城市生活垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统技术方案

本发明专利技术涉及城市生活垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统，具体地说是基于机械往复式炉排炉的自动燃烧管理，应用于生活垃圾焚烧发电行业。它公开了利用能量平衡原理，根据垃圾焚烧产生的蒸汽量反推算出垃圾的热值，同时结合焚烧炉负荷需求，进行对焚烧炉垃圾进料器、炉排运动速度、一次风、二次风风量自动调整。它根据垃圾热值的不确定性及时调整垃圾入炉量、燃烧风量等，保证炉内垃圾燃烧的稳定和充分，保证设备安全、经济运行，同时大大提高了生产率和自动化程度，降低工人的劳动强度，具有很强的实用意义。

【技术实现步骤摘要】
城市生活垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统
本专利技术涉及焚烧自动化控制,具体地说是基于机械往复式炉排炉的自动燃烧管理，应用于生活垃圾焚烧发电行业。
技术介绍
随着城市经济高速发展，城市人口剧增，从而产生了大量生活垃圾，甚而出现垃圾围城。焚烧发电是最有效的垃圾减量化、无害化资源化处理手段，对解决“垃圾围城”这一难题具有积极作用，且符合我国循环经济发展要求，而且对于促进经济发展，减缓供电压力也有显著的帮助，垃圾处理发电也正逐渐成为我国大中型城市主要垃圾处理方式。由于垃圾热值的波动性，如何实现垃圾燃烧稳定性，燃烧的完全性，以及排放的烟气优于国家标准，已成为垃圾焚烧业界的研究难题。本系统借鉴丹麦伟伦公司WTC（垃圾技术概念）先进技术控制理念（伟伦公司过去70年间，在全球各地有超过500例垃圾焚烧发电案例，机械往复式炉排炉技术应用广泛），WTC技术涵盖了垃圾的热值不确定性、热值设计、环境、性能与效率、工程可行性、操作与维护设计等各个技术方面。
技术实现思路
为了有效地处理以上问题，本专利技术提供一种城市生活垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统。目的是根据垃圾热值的不确定性及时调整垃圾入炉量、燃烧风量等，保证炉内垃圾燃烧的稳定和充分，保证设备安全、经济运行，同时大大提高了生产率和自动化程度，降低工人的劳动强度，具有很强的实用意义。本专利技术的技术解决方案是：利用能量平衡原理，根据垃圾焚烧产生的蒸汽量反推算出垃圾的热值，同时结合焚烧炉负荷需求，进行对焚烧炉垃圾进料器、炉排运动速度、一次风、二次风风量自动调整。从而达到一个相对稳定、科学焚烧控制状态（控制SAMA图见附件2）。整个系统过程分为如下几点，第一：信号采集，通过现场仪表监控设备收集并转换成计算机可识别的所需信号库。第二：逻辑计算与控制调节，收集信号传送到控制器后，通过坏点判断、滤波、延时等合理化处理得到可靠数据，然后再按照工艺计算、PID（比例-积分-微分算法）、顺序控制等逻辑计算控制后得出炉排、推料器、出渣机速度数值以及一次风、二次风风量数值。第三：信号执行，根据上一步所计算出相关数值输出转换成对应回路开关、电流信号连接到现场设备实际操作。其中，所述控制系统的输入信号为以下：锅炉能量LBA10CJ001XJ69燃烧空气能流量HLA01CJ001XJ69烟气损失HNA10CJ001XJ69辐射损失HBK01CJ001XJ68炉渣损失HDA30CJ001XJ69锅炉灰损失ETG01CJ001XJ69油燃烧器能量1EGD11CJ001XJ69垃圾进料量HFA01CW001XJ68按以上输入信号计算所得信号：总损失HBK01CJ001XJ69垃圾能量HFA01CJ001XJ69垃圾低热值HFA01CJ001XJ68所述的垃圾的热值计算公式：。系统主要控制对象主要有进料档板及斜槽、推料器、炉排、液压系统、一次风、二次风、出渣机等。垃圾投料及进料斜槽垃圾进料挡板位于进料斗与进料斜槽之间，关闭时其作用是保持焚烧炉内部的负压；推料器，炉排和液压系统液压系统设置有两台100%容量液压油泵，提供推料器，炉排，垃圾进料挡板和出渣机的液压驱动；垃圾通过十一个推料器的推动作用进入焚烧炉。为了让焚烧炉按照设定负荷工作，通过控制推料器的速度，进而控制进入焚烧炉的垃圾流量；机械往复式炉排从上至下分为四级，垃圾随炉排移动而移动，完成烘干、燃烧、燃烬的系统过程；一次风系统作用是烘干垃圾，提供助燃空气，经过蒸汽空气预热器加热后的一次风，从炉排下方通过8个进风口送入焚烧炉；二次风系统二次风的作用是在二次气相燃烧区中建立过量燃烧空气，以确保烟气混合物的完全燃烧。而且，二次风的喷入还可以在烟气中形成湍流，可使空气与烟气良好混合；出渣机系统出渣机系统包括三台水浸式液压驱动出渣机，用于推动由焚烧炉后部出渣口排出的炉渣到下级的炉渣输送机上，炉渣最终输送到渣坑里。所述系统与现场信号之间设备包括有：控制器采用冗余配置，输入/输出接口使用S800系列I/O，实现包括自动化功能，操作员界面显示和记录，历史记录报表存档，同时通过现场总线设备和工业以太网与各辅助系统通讯联接，对于现场设备、过程控制站和操作员站，整个控制系统采用一个统一的全局数据库，模件参数可以通过总线进行组态，模件状态通过一系列指示灯表示，同时也可以通过总线进行远程诊断，使用ProfibusDP通信标准与控制器进行通信。本专利技术的工作原理是：本焚烧控制系统的基本原理为能量平衡。计算进入焚烧炉系统的各种能量之和，并充分考虑能量转化过程中的各种损失，输入能量与输出能量和能量损失的和相等。本专利技术中，进入焚烧炉系统的能量有：垃圾热量、给水热量、必要时加入的燃油热量、一次风热量、二次风热量；产生的热量有：蒸汽热量；损失的热量有：烟气热量、炉渣热量、热辐射损失、锅炉灰损失等。根据能量平衡的原理，根据垃圾焚烧产生的蒸汽量反推算出垃圾的热值，并利用该垃圾热值结合焚烧炉负荷要求，对焚烧炉垃圾进料速度、炉排运动速度、输入焚烧炉的一、二风量进行自动调整，最终实现焚烧炉内垃圾燃烧自动控制功能。由于垃圾热值无法直接测量，需利用能量平衡原理，即进入焚烧炉系统的热量和产生的能量与损失的能量之和相等的原理，计算出焚烧所用的垃圾能量，从而计算出所用的垃圾的热值。计算出垃圾热值后，反推算出产生一定的蒸汽量，所需要的垃圾量，从而计算出给定的蒸汽负荷条件下，推料器、炉排运动的速度设定值。本专利技术的优点在于：1、焚烧炉控制系统采用先进成熟的ABB公司AC800F系统，其在性能、处理速度、运算性能方面的优越性，避免了传统PLC方式传输速率受限和通讯接口的影响，更有利于焚烧炉自动燃烧管理的实现，减少操作人员劳动强度和操作人员经验对垃圾焚烧效果的影响。2、本ACC控制系统在李坑二厂的成功应用，通过调节推料器、炉排的运动速度及一、二次风流量来调节焚烧状况，达到稳定蒸汽产出、保护设备安全的目的，大大提高了生产率和自动化程度，具有很强的实用意义。3、扩展性强：兼容Profibus，Foundation，Fieldbus，HART等多种现场总线协议以及工业以太网，为日后系统升级扩展提供优越的接口。附图说明图1是本专利技术的硬件配置图。图2是本专利技术的垃圾焚烧工艺流程图。图3是本专利技术的液压油站工艺流程图。图4是本专利技术的焚烧过程能量平衡示意图。图5是本专利技术的助燃空气流量和给料速度控制SAMA图。图6是本专利技术的推料器速度控制SAMA图。图7是本专利技术的炉排速度控制SAMA图。图8是本专利技术的一次风流量控制SAMA图。图9是本专利技术的二次风前端控制SAMA图。图10是本专利技术的二次风OFA控制SAMA图。图11是本专利技术的总控制SAMA图。具体实施方式如图1、图11所示，使用ABB公司AC800F系统硬件，S800系列IO模块，控制器之间通过以太网连接，控制器与IO之间通过ProfibusDP连接，与panel800触摸屏通过Modbus连接，兼容多种总线协议。ACC系统主要控制对象为进料档板及斜槽、推料器、炉排、一次风档板、二次风档板、出渣机（图2），液压油站、液压油泵及液压油管关断阀（图3）。如图2所示，垃圾通过进料档板、进料斜槽进入焚烧炉，通过推料器、炉排的移动作用，由一次风、二次风提供助燃空气，在焚烧炉内进行焚烧，燃烬的炉渣通过出渣机冷却、输本文档来自技高网...

【技术保护点】
城市生活垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统，其特征在于该系统利用能量平衡原理，根据垃圾焚烧产生的蒸汽量反推算出垃圾的热值，同时结合焚烧炉负荷需求，进行对焚烧炉垃圾进料器、炉排运动速度、一次风、二次风风量自动调整；从而达到一个相对稳定的焚烧控制状态；整个系统过程分为如下几点，第一：信号采集，通过现场仪表监控设备收集并转换成计算机可识别的所需信号库；第二：逻辑计算与控制调节，收集信号传送到控制器后，通过坏点判断、滤波、延时等合理化处理得到可靠数据，然后再按照工艺计算、比例‑积分‑微分算法、顺序控制等逻辑计算控制后得出炉排、推料器、出渣机速度数值以及一次风、二次风风量数值；第三：信号执行，根据上一步所计算出相关数值输出转换成对应回路开关、电流信号连接到现场设备实际操作；其中，所述控制系统的输入信号为以下：锅炉能量LBA10CJ001XJ69燃烧空气能流量HLA01CJ001XJ69烟气损失HNA10CJ001XJ69辐射损失HBK01CJ001XJ68炉渣损失HDA30CJ001XJ69锅炉灰损失ETG01CJ001XJ69油燃烧器能量1EGD11CJ001XJ69垃圾进料量HFA01CW001XJ68按以上输入信号计算所得信号：总损失 HBK01CJ001XJ69垃圾能量HFA01CJ001XJ69垃圾低热值HFA01CJ001XJ68所述的垃圾的热值计算公式：。...

【技术特征摘要】
1.城市生活垃圾焚烧炉自动燃烧控制系统，其特征在于该系统利用能量平衡原理，根据垃圾焚烧产生的蒸汽量反推算出垃圾的热值，同时结合焚烧炉负荷需求，进行对焚烧炉垃圾进料器、炉排运动速度、一次风、二次风风量自动调整；从而达到一个相对稳定的焚烧控制状态；整个系统过程分为如下几点，第一：信号采集，通过现场仪表监控设备收集并转换成计算机可识别的所需信号库；第二：逻辑计算与控制调节，收集信号传送到控制器后，通过坏点判断、滤波、延时等合理化处理得到可靠数据，然后再按照工艺计算、比例-积分-微分算法、顺序控制等逻辑计算控制后得出炉排、推料器、出渣机速度数值以及一次风、二次风风量数值；第三：信号执行，根据上一步所计算出相关数值输出转换成对应回路开关、电流信号连接到现场设备实际操作；其中，所述控制系统的输入信号为以下：锅炉能量LBA10CJ001XJ69燃烧空气能流量HLA01CJ001XJ69烟气损失HNA10CJ001XJ69辐射损失HBK01CJ001XJ68炉渣损失HDA30CJ001XJ69锅炉灰损失ETG01CJ001XJ69油燃烧器能量1EGD11CJ001XJ69垃圾进料量HFA01CW001XJ68按以上输入信号计算所得信号：总损失HBK01CJ001XJ69垃圾能量HFA01CJ001XJ69垃圾低热值HFA01CJ001XJ68所述的垃圾的热值计算公式：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘益成，罗翠红，詹勇全，李俊欣，杨俊，朱红芳，祝健钊，
申请(专利权)人：广州环投技术设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44