一种垃圾焚烧的自动控制方法及系统技术方案

本申请一种垃圾焚烧的自动控制方法及系统，控制方法通过控制推料器速度来控制蒸汽流量，当相关参数发生变化，推料速度设定值会根据给定的关系式自动调整；通过一次风量来控制炉膛温度，通过二次风量控制烟气氧量。在操作站上设置炉膛温度的设定值和烟气氧量的设定值，PID算法根据实测值和设定值的偏差来自动调节一次风量和二次风量，本发明专利技术提供的控制方法考虑了炉温、氧量、垃圾量、蒸汽量、一二次风量等多个控制变量，自动化程度高，控制效果好，减少人工干预。减少人工干预。减少人工干预。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧的自动控制方法及系统


[0001]本专利技术属于垃圾焚烧控制领域，具体涉及一种垃圾焚烧的自动控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着我国经济的高速发展，人们生活水平的迅速提高，城市化进程的不断加快，城市生活垃圾产量急剧增加。城市生活垃圾处理技术主要包括卫生填埋、垃圾堆肥、垃圾焚烧及综合利用四种，其中垃圾焚烧处理技术具有减容化、无害化、资源化方面的独特优势，正作为一种比较成熟的处理技术在我国大中型城市得到大力推广应用。
[0003]但我国的城市垃圾分类不够准确，处理体系不够健全，导致后端垃圾处理时成分复杂，垃圾热值较低且变化大，垃圾焚烧炉燃烧工况不稳定。当燃烧工况变化时，大部分垃圾电厂都需要运行人员根据经验对一次风量、二次风量、一次风配比、推料速度、炉排运行速度等进行相关操作，若不及时或操作错误会造成更大的燃烧波动，整体而言，大部分垃圾焚烧炉自动化程度较低，需要大量的人工操作，燃烧稳定性较差，蒸汽量不稳定，由于炉膛温度、氧量等指标的不稳定导致二噁英、氮氧化物等污染物超标。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种垃圾焚烧的自动控制方法，实现在垃圾热值变化时锅炉自动调节使得蒸汽量和炉膛温度稳定，以克服现有技术的缺陷。
[0005]本专利技术一种垃圾焚烧的自动控制方法，包括：
[0006]基于热平衡计算垃圾给料量与蒸汽量的比例；
[0007]基于垃圾给料量与推料速度的关系，以及垃圾给料量与蒸汽量的比例，建立推料速度与蒸汽量的关系，使得能够通过控制推料速度来控制蒸汽量；
[0008]根据垃圾给料量确定一次风基准风量并分配至干燥段、燃烧段和燃烬段，根据一次风基准风量确定二次风基准风量；
[0009]通过PID算法根据炉膛温度实测值与设定值的偏差调整一次风量，根据烟气氧量实测值与设定值的偏差调整二次风量。
[0010]进一步地，基于热平衡计算垃圾给料量与蒸汽量的比例具体包括：
[0011]按以下式(1)—(3)进行垃圾热值估算，
[0012]C2＝η
×
C1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0013]C2＝D
×
C
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0014]C3＝C1÷
M
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0015]式中，C1为燃烧释放的热量，C2为锅炉有效利用热量，η为锅炉热效率，D为蒸汽量，C
k
为蒸汽实际所含单位热值，C3为垃圾单位热值，M为垃圾给料量(单位为t/h)；
[0016]根据式(1)—(3)计算垃圾给料量与蒸汽量的比例关系如下式(4)。
[0017]D＝M
×
C3×
η
÷
C
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0018]进一步地，建立推料速度与蒸汽量的关系包括：
[0019]建立推料速度和垃圾给料量的关系如下式(5)，
[0020]M＝d
×
L
×
v
×
ρ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0021]式中，d为排垃圾料层厚度，L为炉排宽度，ρ为垃圾密度设定值，v为推料器速度；
[0022]根据式(4)表示的垃圾给料量与蒸汽量的比例关系和式(5)建立推料速度与蒸汽量的关系如下式(6)。
[0023][0024]进一步地，一次风基准风量的确定按如下式(7)进行，
[0025]R＝M
×
C4×
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0026]式中，R为一次风基准风量，M为垃圾给料量，C4为燃烧单位垃圾所需要的理论空气量，α为过剩空气系数，α的取值范围在1.1～1.4；
[0027]一次风基准风量分配至干燥段、燃烧段和燃烬段按如下式(8)～(10)进行，
[0028]F1＝R
×
C5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0029]F2＝R
×
C6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0030]F3＝R
×
C7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0031]式中，F1、F2、F3分别为干燥段、燃烧段、燃烬段的空气流量，C5、C6、C7分别为干燥段、燃烧段、燃烬段的空气分配系数，满足C5+C6+C7＝1。
[0032]进一步地，二次风基准风量的确定为Q＝0.1～0.2R，Q为二次风基准风量。R为一次风基准风量。
[0033]另一方面，本专利技术提供一种垃圾焚烧自动控制系统，包括：
[0034]热平衡计算模块，用于基于热平衡计算垃圾给料量与蒸汽量的比例；
[0035]蒸汽量控制模块，用于通过控制推料速度来控制蒸汽量，其中推料速度与蒸汽量的关系基于垃圾给料量与推料速度的关系，以及垃圾给料量与蒸汽量的比例而确定；
[0036]基准风量计算模块，用于根据垃圾给料量确定一次风基准风量并分配至干燥段、燃烧段和燃烬段，根据一次风基准风量确定二次风基准风量；
[0037]风量控制模块，用于通过PID算法根据炉膛温度实测值与设定值的偏差调整一次风量，根据烟气氧量实测值与设定值的偏差调整二次风量。
[0038]进一步地，热平衡计算模块在计算垃圾给料量与蒸汽量的比例时，按以下式(1)—(3)进行垃圾热值估算，
[0039]C2＝η
×
C1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0040]C2＝D
×
C
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0041]C3＝C1÷
M
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0042]式中，C1为燃烧释放的热量，C2为锅炉有效利用热量，η为锅炉热效率，D为蒸汽量，C
k
为蒸汽实际所含单位热值，C3为垃圾单位热值，M为垃圾给料量(单位为t/h)；
[0043]并根据式(1)—(3)计算垃圾给料量与蒸汽量的比例关系如下式(4)。
[0044]D＝M
×
C3×
η
÷
C
k
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧的自动控制方法，其特征在于，包括：基于热平衡计算垃圾给料量与蒸汽量的比例；基于垃圾给料量与推料速度的关系，以及所述垃圾给料量与蒸汽量的比例，建立推料速度与蒸汽量的关系，使得能够通过控制推料速度来控制蒸汽量；根据垃圾给料量确定一次风基准风量并分配至干燥段、燃烧段和燃烬段，根据所述一次风基准风量确定二次风基准风量；通过PID算法根据炉膛温度的实测值与设定值的偏差调整一次风量，根据烟气氧量实测值与设定值的偏差调整二次风量。2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧的自动控制方法，其特征在于，所述基于热平衡计算垃圾给料量与蒸汽量的比例具体包括：按以下式(1)—(3)进行垃圾热值估算，C2＝η
×
C1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)C2＝D
×
C
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)C3＝C1÷
M
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，C1为燃烧释放的热量，C2为锅炉有效利用热量，η为锅炉热效率，D为蒸汽量，C
k
为蒸汽实际所含单位热值，C3为垃圾单位热值，M为垃圾给料量(单位为t/h)；根据式(1)—(3)计算垃圾给料量与蒸汽量的比例关系如下式(4)。D＝M
×
C3×
η
÷
C
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧的自动控制方法，其特征在于，所述建立推料速度与蒸汽量的关系包括：建立推料速度和垃圾给料量的关系如下式(5)，M＝d
×
L
×
v
×
ρ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，d为排垃圾料层厚度，L为炉排宽度，ρ为垃圾密度设定值，v为推料器速度；根据式(4)和式(5)建立推料速度与蒸汽量的关系如下式(6)。4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧的自动控制方法，其特征在于，所述一次风基准风量的确定按如下式(7)进行，R＝M
×
C4×
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中，R为一次风基准风量，M为垃圾给料量，C4为燃烧单位垃圾所需要的理论空气量，α为过剩空气系数，α的取值范围在1.1～1.4；所述一次风基准风量分配至干燥段、燃烧段和燃烬段按如下式(8)～(10)进行，F1＝R
×
C5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)F2＝R
×
C6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)F3＝R
×
C7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中，F1、F2、F3分别为干燥段、燃烧段、燃烬段的空气流量，C5、C6、C7分别为干燥段、燃烧段、燃烬段的空气分配系数，满足C5+C6+C7＝1。5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧的自动控制方法，其特征在于，所述二次风基准风量
的确定为Q＝0.1～0.2R，Q为二次风基准风量。R为一次风基准风量。6.一种垃圾焚烧自动控制系统，其特征在于，包括：热平衡计算模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌一，钟俊，陈志伟，李千军，沈跃良，
申请(专利权)人：南方电网电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：