垃圾焚烧炉焚烧过程的控制方法技术

本发明专利技术属于燃烧过程控制领域，克服ＰＩＤ控制和连续给料方式的缺陷，避免反向调节和炉温剧烈波动。其步骤是：（１）实时测量焚烧炉诸参数，（２）以炉膛温度、汽包压力变化率和烟气空气预热器风压为输入，以加料持续时间和加料停止时间为输出，建立主模糊控制器，（３）将炉拱位置烟气温度偏差值作为主模糊控制器的输出校正，（４）将烟气含氧量偏差，经过比例积分调节送风机风门开度，（５）一二次风配比超过９５０℃退出模糊控制策略和含氧量送风控制，进行压火调节，（６）将炉膛负压偏差，经过比例积分单回路调节引风机风门开度。排除了连续给料料层过厚、燃尽率较低的缺点，适用于各种炉排式垃圾焚烧炉的燃烧过程控制。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于燃烧过程控制领域，涉及，尤其是炉排式垃圾焚烧炉焚烧过程的智能控制方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有的垃圾焚烧控制工艺上的不足，提供了一种用于，它适用于炉排式垃圾焚烧炉焚烧自动控制过程，能够从根本上克服原有的PID控制策略的不足和连续给料方式的缺陷，避免反向调节和炉温剧烈波动的问题。本专利技术的一种，其特征在于(1)垃圾焚烧炉由一般设计的连续加料方式改为间断给料方式，实时测量炉膛温度、炉拱位置烟气温度、烟气空气预热器风压、汽包压力、炉膛负压、烟气含氧量，根据汽包压力随时间的变化计算汽包压力随时间的变化率；(2)以炉膛温度、汽包压力变化率和烟气空气预热器风压为模糊控制输入参数，以加料持续时间和加料停止时间为控制输出量，建立三输入二输出的主模糊控制器；(3)根据实时测量的炉拱位置烟气温度和给定值计算获得每个采样时刻的炉拱位置烟气温度偏差值，设定该偏差值上下限，作为主模糊控制器的输出校正，约束加、停料时间；(4)设定运行时的烟气含氧量给定值，根据实时测量的烟气含氧量和给定值计算烟气含氧量偏差，经过比例积分串级调节回路，调节送风机风门开度，从而改变总风量，保证烟气含氧量不超过上限值；(5)一、二次风配比在850～950℃范围内保持稳定，在超过950℃的高温区退出模糊控制策略和含氧量送风控制，进行压火调节，使炉温回落至正常范围内；(6)设定运行时的炉膛负压给定值，根据实时测量的炉膛负压和给定值计算炉膛负压偏差，经过比例积分单回路调节，调节引风机风门开度，保证炉膛负压维持在给定值。所述的，其进一步的特征在于所述三输入二输出的主模糊控制器，对三输入量中元素的所有组合列出相应的二控制量的矩阵形式的控制查询表，在实时控制过程中，根据模糊量化后的三输入量，直接查找控制查询表以获得控制量的变化值，逆模糊化后即可作为输出去控制被控对象。所述的，其更进一步的特征在于所述炉拱位置烟气温度偏差值超过上限时，即使主模糊控制器输出的加料持续时间尚未完成，也立即输出开关量使加料器停止加料；所述炉拱位置烟气温度偏差值低于下限时，即使主模糊控制器输出的加料停止时间尚未完成，也立即输出开关量使加料器开始加料。所述的(1)所述烟气含氧量偏差经过比例积分串级调节回路调节送风机风门开度时，比例积分调节的算法可以为Δy＝Kp(xi-xi-1)+Kixi式中Δy-PI的输出增量；Kp—比例系数，范围0.5～0.91；Ki—积分系数，Ki=KpΔtTi,]]>其中Tiz是积分时间，范围80～150s；Δt为采集周期，范围1～5s；xi—第i次偏差值，xi-1—第i-1次偏差值，(2)所述炉膛负压偏差经过比例积分单回路调节，调节引风机风门开度时，比例积分控制器的算法和各参数含义可以与上述(1)相同，但其中 Kp范围0.67～1.0，Ti范围60～130s。本专利技术的有益效果是给料的时间长短、停料的时间长短以及加停料的时机均由模糊控制策略加以控制，排除了连续给料料层过厚、燃尽率较低的缺点。控制系统输入参数由单一的温度偏差，增加了汽水侧和系统阻力参数提高了输入参数的可信度，减少了一靠单一温度偏差调节带来的误动作的可能，增强了控制方法的可靠性。间断给料方式取代连续给料方式能够有效保证炉内垃圾量的相对稳定，有利于稳定燃烧，提高蒸汽的品质和产量，提高垃圾焚烧电厂的环保效益和资源化利用率。该智能控制方法是一种多输入多输出的智能控制系统，能够很好地适应我国垃圾未经分选直接焚烧及热值较低的特点，适用于各种炉排式垃圾焚烧炉的燃烧过程控制。系统控制结构框图如图2所示。本专利技术包括5个主要的控制部分，它们分别是加料模糊控制、加料校正逻辑控制、含氧量送风控制、高温区压火控制、炉膛负压控制。本专利技术的实现过程为一、首先在炉排中部距炉拱水平方向1.5～2.0m，标高8.0～9.0m处设炉膛温度测点；炉拱正下方0.4～0.8m处设炉拱位置烟气温度测点；烟气空气预热器出口2～3m处设烟气空气预热器风压测点；汽包处设汽包压力测点；标高14～15m，炉膛轴线上设炉膛负压测点；炉膛出口进余热锅炉前标高21～22m处设烟气含氧量测点。二、实时测量炉膛温度、炉拱位置烟气温度、烟气空气预热器风压、汽包压力、炉膛负压、烟气含氧量并输入计算机。根据汽包压力随时间的变化计算汽包压力随时间的变化率。由于实际工程测量之中包含随机干扰，对各实时测量参数采用算术平均滤波的方法进行数据处理。其算式为y-=1nΣi-1nxi]]>式中y—算术平均值，滤波值；xi—第i次采集的测量值，i为采集序号；n—采集值的数目。汽包压力变化率的计算，采用取四个测量值的变化率算式为Δxi=3xi+xi-1-xi-2-3xi-310Δt]]>式中Δxi—测点t时刻变化率；i—采集的次序号；Δt—采集周期(s)。三、以炉膛温度、汽包压力变化率和烟气空气预热器旁路风压为模糊控制输入参数，以加料持续时间和加料停止时间为控制输出量，建立三输入二输出的模糊控制器。1、系统的模糊变量包括A温度偏差(BE)基本论域定义为，量化等级范围为。预设的模糊子集为{太高，稍高，正常，稍低，太低}，用英文字头缩写为{TH，SH，OK，SL，TL}；B汽包压力变化率(CE)基本论域定义为，量化等级范围为。预设的模糊子集为{大，正常，小}，用英文字头缩写为{B，OK，S}；C烟气空气预热器风压(GP)基本论域定义为，量化等级范围为。预设的模糊子集为{高，正常，低}，用英文字头缩写为{H，OK，L}；D加料持续时间(JS)加料持续时间的基本论域定义为，量化等级范围为。预设的模糊子集为{正大，正小，正常，负小，负大}，用英文字头缩写为{PB，PS，OK，NS，NB}；E加料停止时间(TS)加料停止时间的基本论域定义为，量化等级范围为。预设的模糊子集为{大，正常，小}，用英文字头缩写为{B，OK，S}；2、隶属函数的定义通过现有的操作者的实践经验总结，可确定出在论域上用以描述Fuzzy子集的初始隶属函数μ(x)=exp{-(x-ab)2},]]>对本控制系统对各控制变量采用正态型分布函数。3、控制规则的建立根据上述各语言变量，通过现有的操作者手动控制策略的总结，为垃圾焚烧炉的模糊控制规则共计45条。CE＞0(即CE量化等级为1，2，3时) CE＝0(即CE的量化等级为0时) CE＜0(即CE量化等级为-1，-2，-3时) 至此，我们就可以根据采样得到的两输入量BE和GP以及另一输入量CE，计算出相应的控制量JS和TS，对所有的BE、GP中元素的所有组合全部计算出相应的控制量变化值，采用最大隶属度法确定相应的控制输出查询结果，写成一个矩阵形式的控制表，称为控制查询表。在实时控制过程中，就可以根据模糊量化后的BE、GP和CE，直接查找查询表以获得控制量的变化值，逆模糊化后即可作为输出去控制被控对象。四、根据实时测量的炉拱位置烟气温度和给定值计算获得每个采样时刻的炉拱位置烟气温度偏差值，设定该偏差值上下限，采用逻辑控制对主模糊控制器的输出进行修正，约束加、停料时间。具体控制逻辑为1、当炉拱位置烟气温度偏差值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾焚烧炉焚烧过程的控制方法，其特征在于： （１）垃圾焚烧炉由一般设计的连续加料方式改为间断给料方式，实时测量炉膛温度、炉拱位置烟气温度、烟气空气预热器风压、汽包压力、炉膛负压、烟气含氧量，根据汽包压力随时间的变化计算汽包压力随时间的变化率； （２）以炉膛温度、汽包压力变化率和烟气空气预热器风压为模糊控制输入参数，以加料持续时间和加料停止时间为控制输出量，建立三输入二输出的主模糊控制器； （３）根据实时测量的炉拱位置烟气温度和给定值计算获得每个采样时刻的炉拱位置烟气温度偏差值，设定该偏差值上下限，作为主模糊控制器的输出校正，约束加、停料时间； （４）设定运行时的烟气含氧量给定值，根据实时测量的烟气含氧量和给定值计算烟气含氧量偏差，经过比例积分串级调节回路，调节送风机风门开度，从而改变总风量，保证烟气含氧量不超过上限值； （５）一、二次风配比在８５０～９５０℃范围内保持稳定，在超过９５０℃的高温区退出模糊控制策略和含氧量送风控制，进行压火调节，使炉温回落至正常范围内； （６）设定运行时的炉膛负压给定值，根据实时测量的炉膛负压和给定值计算炉膛负压偏差，经过比例积分单回路调节，调节引风机风门开度，保证炉膛负压维持在给定值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆继东，沈凯，董统永，昌鹏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]