專利名稱：一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生活垃圾焚燒領域，尤其是針對關于三段式機械爐排式生活垃圾焚燒爐的自動燃燒控制方法。
背景技術：
當前我國的城市生活垃圾成分復雜，熱值比較低，造成了垃圾焚燒爐燃燒工況不穩(wěn)定，國內大部分焚燒廠每臺焚燒爐都配備一個專職的操作人員，和垃圾焚燒控制相關的各設備大部分都運行在手動操作模式，焚燒爐的穩(wěn)定運行完全依靠操作人員的個人經驗，來調節(jié)爐排各段的風量、配風比、給料速度、爐排各段速度等參數(shù)。燃燒工況稍有變化，運行人員就需要不停地進行相關操作，如果操作不合理或者不及時會造成燃燒工況更大的波動，所以有關焚燒爐燃燒自動控制的自動化程度急需提高，很多設備廠家都投入了大量人力來研究有關生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，以期實現(xiàn)在垃圾熱值變化時能自動調節(jié)使焚燒爐的穩(wěn)定運行的目標。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，為實現(xiàn)在生活垃圾熱值偏低，熱值變化時焚燒爐能夠自動調節(jié)并穩(wěn)定運行，提高焚燒爐自動燃燒控制，大幅減少運行人員的工作強度的目標。本發(fā)明技術方案是一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，以下簡稱ACC控制系統(tǒng)，以熱量平衡和物料平衡建立如下控制模型，通過設置垃圾的低位熱值XI、蒸汽流量Fs、垃圾的密度Vr這三個基本參數(shù)，結合焚燒爐自身的設計參數(shù)或系數(shù)數(shù)據，通過調節(jié)燃燒空氣的流量Fa、爐排各段的配風比例FI、F2、F3，推料器以及各段爐排的速度FDs、DGs,MGs、BGs，二次風的流量參數(shù)，來實現(xiàn)以控制鍋爐蒸汽流量穩(wěn)定在設定值，熱灼減率最小化，減少污染物的產生這三項主要內容為目標的自動燃燒控制系統(tǒng)；
上述控制模型的具體計算如下
1、FsXC1+X1=Y1;其中
Fs :蒸汽流量設定值(單位t/h)；
Cl :產生每噸蒸汽需要的熱量(單位MJ/t)；
Xl :垃圾的低位熱值設定值(單位MJ/kg)；
Yl :需要的垃圾量(單位kg/h)；
2、Yl+Vr+W+H=Fr;其中
Vr :垃圾的密度設定值(單位t/m3)；
W :推料器寬度(單位m)；
H :推料器進料高度(單位m)；
Fr :給料基準速度(單位m/h)；
3、FrXC2=FDs；FrXC3=DGs ；FrXC4=MGs ；FrXC5=BGs ;其中
C2 :推料器速度修正系數(shù)；FDs :推料器速度(單位m/h)；
C3 :干燥爐排速度修正系數(shù)；
DGs :干燥爐排速度(單位m/h)；
C4 :燃燒爐排速度修正系數(shù)；
MGs :燃燒爐排速度(單位m/h)；
C5 :燃盡爐排速度修正系數(shù)；
BGs :燃盡爐排速度(單位m/h)；
4、FsXClXC6=Y2;其中
Fs :蒸汽流量設定值(單位t/h);
Cl :產生每噸蒸汽需要的熱量(單位MJ/t)；
C6 :產生單位熱量需要的燃燒的空氣量(單位km3N/MJ)；
Y2 :需要的理論空氣量(單位km3N/h)；
5、Y2XRae=Fa;其中
Υ2 :需要的理論空氣量(km3N/h)；
Rae :焚燒爐的過量空氣系數(shù)；
Fa :基準空氣流量(單位km3N/h)；
6、FaXC7=Fl；FaXC8=F2 ；FaXC9=F3 ;其中
Fa :基準空氣流量(單位km3N/h)；
C7 :干燥爐排空氣分配系數(shù)；
Fl :干燥爐排空氣流量(單位km3N/h)；
C8 :燃燒爐排空氣分配系數(shù)；
F2 :燃燒爐排空氣流量(單位km3N/h)；
C9 :燃盡爐排空氣分配系數(shù)；
F3 :燃盡爐排空氣流量(單位km3N/h)。通過改變蒸汽流量設定值能夠平緩地調節(jié)焚燒爐設計范圍內的負荷變化；垃圾熱值在小范圍內波動時，本發(fā)明能自動調整爐排速度、各段的風量等數(shù)據，以適應這種變化，來維持焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)；當垃圾的熱值有較大波動時，通過改變垃圾的低位熱值與密度的設定值也能使焚燒爐自動調整爐排速度、各段的風量等數(shù)據，以適應這種變化，來維持焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)。上述以熱量平衡和物料平衡為理論基礎計算出所需要基準風量以及垃圾供應量，以此作為對爐排的各段風量，推料器速度、各段爐排速度調節(jié)的基礎。通過改變蒸汽量的設定，本發(fā)明會相應地改變垃圾的供應量以及燃燒空氣的供應量，已達到負荷調節(jié)的目的。通過調節(jié)燃燒爐排段的空氣流量，來促進燃燒或者抑制燃燒，是爐溫適當?shù)纳呋蛘呓档?，來達到蒸汽量穩(wěn)定在設定值目的。通過在燃燼段設置溫度測量裝置，來監(jiān)測垃圾的燃燒程度，控制相關的爐排段速度及燃燒風量來達到熱灼減率最小化的目的。通過控制爐膛煙氣溫度不低于850°C 2秒的要求，以及煙氣含氧量保持在設定值范圍，來達到減少污染物的產生控制的目的。
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根據垃圾熱值的不同來設置合理的燃燒空氣溫度、流量，改變爐排各段的配風比例，調節(jié)各段爐排的速度使焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)。


圖I是本發(fā)明生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)的控制回路示意圖。圖2、圖3、圖4分別是蒸汽流量控制回路、爐膛溫度控制回路、垃圾料層厚度控制回路的不意圖。圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10分別是ACC控制系統(tǒng)、蒸汽流量控制系統(tǒng)、熱灼減率控制系統(tǒng)、煙氣氧含量控制系統(tǒng)、爐膛溫度控制系統(tǒng)、垃圾料層厚度控制系統(tǒng)的示意圖。圖11、圖12分別是焚燒爐負荷增加時自動燃燒控制和焚燒爐負荷減小時自動燃燒控制的示意圖。圖13、圖14、圖15、圖16分別是主蒸汽流量、燃燼爐排上部溫度、爐膛煙氣溫度(滯留2秒后)、省煤器出口氧含量的24小時歷史數(shù)據曲線圖。圖中
I-推料器速度控制閥；2-干掃爐排速度控制閥；3_燃燒爐排速度控制閥；4_燃盡爐排速度控制閥；5_干燥爐排空氣流量測量儀表；6_干燥爐排空氣流量控制閥；7_燃燒爐排一段空氣流量測量儀表；8_燃燒爐排一段空氣流量測量控制閥；9_燃燒爐排二段空氣流量測量儀表；10_燃燒爐排二段空氣流量控制閥；11-燃燒爐排三段空氣流量測量儀表；12_燃燒爐排三段空氣流量控制閥；13_燃盡爐排一段空氣流量測量儀表；14-燃盡爐排一段空氣流量控制閥，15-燃盡爐排二段空氣流量測量儀表；16_燃盡爐排二段空氣流量控制閥；17-燃盡爐排上部溫度測量儀表；18_垃圾層厚測量儀表；19_ 二次風流量控制閥；20_ 二次風流量測量儀表；21_爐膛溫度測量儀表；22_煙氣含氧量測量儀表；23_正氣流量測量儀；24-ACC操作站；25-ACC控制站。
具體實施例方式如圖I所示，是本發(fā)明生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)的控制回路示意圖。圖5是本發(fā)明控制系統(tǒng)的示意圖。簡明扼要地描述了本發(fā)明的控制理論模型，以熱量平衡和物料平衡為理論基礎，通過在操作站上設置垃圾的垃圾的低位熱值、蒸汽流量、垃圾的密度這三個基本參數(shù)，根據熱量平衡和物料平衡的理論分別得出各段爐排所需要的基準燃燒空氣量和以及推料器、各段爐排的基準速度，通常調節(jié)各個現(xiàn)場設備控制閥，實現(xiàn)對各段風量、推料器、爐排速度的控制，最終實現(xiàn)鍋爐蒸汽流量穩(wěn)定化，熱灼減率最小化，減少污染物的產生這三項主要控制目標。
通過改變蒸汽流量設定值能夠平緩地調節(jié)焚燒爐設計范圍內的負荷變化；垃圾熱值在小范圍內波動時，此方案能自動調整爐排速度、各段的風量等數(shù)據，以適應這種變化，來維持焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)；當垃圾的熱值有較大波動時，通過改變垃圾的低位熱值與密度的設定值也能使焚燒爐自動調整爐排速度、各段的風量等數(shù)據，以適應這種變化，來維持焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)。本控制模型的具體計算如下
1、FsXC1+X1=Y1 ;其中Fs :蒸汽流量設定值(單位t/h);
Cl :產生每噸蒸汽需要的熱量(單位MJ/t)；
Xl :垃圾的低位熱值設定值(單位MJ/kg)；
Yl :需要的垃圾量(單位kg/h)；
2、Yl+Vr+W+H=Fr;其中
Vr :垃圾的密度設定值(單位t/m3)；
W :推料器寬度(單位m)；
H :推料器進料高度(單位m)；
Fr :給料基準速度(單位m/h)；
3、FrXC2=FDs；FrXC3=DGs ；FrXC4=MGs ；FrXC5=BGs ;其中
C2 :推料器速度修正系數(shù)；
FDs :推料器速度(單位m/h)；
C3 :干燥爐排速度修正系數(shù)；
DGs :干燥爐排速度(單位m/h)；
C4 :燃燒爐排速度修正系數(shù)；
MGs :燃燒爐排速度(單位m/h)；
C5 :燃盡爐排速度修正系數(shù)；
BGs :燃盡爐排速度(單位m/h)；
4、FsXClXC6=Y2;其中
Fs :蒸汽流量設定值(單位t/h);
Cl :產生每噸蒸汽需要的熱量(單位MJ/t)；
C6 :產生單位熱量需要的燃燒的空氣量(單位km3N/MJ)；
Y2 :需要的理論空氣量(單位km3N/h)；
5、Y2XRae=Fa;其中
Υ2 :需要的理論空氣量(km3N/h)；
Rae :焚燒爐的過量空氣系數(shù)；
Fa :基準空氣流量(單位km3N/h)；
6、FaXC7=Fl；FaXC8=F2 ；FaXC9=F3 ;其中
Fa :基準空氣流量(單位km3N/h)；
C7 :干燥爐排空氣分配系數(shù)；
Fl :干燥爐排空氣流量(單位km3N/h)；
C8 :燃燒爐排空氣分配系數(shù)；
F2 :燃燒爐排空氣流量(單位km3N/h)；
C9 :燃盡爐排空氣分配系數(shù)；
F3 :燃盡爐排空氣流量(單位km3N/h)。關于控制回路的計算說明
圖2中的蒸汽流量控制回路，熱酌減量控制回路，煙氣氧量控制回路；圖3中的爐膛溫度控制回路；圖4中的垃圾層厚控制回路；每個控制回路的計算都是應用PID控制器進行計算，每個控制回路根據設定值SV與測量值PV的偏差，進行PID運算，根據運算的輸出來調節(jié)相關的推料器、各段爐排的速度、各段爐排的風量，達到穩(wěn)定燃燒的目的。如圖2所示，是蒸汽流量控制回路的示意圖。圖6是蒸汽流量控制系統(tǒng)的示意圖。說明了蒸汽流量控制回路的原理。通過在ACC操作站上設定蒸汽流量值和垃圾的低位熱值，熱量平衡理論得出產生這么多熱量需要的垃圾量，以及垃圾燃燒需要的基準燃燒空氣量，根據經驗把總的燃燒空氣量分配到每段爐排下面。其中燃燒爐排下面的空氣流量的多少主要影響著垃圾燃燒的劇烈程度，影響著爐溫和產生的蒸汽流量。在蒸汽管道上設置蒸汽測量儀表，根據測量得到的蒸汽流量值與設定值的偏差，若測量值偏高，就減少燃燒段的空氣流量供應，若測量值偏低，就增加燃燒段的空氣流量供應。如圖3所示，是爐膛溫度控制回路的示意圖。圖9是爐膛溫度控制系統(tǒng)的示意圖。說明了爐膛溫度控制回路的原理。通過在爐膛上安裝溫度測量儀表來測量爐膛溫度，在ACC操作站上設置合適的溫度值，根據設定值與測量值的偏差，若測量的溫度值偏高，此時就要增加二次風的流量；若測量的溫度值偏低就要減少二次風的流量。如圖4是垃圾料層厚度控制回路的示意圖。圖10是垃圾料層厚度控制系統(tǒng)的示意圖。說明了垃圾層厚控制回路的原理。通過在爐膛上安裝垃圾厚度測量儀表來測量爐排上的垃圾厚度，在ACC操作站上設置合適的厚度值以及垃圾的密度。根據蒸汽控制回路中計算出來的需要的垃圾的重量，得出垃圾的體積，根據爐排和推料器的尺寸得出垃圾給料的基準速度，進而得出推料器和各段爐排的基準速度。根據垃圾厚度的設定值與測量值的偏差，若測量的厚度值偏高，此時就要減慢推料器和干燥爐排的速度，同時增加燃燒爐排的速度；若測量的厚度值偏低，此時就要加快推料器和干燥爐排的速度，同時減慢燃燒爐排的速度。如圖7是熱灼減率控制系統(tǒng)的示意圖。此圖說明了熱酌減率控制回路的原理。通過在燃盡爐排上部設置溫度測量儀表來反映熱酌減率的情況，在ACC操作站上設置合適的溫度值，根據設定值與測量值的偏差，若此處測量溫度偏高說明垃圾在前面燃燒的不充分，要保證熱酌減率就要增加燃盡段的空氣流量，同時燃燒爐排和燃盡爐排的速度也要變慢；如果溫度偏低，說明垃圾在前面燃燒的已經很充分，此時可以減少燃盡段的空氣流量，同時燃燒爐排和燃盡爐排的速度也可以變快一些。如圖8是煙氣氧含量控制系統(tǒng)的示意圖。此圖說明了煙氣含氧量控制回路的原理。通過在省煤器出口安裝氧量測量儀表來測量煙氣含氧量，在ACC操作站上設置合適的含氧量值，根據設定值與測量值的偏差，若測量的煙氣含氧量偏高，此時就要減少二次風的流量和燃盡爐排段的風流量；若含氧量偏低就要增加二次風的流量和燃盡爐排段的風流量。如圖11是焚燒爐負荷增加時自動燃燒控制的示意圖。通過增加蒸汽蒸發(fā)量設定，會使燃燒爐排段的空氣量增加，燃燒空氣的增加會促進垃圾燃燒，爐溫上升，達到蒸汽量增加的目的；垃圾燃燒的加劇使得垃圾層厚變薄，要維持合適的層厚就增加垃圾的供應，加快推料器和干燥爐排的速度；垃圾燃燒的加劇會使垃圾主要燃燒位置向前上游移動，燃盡爐排上部溫度降低，此溫度的降低ACC會調整燃燒爐排和燃盡爐排速度加快，減少燃盡爐排CN 102927573 A
書
明
說
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燃燒空氣的供應；燃燒的加劇也會使煙氣含氧量降低，ACC通過增加二次風的供應，使含氧量維持在合理的濃度；爐溫的上升，ACC也會增加二次風的供應使爐溫維持在合理的溫度。如圖12是焚燒爐負荷減小時自動燃燒控制的示意圖。通過減少蒸汽流量的設定，會使燃燒爐排段的空氣量減少，燃燒空氣的減少會抑制垃圾燃燒，爐溫下降，達到蒸汽量減少的目的；垃圾燃燒的抑制使得垃圾層厚變厚，要維持合適的層厚就減少垃圾的供應，ACC會減慢推料器和干燥爐排的速度；垃圾燃燒的抑制會使垃圾主要燃燒位置向前下游移動，燃盡爐排上部溫度增高，此溫度的增高ACC會減慢燃燒爐排和燃盡爐排速度，增加燃盡爐排燃燒空氣的供應，使垃圾完全燃燒；燃燒的抑制也會使煙氣含氧量降增大，ACC通過減少二次風的供應，使含氧量維持在合理的濃度；爐溫的降低，ACC也會減少二次風的供應使爐溫維持在合理的溫度。在焚燒爐的自控燃燒控制系統(tǒng)中所有的控制回路全部投入自動時，通過觀察主蒸汽流量PV值、SV值的24小時歷史數(shù)據曲線，如圖13所示；燃燼爐排上部溫度PV值、SV值的24小時歷史數(shù)據曲線，如圖14所示；爐膛煙氣溫度(滯留2秒后)PV值、SV值的24小時歷史數(shù)據曲線，如圖15所示；省煤器出口氧含量PV值、SV值的24小時歷史數(shù)據曲線，如圖16所示。只要這4個參數(shù)的PV值曲線為能在設定值左右波動，并且不超過高、低報警值，說明此控制系統(tǒng)已經達到了設計目標。用項目工藝設計的熱量平衡計算書和物料平衡計算書作為基礎數(shù)據建立各控制回路的基本數(shù)學模型，依據具體調試的情況分別確定有關給料速度、各爐排速度、一次風溫度、二次風溫度、一次風流量、各段爐排的風量、二次風流量等基準數(shù)據，以及在負荷變化、垃圾熱值變化時上述各參數(shù)的變化值。這樣在熱值變化時，此系統(tǒng)會自動調節(jié)相關設備維持燃燒工況的穩(wěn)定性。本發(fā)明中主要理論計算和各控制回路的調節(jié)如下所述
通過設置的蒸汽流量值能夠計算所需要的熱量，根據垃圾的低位熱值能夠計算出所需要的垃圾的重量以及需要的燃燒空氣量，根據垃圾的密度計算出需要的垃圾的體積，根據垃圾進料口的面積能夠計算出需要的垃圾供應的速度，得出推料器運動的基準速度，再根據垃圾在爐排上燃燒的情況以及垃圾層厚度分別控制各段爐排的速度，所以通過改變蒸汽流量的設定能夠非常方便地實現(xiàn)調節(jié)焚燒爐的負荷并能保持穩(wěn)定地燃燒。關于蒸汽流量的穩(wěn)定地設定值的控制，主要通過調節(jié)燃燒爐排段空氣流量調大或者調小，剪切刀的動作速度的加快或者減慢，實現(xiàn)對垃圾燃燒狀況的促進或者抑制，爐膛溫度的升高或者降低來達到蒸汽流量穩(wěn)定的控制。關于垃圾層厚的控制，根據焚燒爐合理層厚作為控制目標，通過調節(jié)推料器、干燥爐排、燃燒爐排的速度使垃圾層厚維持在適合燃燒的范圍內。關于熱灼減率最小化的控制，通過在燃燼爐排段設置溫度測量裝置，來監(jiān)測垃圾的燃燒程度，如果到了此處垃圾還有大量的可燃分，燃燒很旺盛，此處溫度會變高，通過調大此處的燃燒空氣量促進燃燒，調慢燃燼爐排的速度延長垃圾在爐排上的燃燒時間，調慢燃燒爐排的速度是垃圾在燃燒爐排上燃燒的再充分一點，最終使得垃圾的熱灼減率保持在`設計范圍內。關于減少污染物的產生控制，主要有兩點一是要控制爐膛煙氣溫度不低于8500C 2秒，二是要控制煙氣的含氧量在設計的范圍內。
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關于爐膛煙氣溫度不低于850°C 2秒的控制，根據爐膛的尺寸以及煙氣流量計算出煙氣在爐膛內流通2秒后的溫度，一次溫度作為控制目標，通過輔助燃燒器的啟停以及輔助燃燒器柴油流量大小的調節(jié)保證爐膛煙氣溫度不低于850°C 2秒。關于煙氣的含氧量的控制，主要通過二次風的流量以及燃燼爐排段燃燒空氣的流量來控制。二次風可促進爐膛煙氣中可燃分的進一步燃燒，對煙氣中含氧量控制起著主要作用，但是二次風溫度較低，尤其是垃圾熱值較低時，噴入二次風流量較大時會使焚燒爐溫度偏低，通過增加燃燼爐排段的燃燒空氣流量可以解決這個問題。針對垃圾熱值偏低問題，要使垃圾在爐內很好地燃燒，除了上面提到的層厚控制的方案以外，我們還要給各段爐排分配合理的風量。根據國內多個焚燒廠調試的經驗，我們摸索出了垃圾熱值變化時各段爐排風量的分配比例，并在多個項目中的到了很好的應用。實現(xiàn)了在生活垃圾熱值偏低，熱值變化時焚燒爐能夠自動調節(jié)并穩(wěn)定運行的目標，提高焚燒爐自動燃燒控制的水平，大大減少了運行人員的工作強度。下述為本發(fā)明的具體實例
實例I.以垃圾處理量為250t/d，余熱爐蒸汽量為20t/h的焚燒爐為例，垃圾的低位熱值為6200KJ/Kg時，蒸汽設定值為20t/h，垃圾層厚設定值為O. 5，燃燼爐排上部溫度設定值為550°C，爐膛溫度設定值為950°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準速度為5. 5m/h，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準速度分別為75s、125s、180s、85s，一次風溫度基準值為260°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準風量分別為5. 8km3N/h,19. 6km3N/h,4. 2km3N/h，二次風溫度基準值為40°C，二次風流量基準值為6. 8km3N/h。實例2.以垃圾處理量為300t/d，余熱爐蒸汽量為25t/h的焚燒爐為例，垃圾的低位熱值為6000KJ/Kg時，蒸汽設定值為22t/h，垃圾層厚設定值為O. 6，燃燼爐排上部溫度設定值為550°C，爐膛溫度設定值為950°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準速度為
3.5m/h，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準速度分別為45S、80S、200S、120S，一次風溫度基準值為200°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準風量分別為6. 8km3N/h，24. 6km3N/h, 7. 2km3N/h, 二次風溫度基準值為40°C，二次風流量基準值為7. 8km3N/h。實例3.以垃圾處理量為350t/d，余熱爐蒸汽量為35t/h的焚燒爐為例，垃圾的低位熱值為6100KJ/Kg時，蒸汽設定值為35t/h，垃圾層厚設定值為O. 5，燃燼爐排上部溫度設定值為550°C，爐膛溫度設定值為940°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準速度為
4.5m/h，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準速度分別為48S、90S、220S、110S，一次風溫度基準值為250°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準風量分別為6. 0km3N/h，29. 6km3N/h, 12. 2km3N/h, 二次風溫度基準值為40°C，二次風流量基準值為10. 0km3N/h。實例4.以垃圾處理量為400t/d，余熱爐蒸汽量為45t/h的焚燒爐為例，垃圾的低位熱值為6300KJ/Kg時，蒸汽設定值為45t/h，垃圾層厚設定值為O. 5，燃燼爐排上部溫度設定值為570°C，爐膛溫度設定值為970°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準速度為
5.3111/11，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準速度分別為628、898、1908、708，一次風溫度基準值為200°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準風量分別為9. 0km3N/h,36. 4km3N/h, 15. 4km3N/h，二次風溫度基準值為40°C，二次風流量基準值為7. 8km3N/h。實例5.以垃圾處理量為500t/d，余熱爐蒸汽量為54t/h的焚燒爐為例，垃圾的低位熱值為6500KJ/Kg時，蒸汽設定值為54t/h，垃圾層厚設定值為O. 5，燃燼爐排上部溫度設定值為550°C，爐膛溫度設定值為950°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準速度為
4.2m/h，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準速度分別為70S、115S、260S、70S，一次風溫度基準值為280°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準風量分別為13km3N/h,44km3N/h, 16km3N/h，二次風溫度基準值為40°C，二次風流量基準值為12km3N/h。
權利要求
1.一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，以熱量平衡和物料平衡建立如下控制模型，通過設置垃圾的低位熱值Xl、蒸汽流量Fs、垃圾的密度Vr這三個基本參數(shù)，結合焚燒爐自身的設計參數(shù)或系數(shù)數(shù)據，通過調節(jié)燃燒空氣的流量Fa、爐排各段的配風比例F1、F2、F3，推料器以及各段爐排的速度FDS、DGS、MGS、BGS，二次風的流量參數(shù)，來實現(xiàn)以控制鍋爐蒸汽流量穩(wěn)定在設定值，熱灼減率最小化，減少污染物的產生這三項主要內容為目標的自動燃燒控制系統(tǒng)； 上述控制模型的具體計算如下 · 1、FsXC1+X1=Y1;其中 Fs :蒸汽流量設定值(單位t/h)； Cl :產生每噸蒸汽需要的熱量(單位MJ/t)； Xl :垃圾的低位熱值設定值(單位MJ/kg)； Yl :需要的垃圾量(單位kg/h)； ·2、Yl+Vr+W+H=Fr;其中 Vr :垃圾的密度設定值(單位t/m3)； W :推料器寬度(單位m)； H :推料器進料高度(單位m)； Fr :給料基準速度(單位m/h)； · 3、FrXC2=FDs；FrXC3=DGs ；FrXC4=MGs ；FrXC5=BGs ;其中 C2 :推料器速度修正系數(shù)； FDs :推料器速度(單位m/h)； C3 :干燥爐排速度修正系數(shù)； DGs :干燥爐排速度(單位m/h)； C4 :燃燒爐排速度修正系數(shù)； MGs :燃燒爐排速度(單位m/h)； C5 :燃盡爐排速度修正系數(shù)； BGs :燃盡爐排速度(單位m/h)； ·4、FsXClXC6=Y2;其中 Fs :蒸汽流量設定值(單位t/h); Cl :產生每噸蒸汽需要的熱量(單位MJ/t)； C6 :產生單位熱量需要的燃燒的空氣量(單位km3N/MJ)； Y2 :需要的理論空氣量(單位km3N/h)； · 5、Y2XRae=Fa;其中 Υ2 :需要的理論空氣量(km3N/h)； Rae :焚燒爐的過量空氣系數(shù)； Fa :基準空氣流量(單位km3N/h)； ·6、FaXC7=Fl；FaXC8=F2 ；FaXC9=F3 ;其中 Fa :基準空氣流量(單位km3N/h)； C7 :干燥爐排空氣分配系數(shù)； Fl :干燥爐排空氣流量(單位km3N/h)；C8 :燃燒爐排空氣分配系數(shù)； F2 :燃燒爐排空氣流量(單位km3N/h)； C9 :燃盡爐排空氣分配系數(shù)； F3 :燃盡爐排空氣流量(單位km3N/h)。
2.根據權利要求I所述的一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，通過改變蒸汽流量設定值平緩地調節(jié)焚燒爐設計范圍內的負荷變化；當垃圾熱值在小范圍內波動時，自動調整爐排速度、各段的風量等數(shù)據，以適應這種變化，來維持焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)；當垃圾的熱值有較大波動時，通過改變垃圾的低位熱值與密度的設定值使焚燒爐自動調整爐排速度、各段的風量數(shù)據，以適應這種變化，來維持焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)。
3.根據權利要求I所述的一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，通過設定蒸汽流量值和垃圾的低位熱值，得出產生這些熱量所需的垃圾量，以及垃圾燃燒所需的基準燃燒空氣量，把總的燃燒空氣量分配到每段爐排下面。
4.根據權利要求3所述的一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，在蒸汽管道上設置蒸汽測量儀表，根據測量得到的蒸汽流量值與設定值的偏差，若測量值偏高，就減少燃燒段的空氣流量供應，若測量值偏低，就增加燃燒段的空氣流量供應。
5.根據權利要求I所述的一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，通過在爐膛上安裝溫度測量儀表來測量爐膛溫度，根據設定值與測量值的偏差，若測量的溫度值偏高，此時就要增加二次風的流量；若測量的溫度值偏低就要減少二次風的流量。
6.根據權利要求I所述的一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，通過在爐膛上安裝垃圾厚度測量儀表來測量爐排上的垃圾厚度，根據蒸汽控制回路中計算出來的需要的垃圾的重量，得出垃圾的體積，根據爐排和推料器的尺寸得出垃圾給料的基準速度，進而得出推料器和各段爐排的基準速度。
7.根據垃圾厚度的設定值與測量值的偏差，若測量的厚度值偏高，此時就要減慢推料器和干燥爐排的速度，同時增加燃燒爐排的速度；若測量的厚度值偏低，此時就要加快推料器和干燥爐排的速度，同時減慢燃燒爐排的速度。
8.根據權利要求I所述的一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，通過在燃盡爐排上部設置溫度測量儀表來反映熱酌減率的情況，根據設定值與測量值的偏差，如果測量溫度偏高，此時增加燃盡段的空氣流量，同時降低燃燒爐排和燃盡爐排的速度；如果溫度偏低，此時減少燃盡段的空氣流量，同時提高燃燒爐排和燃盡爐排的速度。
9.根據權利要求I所述的一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，通過在省煤器出口安裝氧量測量儀表來測量煙氣含氧量，根據設定值與測量值的偏差，若測量的煙氣含氧量偏高，此時減少二次風的流量和燃盡爐排段的風流量；若含氧量偏低則增加二次風的流量和燃盡爐排段的風流量。
10.根據權利要求I所述的一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于，通過增加蒸汽蒸發(fā)量設定，會使燃燒爐排段的空氣量增加，燃燒空氣的增加會促進垃圾燃燒，爐溫上升，達到蒸汽量增加；垃圾燃燒的加劇使得垃圾層厚變薄，要維持合適的層厚就增加垃圾的供應，加快推料器和干燥爐排的速度；垃圾燃燒的加劇會使垃圾主要燃燒位置向前上游移動，燃盡爐排上部溫度降低，此溫度的降低控制系統(tǒng)會調整燃燒爐排和燃盡爐排速度加快，減少燃盡爐排燃燒空氣的供應；燃燒的加劇也會使煙氣含氧量降低，控制系統(tǒng)通過增加二次風的供應，使含氧量維持在合理的濃度；爐溫的上升，控制系統(tǒng)也會增加二次風的供應使爐溫維持在合理的溫度； 反之，通過減少蒸汽流量的設定，會使燃燒爐排段的空氣量減少，燃燒空氣的減少會抑制垃圾燃燒，爐溫下降，達到蒸汽量減少；垃圾燃燒的抑制使得垃圾層厚變厚，要維持合適的層厚就減少垃圾的供應，控制系統(tǒng)會減慢推料器和干燥爐排的速度；垃圾燃燒的抑制會使垃圾主要燃燒位置向前下游移動，燃盡爐排上部溫度增高，此溫度的增高控制系統(tǒng)會減慢燃燒爐排和燃盡爐排速度，增加燃盡爐排燃燒空氣的供應，使垃圾完全燃燒；燃燒的抑制也會使煙氣含氧量降增大，控制系統(tǒng)通過減少二次風的供應，使含氧量維持在合理的濃度；爐溫的降低，控制系統(tǒng)也會減少二次風的供應使爐溫維持在合理的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及生活垃圾焚燒領域，尤其是針對關于三段式機械爐排式生活垃圾焚燒爐的自動燃燒控制方法。以熱量平衡和物料平衡建立如下控制模型，通過設置垃圾的低位熱值X1、蒸汽流量Fs、垃圾的密度Vr這三個基本參數(shù)，結合焚燒爐自身的設計參數(shù)或系數(shù)數(shù)據，通過調節(jié)燃燒空氣的流量Fa、爐排各段的配風比例F1、F2、F3，推料器以及各段爐排的速度FDs、DGs、MGs、BGs，二次風的流量參數(shù)，來實現(xiàn)以控制鍋爐蒸汽流量穩(wěn)定在設定值，熱灼減率最小化，減少污染物的產生這三項主要內容為目標的自動燃燒控制系統(tǒng)。
文檔編號F23G5/50GK102927573SQ20121049570
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者龍吉生, 朱曉平, 周生光, 石劍菁, 瞿兆舟, 王高尚, 張會妍, 王云翔, 王濤, 智瑞敏, 裴雷 申請人:上海康恒環(huán)境工程有限公司