDERSTOPATHOMEPOSITION,YES,YES,NO,NO,YES,推料器连续运行流程图,2）炉排DCS发出炉排启动、停止及一次循环控制信号，至燃烧系统控制盘。

燃烧系统控制盘则根据DCS的指令发出前进指令、后退指令到干燥炉排。

其中前进指令、后退指令是分别控制干燥炉排的两个电磁阀。

炉排速度控制原理如下图所示，,DCS炉排速度指令,转化函数,DCS一次循环指令,燃烧系统控制盘,炉排,前进指令,后退指令,炉排速度控制原理,图中，SV-06（07）b为干燥炉排向前驱动电磁阀，SV-06（07）a为干燥炉排向后驱动电磁阀。

炉排液压驱动图,STARTBUTTONCLICK,FORWARDMOTIONSTART,ISFORWARDLIMITSWITCHDETECTED?

FORWARDMOTIONSTOP,TIMER,BACKWARDMOTIONSTART,ISBACKWARDLIMITSWITCHDETECTED?

BACKWARDMOTIONSTOP,ISGRATESTOPSIGNALON?

OPERATIONSEQUENCESTOP,NO,YES,炉排连续运行流程图,ONECYCLESIGNALFROMACC,YES,3）剪切刀剪切刀的控制原理及控制方式与炉排相同。

五、在实际中发现的问题,1、2秒炉温TR的测量问题在实际运行中，烟气流量测点常常堵塞，导致烟气流量测点不准确，甚至坏质量。

从而影响2秒保持烟气温度的计算。

甚至当发生坏质量时，炉温自动控制将自动切为手动，影响炉温的控制效果，建议增加防堵装置或经常反清扫。

2、风门的控制问题焚烧炉炉排风门、一次风门及二次风门等的开度控制，均采用输出开控制接点、关控制接点的方式。

在原来的DCS逻辑设计中，将这些风门的逻辑与其他逻辑放在同一控制任务区内，扫描周期较慢（如1秒），从而导致风门开度控制精度（分辨率）较低，不能满足控制要求；在实际自动调节中发生来回抖动震荡的现象。

因此，进行了改动，即将风门逻辑单独放在一个任务区内，扫描周期设为50毫秒。

解决了这一问题。

3、ACC手动干预焚烧炉內燃烧异常时，DCS操作员必须干预ACC，促使垃圾可以继续稳定地燃烧。

在以下的异常情况下，手动干预将可有效地恢复焚烧炉的条件。

1）事例1现象：

当锅炉主蒸汽流量RefusePV变得低于RefuseSV，并且焚烧炉温度T明显的降低。

i）RefusePV-RefuseSV5t/hii）焚烧炉温度T850,原因及干预措施：

1）燃烧炉排上垃圾量不足。

（垃圾层厚PVSV）措施：

垃圾层厚控制-选择“自动模式”-增加SV值5%通过扩大燃烧面积促进燃烧。

2）供应了低热值的垃圾內含有大量的水或砂等注意：

为减少垃圾成分的变动，垃圾应在垃圾坑中得到充分混合。

措施：

a）燃烧炉排一次循环运行（HS-n04）-选择“手动模式”-启动“一次循环运行”几次（垃圾抖动控制）通过松动垃圾促进垃圾的燃烧。

在此情况下，炉排剪切刀以100秒间隔运行以便由ACC混合垃圾。

b）垃圾层厚控制（GICA-n01）-选择“自动模式”-降低SV值5%促进低热值垃圾的燃烧。

3）主蒸汽流量RefusePVPV值远低于SV的值，垃圾的燃烧受到供应空气的限制。

措施：

a）主蒸汽流量控制（FIC-n20）-选择“手动模式”-降低操作值5%。

通过增加燃烧空气恢复燃烧。

b）二次空气流量控制（FIC-n07）-选择“自动模式”-减少SV值应注意氧量的变化。

2）事例2现象：

锅炉主蒸汽流量RefusePV明显变高，并且炉温T增加。

i）RefusePVRefuseSV值的110%ii）焚烧炉温度T1050,原因及干预措施：

1）供应了高热值的垃圾內含有塑料成份等。

注意：

为减少垃圾成分的变动，垃圾应在垃圾坑中得到充分混合。

2）向燃烧炉排提供了过量的燃烧空气原因1）及2）措施：

a）主蒸汽流量控制（FIC-n20）-选择“自动模式”-暂时渐渐地降低SV值。

由于減少燃烧空气，调节燃烧可使得主蒸汽流量和TR恢复到正常范围b）二次空气流量控制（FIC-n07）-选择“自动模式”-增加SV值,3）向燃烧炉排提供了过量的垃圾措施：

垃圾层厚控制（GICA-n01）-选择“自动模式”-减少SV值5%用垃圾量来限制燃烧。

谢谢大家！

祝：

新年快乐万事如意！