生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法，涉及垃圾焚烧炉技术领域。所述在线监测方法包括以下步骤：(1)构建沿炉膛长度的实时温度场分布模型，采用红外热成像技术或声波测温技术进行炉膛烟温在线监测，获得烟温850℃对应的炉膛长度L

【技术实现步骤摘要】
生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法


[0001]本专利技术涉及垃圾焚烧炉
，特别是指一种生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法。

技术介绍

[0002]城市生活垃圾目前普遍采用混合收集方式，垃圾中含有的大量塑料、橡胶等物质燃烧后会生成有害烟气，尤其二噁英，若不采取有效的控制措施，对环境和人体的毒害极为严重。因此，生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485
‑
2014)规定：“炉膛内焚烧温度≥850℃，且烟气停留时间≥2s”，就是为了保证绝大部分垃圾焚烧后在高温和足够停留时间下可以充分摧毁有害物质，使之分解为无毒的气体。然而实际生产中，仅有炉膛温度在线测量，而无烟气停留时间在线测量，唯一能证明“烟气停留时间≥2秒”的仅为锅炉设计计算书，不能及时准确地反映实时运行情况。而且垃圾成分复杂、垃圾热值和烟气量变化大，往往实际工况和设计工况有很大的偏离，因此，实时动态监测垃圾焚烧后炉膛烟气停留时间显得尤为重要。
[0003]目前，炉膛烟气停留时间的在线监测都是通过构建炉膛实时温度场模型和烟气量计算模型的方式来实现。在构建炉膛实时温度场模型时，专利申请CN106770456A和CN107702745A均采用热电偶来实现炉膛温度的测量，但是热电偶测量存在如下缺点：(1)测温的代表性偏差：一般炉膛截面温度场分布是中心温度高，边缘温度低，而热电偶测温，只能是单点位测试，探入深度有限，一般只有200
‑
400mm，距离中心区较远，所测数据与真实温度存在较大的偏差，测试结果很难有代表性；(2)测温的准确性误差：垃圾焚烧炉烟气中含有较多的酸性气体(SO2、HCl)和碱灰(Na、K)，会引起热电偶的高温腐蚀和结焦积灰，导致热电偶的测量精度不高、劣化速度快，使用寿命短。
[0004]在构建炉膛烟气量计算模型时，这两篇专利采用了不同的烟气测量方法。CN106770456A是采用设计烟气量再经过负荷比的折算而获得；而在实际运行中，入炉垃圾经常偏离设计值较大，甚至组分和热值都与设计之初有很大的差别，简单地通过设计烟气量乘以负荷比进行修正获得炉膛烟气量，往往与实际烟气量偏差较大，最终导致计算出来的停留时间不能准确反映实际运行。CN107702745A是采用测速管在线测量速度(皮托管原理)，测得的烟气速度乘以相应的炉膛截面积来获得烟气量。对于炉膛这样的烟温高、腐蚀性强、易堵灰的恶劣环境，测速管连续长期暴露其中，存在采样孔的堵灰、高温腐蚀和烧结、管材要求高、测试准确度低、可靠性差等问题；而且对于偌大的炉膛中，炉膛速度场并不均匀一致，会存在许多的偏流、回流、绕流、涡流等现象，因此，仅仅是通过布置测速管进行的几个单点位速度测量，测得数值很难具有代表性；即使布置更多的测速管进行多点位测试，虽然提高一些测量的代表性，却大大增加了仪表的复杂性和维护量，测试孔堵塞问题常有发生。
[0005]由上述可见，目前的炉膛温度和烟气量的测量均存在问题，直接影响到构建炉膛实时温度场模型和烟气量计算模型的准确性，使得现有的垃圾焚烧停留时间在线监测方法
缺乏实操性和可靠性，亟需一种相对简单、实操性强、准确度高、干扰因素少的垃圾焚烧停留时间在线监测方法，以准确反映实际运行情况；并通过可靠的停留时间在线监测，以实现进一步的锅炉优化燃烧和节能控制。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种相对简单、实操性强、准确度高、干扰因素少的生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法。
[0007]一种生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法，包括以下步骤：
[0008](1)构建沿炉膛长度的实时温度场分布模型：
[0009]通过红外热成像技术或声波测温技术进行在线监测，获得焚烧炉二次风入口断面的温度均值Tr、炉膛中部断面的温度均值T1、炉膛上部断面的温度均值T2，以此监测数据，构建沿炉膛长度的实时温度场分布模型，获得烟温850℃对应的炉膛长度L
850
；
[0010](2)构建炉膛标态烟气量计算模型：
[0011]采集总排口CEMS的标态烟气量和氧含量，采集烟气净化系统喷水和喷石灰浆量的在线监测数据，采集炉膛上部烟气在线测氧仪的氧含量，通过烟气、氧气的质量平衡，构建炉膛标态烟气量计算模型；
[0012](3)获得烟气停留时间：
[0013]根据构建的实时温度场分布模型和标态烟气量计算模型，获得炉膛工况烟气量；再根据炉膛工况烟气量和炉膛长度L
850
，获得烟气停留时间。
[0014]本专利技术实施例提供的生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法，可以有效满足炉膛焚烧温度≥850℃，且烟气停留时间≥2秒的环保要求，实现优化燃烧和节能运行，并且还具有以下优点：
[0015](1)构建的沿炉膛长度实时温度场分布模型，采用了红外热成像或声波测温技术，实现锅炉整个断面温度场扫描测量，与传统热电偶测温技术相比，不再是单点测量，而是多点多面同时测量，测量结果准确、全面、具有代表性；不再是直接接触式测量，有效避免垃圾烟气的高温腐蚀和结焦，测温装置的使用寿命更长；
[0016](2)构建的炉膛标态烟气量计算模型，准确度高，干扰因素少、系统简单、投资小、实用性和可操作性强；
[0017](3)通过垃圾焚烧停留时间在线监测方法，准确地反映了炉膛实际燃烧运行情况，有效地实现了锅炉优化燃烧和节能控制。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0019]图1为本专利技术的生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法的流程示意图；
[0020]图2为应用本专利技术在线监测方法的生活垃圾焚烧厂焚烧锅炉的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0022]应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]如图2所示，为一种用于生活垃圾焚烧厂焚烧锅炉，主要由余热锅炉、烟气净化系统以及CEMS(Continuous Emission Monitoring System，烟气自动监控系统)组成。余热锅炉主要由焚烧炉1、第一垂直通道2、第二垂直通道3、第三垂直通道4、水平烟道5、省煤器烟道6组成；烟气净化系统7主要包括脱酸、脱硝、除尘系统；CEMS 10是总排口处烟气自动监控系统，位于烟囱9入口处。焚烧炉1连接第一垂直通道2，第一垂直通道2与第二垂直通道3连接，第二垂直通道3与第三垂直通道4连接，第三垂直通道4与水平烟道5连接，水平烟道5与尾部省煤器烟道6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生活垃圾焚烧厂炉膛烟气停留时间的在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建沿炉膛长度的实时温度场分布模型：通过红外热成像技术或声波测温技术进行在线监测，获得焚烧炉二次风入口断面的温度均值Tr、炉膛中部断面的温度均值T1、炉膛上部断面的温度均值T2，以此监测数据，构建沿炉膛长度的实时温度场分布模型，获得烟温850℃对应的炉膛长度L
850
；(2)构建炉膛标态烟气量计算模型：采集总排口CEMS的标态烟气量和氧含量，采集烟气净化系统喷水和喷石灰浆量的在线监测数据，采集炉膛上部烟气在线测氧仪的氧含量，通过烟气、氧气的质量平衡，构建炉膛标态烟气量计算模型；(3)获得烟气停留时间：根据构建的实时温度场分布模型和标态烟气量计算模型，获得炉膛工况烟气量；再根据炉膛工况烟气量和炉膛长度L
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，获得烟气停留时间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Tr、T1、T2的温度测点设置为：Tr测温探头设置在锅炉二次风入口处；T1、T2测温探头分别设置在炉膛中部和上部，对应炉膛长度L1、L2，L2>L1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述沿炉膛长度的实时温度场分布模型为：炉膛结构为膜式水冷壁竖直空腔结构，根据炉膛的传热特性，烟气温度沿炉膛长度为线性衰减，通过T1、T2测量，构建实时温度场分布模型，获得烟温850℃对应的炉膛长度L
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，线性函数拟合关联式为：L
850
＝L1+(850
‑
T1)*(L2‑
L1)/(T2‑
T1)其中，L1：二次风入口到炉膛中部的炉膛长度；L2：二次风入口到炉膛上部的炉膛长度；L
850
：二次风入口到烟温850℃的炉膛长度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据烟气质量平衡，炉膛标态烟气量V等于总排口处CEMS的标态烟气量V1，减去烟气净化系统喷水喷浆带入的水分V
D
，减去锅炉及尾部烟道的漏风量V2：V＝V1‑
V
D
‑
V2(a)根据氧气质量平衡式，列式为：V*O+V2*21＝V1*O1(b)将公式(a)带入(b)，消去V2，得炉膛标态烟气量V：V＝V1*(21
‑
O1)/(21
‑
O)
‑
V
D
*21/(21
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗博，韩志明，安璐，段志华，
申请(专利权)人：北京中科润宇环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：