專利名稱：一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒煙氣氧含量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生活垃圾焚燒領(lǐng)域，尤其是針對關(guān)于三段式機(jī)械爐排式生活垃圾焚燒爐的自動燃燒控制方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前我國的城市生活垃圾成分復(fù)雜，熱值比較低，造成了垃圾焚燒爐燃燒工況不穩(wěn)定，國內(nèi)大部分焚燒廠每臺焚燒爐都配備一個(gè)專職的操作人員，和垃圾焚燒控制相關(guān)的各設(shè)備大部分都運(yùn)行在手動操作模式，焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行完全依靠操作人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，來調(diào)節(jié)爐排各段的風(fēng)量、配風(fēng)比、給料速度、爐排各段速度等參數(shù)。燃燒工況稍有變化，運(yùn)行人員就需要不停地進(jìn)行相關(guān)操作，如果操作不合理或者不及時(shí)會造成燃燒工況更大的波動，所以有關(guān)焚燒爐燃燒自動控制的自動化程度急需提高，很多設(shè)備廠家都投入了大量人力來研究有關(guān)生活垃圾焚燒爐自動燃燒控制系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)在垃圾熱值變化時(shí)能自動調(diào)節(jié)使焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為實(shí)現(xiàn)在生活垃圾熱值偏低，熱值變化時(shí)焚燒爐能夠自動調(diào)節(jié)并穩(wěn)定運(yùn)行，提高焚燒爐自動燃燒控制，大幅減少運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度的目標(biāo)。本發(fā)明技術(shù)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(shè)置垃圾的低位熱值X1、蒸汽流量Fs、垃圾的密度Vr這三個(gè)基本參數(shù)，結(jié)合焚燒爐自身的設(shè)計(jì)參數(shù)或系數(shù)數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)燃燒空氣的流量Fa、爐排各段的配風(fēng)比例F1、F2、F3，推料器以及各段爐排的速度FDs、DGs,MGs、BGs，二次風(fēng)的流量參數(shù)，來實(shí)現(xiàn)以控制鍋爐蒸汽流量穩(wěn)定在設(shè)定值，熱灼減率最小化，減少污染物的產(chǎn)生這三項(xiàng)主要內(nèi)容為目標(biāo)的自動燃燒控制系統(tǒng)；上述控制模型的具體計(jì)算如下:
1、FsXC1+X1=Y1;其中:
Fs:蒸汽流量設(shè)定值(單位:t/h);
Cl:產(chǎn)生每噸蒸汽需要的熱量(單位:MJ/t)；
Xl:垃圾的低位熱值設(shè)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(shè)定值(單位:t/m3)；
W:推料器寬度(單位:m)；
H:推料器進(jìn)料高度 (單位:m)；Fr:給料基準(zhǔn)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(shè)定值(單位:t/h);
Cl:產(chǎn)生每噸蒸汽需要的熱量(單位:MJ/t)；
C6:產(chǎn)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(zhǔn)空氣流量(單位:km3N/h)；
6、FaXC7=Fl；FaXC8=F2 ；FaXC9=F3 ;其中:
Fa:基準(zhǔn)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(shè)定值能夠平緩地調(diào)節(jié)焚燒爐設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的負(fù)荷變化；垃圾熱值在小范圍內(nèi)波動時(shí)，此方案能自動調(diào)整爐排速度、各段的風(fēng)量等數(shù)據(jù)，以適應(yīng)這種變化，來維持焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)；當(dāng)垃圾的熱值有較大波動時(shí)，通過改變垃圾的低位熱值與密度的設(shè)定值也能使焚燒爐自動調(diào)整爐排速度、各段的風(fēng)量等數(shù)據(jù)，以適應(yīng)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(chǔ)計(jì)算出所需要基準(zhǔn)風(fēng)量以及垃圾供應(yīng)量，以此作為對爐排的各段風(fēng)量，推料器速度、各段爐排速度調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。通過改變蒸汽量的設(shè)定，本發(fā)明會相應(yīng)地改變垃圾的供應(yīng)量以及燃燒空氣的供應(yīng)量，已達(dá)到負(fù)荷調(diào)節(jié)的目的。通過調(diào)節(jié)燃燒爐排段的空氣流量，來促進(jìn)燃燒或者抑制燃燒，是爐溫適當(dāng)?shù)纳呋蛘呓档?，來達(dá)到蒸汽量穩(wěn)定在設(shè)定值目的。通過在燃燼段設(shè)置溫度測量裝置，來監(jiān)測垃圾的燃燒程度，控制相關(guān)的爐排段速度及燃燒風(fēng)量來達(dá)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(shè)定值范圍，來達(dá)到減少污染物的產(chǎn)生控制的目的。根據(jù)垃圾熱值的不同來設(shè)置合理的燃燒空氣溫度、流量，改變爐排各段的配風(fēng)比例，調(diào)節(jié)各段爐排的速度使焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)。


圖1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(fù)荷增加時(shí)自動燃燒控制和焚燒爐負(fù)荷減小時(shí)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(shí)歷史數(shù)據(jù)曲線圖。圖中:
1-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(fēng)流量控制閥；20_ 二次風(fēng)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(shí)施例方式如圖1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ACC控制系統(tǒng)的示意圖。簡明扼要地描述了 ACC的控制理論模型，以熱量平衡和物料平衡為理論基礎(chǔ)，通過在操作站上設(shè)置垃圾的垃圾的低位熱值、蒸汽流量、垃圾的密度這三個(gè)基本參數(shù)，根據(jù)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(zhǔn)燃燒空氣量和以及推料器、各段爐排的基準(zhǔn)速度，通常調(diào)節(jié)各個(gè)現(xiàn)場設(shè)備控制閥，實(shí)現(xiàn)對各段風(fēng)量、推料器、爐排速度的控制，最終實(shí)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(chǎn)生這三項(xiàng)主要控制目標(biāo)。
通過改變蒸汽流量設(shè)定值能夠平緩地調(diào)節(jié)焚燒爐設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的負(fù)荷變化；垃圾熱值在小范圍內(nèi)波動時(shí)，此方案能自動調(diào)整爐排速度、各段的風(fēng)量等數(shù)據(jù)，以適應(yīng)這種變化，來維持焚燒爐工作在穩(wěn)定的狀態(tài)；當(dāng)垃圾的熱值有較大波動時(shí)，通過改變垃圾的低位熱值與密度的設(shè)定值也能使焚燒爐自動調(diào)整爐排速度、各段的風(fēng)量等數(shù)據(jù)，以適應(yīng)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(jì)算如下:
1、FsXC1+X1=Y1;其中:
Fs:蒸汽流量設(shè)定值(單位:t/h);
Cl:產(chǎn)生每噸蒸汽需要的熱量(單位:MJ/t)；
Xl:垃圾的低位熱值設(shè)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(shè)定值(單位:t/m3)；
W:推料器寬度(單位:m)；
H:推料器進(jìn)料高度(單位:m)；
Fr:給料基準(zhǔn)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(shè)定值(單位:t/h);
Cl:產(chǎn)生每噸蒸汽需要的熱量(單位:MJ/t)；
C6:產(chǎn)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(zhǔn)空氣流量(單位:km3N/h)；
6、FaXC7=Fl；FaXC8=F2 ；FaXC9=F3 ;其中:
Fa:基準(zhǔn)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(guān)于控制回路的計(jì)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(gè)控制回路的計(jì)算都是應(yīng)用PID控制器進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)控制回路根據(jù)設(shè)定值SV與測量值PV的偏差，進(jìn)行PID運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算的輸出來調(diào)節(jié)相關(guān)的推料器、各段爐排的速度、各段爐排的風(fēng)量，達(dá)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(shè)定蒸汽流量值和垃圾的低位熱值，熱量平衡理論得出產(chǎn)生這么多熱量需要的垃圾量，以及垃圾燃燒需要的基準(zhǔn)燃燒空氣量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(chǎn)生的蒸汽流量。在蒸汽管道上設(shè)置蒸汽測量儀表，根據(jù)測量得到的蒸汽流量值與設(shè)定值的偏差，若測量值偏高，就減少燃燒段的空氣流量供應(yīng)，若測量值偏低，就增加燃燒段的空氣流量供應(yīng)。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(shè)置合適的溫度值，根據(jù)設(shè)定值與測量值的偏差，若測量的溫度值偏高，此時(shí)就要增加二次風(fēng)的流量；若測量的溫度值偏低就要減少二次風(fēng)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(shè)置合適的厚度值以及垃圾的密度。根據(jù)蒸汽控制回路中計(jì)算出來的需要的垃圾的重量，得出垃圾的體積，根據(jù)爐排和推料器的尺寸得出垃圾給料的基準(zhǔn)速度，進(jìn)而得出推料器和各段爐排的基準(zhǔn)速度。根據(jù)垃圾厚度的設(shè)定值與測量值的偏差，若測量的厚度值偏高，此時(shí)就要減慢推料器和干燥爐排的速度，同時(shí)增加燃燒爐排的速度；若測量的厚度值偏低，此時(shí)就要加快推料器和干燥爐排的速度，同時(shí)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(shè)置溫度測量儀表來反映熱酌減率的情況，在ACC操作站上設(shè)置合適的溫度值，根據(jù)設(shè)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(shí)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(jīng)很充分，此時(shí)可以減少燃盡段的空氣流量，同時(shí)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(shè)置合適的含氧量值，根據(jù)設(shè)定值與測量值的偏差，若測量的煙氣含氧量偏高，此時(shí)就要減少二次風(fēng)的流量和燃盡爐排段的風(fēng)流量；若含氧量偏低就要增加二次風(fēng)的流量和燃盡爐排段的風(fēng)流量。如圖11是焚燒爐負(fù)荷增加時(shí)自動燃燒控制的示意圖。通過增加蒸汽蒸發(fā)量設(shè)定，會使燃燒爐排段的空氣量增加，燃燒空氣的增加會促進(jìn)垃圾燃燒，爐溫上升，達(dá)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(yīng)，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(diào)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(yīng)；燃燒的加劇也會使煙氣含氧量降低，ACC通過增加二次風(fēng)的供應(yīng)，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(fēng)的供應(yīng)使?fàn)t溫維持在合理的溫度。如圖12是焚燒爐負(fù)荷減小時(shí)自動燃燒控制的示意圖。通過減少蒸汽流量的設(shè)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(dá)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(yīng)，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(yīng)，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(fēng)的供應(yīng)，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(fēng)的供應(yīng)使?fàn)t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(shí)，通過觀察主蒸汽流量PV值、SV值的24小時(shí)歷史數(shù)據(jù)曲線，如圖13所示；燃燼爐排上部溫度PV值、SV值的24小時(shí)歷史數(shù)據(jù)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(shí)歷史數(shù)據(jù)曲線，如圖 15所示；省煤器出口氧含量PV值、SV值的24小時(shí)歷史數(shù)據(jù)曲線，如圖16所示。只要這4個(gè)參數(shù)的PV值曲線為能在設(shè)定值左右波動，并且不超過高、低報(bào)警值，說明此控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。用項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)的熱量平衡計(jì)算書和物料平衡計(jì)算書作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立各控制回路的基本數(shù)學(xué)模型，依據(jù)具體調(diào)試的情況分別確定有關(guān)給料速度、各爐排速度、一次風(fēng)溫度、二次風(fēng)溫度、一次風(fēng)流量、各段爐排的風(fēng)量、二次風(fēng)流量等基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以及在負(fù)荷變化、垃圾熱值變化時(shí)上述各參數(shù)的變化值。這樣在熱值變化時(shí)，此系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備維持燃燒工況的穩(wěn)定性。本發(fā)明中主要理論計(jì)算和各控制回路的調(diào)節(jié)如下所述:
通過設(shè)置的蒸汽流量值能夠計(jì)算所需要的熱量，根據(jù)垃圾的低位熱值能夠計(jì)算出所需要的垃圾的重量以及需要的燃燒空氣量，根據(jù)垃圾的密度計(jì)算出需要的垃圾的體積，根據(jù)垃圾進(jìn)料口的面積能夠計(jì)算出需要的垃圾供應(yīng)的速度，得出推料器運(yùn)動的基準(zhǔn)速度，再根據(jù)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(shè)定能夠非常方便地實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)焚燒爐的負(fù)荷并能保持穩(wěn)定地燃燒。關(guān)于蒸汽流量的穩(wěn)定地設(shè)定值的控制，主要通過調(diào)節(jié)燃燒爐排段空氣流量調(diào)大或者調(diào)小，剪切刀的動作速度的加快或者減慢，實(shí)現(xiàn)對垃圾燃燒狀況的促進(jìn)或者抑制，爐膛溫度的升高或者降低來達(dá)到蒸汽流量穩(wěn)定的控制。關(guān)于垃圾層厚的控制，根據(jù)焚燒爐合理層厚作為控制目標(biāo)，通過調(diào)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(nèi)。關(guān)于熱灼減率最小化的控制，通過在燃燼爐排段設(shè)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(diào)大此處的燃燒空氣量促進(jìn)燃燒，調(diào)慢燃燼爐排的速度延長垃圾在爐排上的燃燒時(shí)間，調(diào)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(diǎn)，最終使得垃圾的熱灼減率保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。關(guān)于減少污染物的產(chǎn)生控制，主要有兩點(diǎn):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(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。關(guān)于爐膛煙氣溫度不低于850°C 2秒的控制，根據(jù)爐膛的尺寸以及煙氣流量計(jì)算出煙氣在爐膛內(nèi)流通2秒后的溫度，一次溫度作為控制目標(biāo)，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(diào)節(jié)保證爐膛煙氣溫度不低于850°C 2秒。關(guān)于煙氣的含氧量的控制，主要通過二次風(fēng)的流量以及燃燼爐排段燃燒空氣的流量來控制。二次風(fēng)可促進(jìn)爐膛煙氣中可燃分的進(jìn)一步燃燒，對煙氣中含氧量控制起著主要作用，但是二次風(fēng)溫度較低，尤其是垃圾熱值較低時(shí)，噴入二次風(fēng)流量較大時(shí)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(gè)問題。針對垃圾熱值偏低問題，要使垃圾在爐內(nèi)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(fēng)量。根據(jù)國內(nèi)多個(gè)焚燒廠調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，我們摸索出了垃圾熱值變化時(shí)各段爐排風(fēng)量的分配比例，并在多個(gè)項(xiàng)目中的到了很好的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)了在生活垃圾熱值偏低，熱值變化時(shí)焚燒爐能夠自動調(diào)節(jié)并穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，提高焚燒爐自動燃燒控制的水平，大大減少了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。下述為本發(fā)明的具體實(shí)例:
實(shí)例1.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(shí)，蒸汽設(shè)定值為20t/h，垃圾層厚設(shè)定值為0.5，燃燼爐排上部溫度設(shè)定值為550°C，爐膛溫度設(shè)定值為950°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準(zhǔn)速度為5.5m/h，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準(zhǔn)速度分別為75s、125s、180s、85s，一次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為260°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準(zhǔn)風(fēng)量分別為5.8km3N/h，19.6km3N/h,4.2km3N/h，二次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為40°C，二次風(fēng)流量基準(zhǔn)值為6.8km3N/h。實(shí)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(shí)，蒸汽設(shè)定值為22t/h，垃圾層厚設(shè)定值為0.6，燃燼爐排上部溫度設(shè)定值為550°C，爐膛溫度設(shè)定值為950°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準(zhǔn)速度為
3.5m/h，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準(zhǔn)速度分別為45S、80S、200S、120S，一次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為200°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準(zhǔn)風(fēng)量分別為6.8km3N/h，24.6km3N/h, 7.2km3N/h, 二次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為40°C，二次風(fēng)流量基準(zhǔn)值為7.8km3N/h。實(shí)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(shí)，蒸汽設(shè)定值為35t/h，垃圾層厚設(shè)定值為0.5，燃燼爐排上部溫度設(shè)定值為550°C，爐膛溫度設(shè)定值為940°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準(zhǔn)速度為
4.5m/h，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準(zhǔn)速度分別為48S、90S、220S、110S，一次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為250°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準(zhǔn)風(fēng)量分別為6.0km3N/h，29.6km3N/h, 12.2km3N/h, 二次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為40°C，二次風(fēng)流量基準(zhǔn)值為10.0km3N/h。實(shí)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(shí)，蒸汽設(shè)定值為45t/h，垃圾層厚設(shè)定值為0.5，燃燼爐排上部溫度設(shè)定值為570°C，爐膛溫度設(shè)定值為970°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準(zhǔn)速度為 5.3111/11，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準(zhǔn)速度分別為628、898、1908、708，一次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為200°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準(zhǔn)風(fēng)量分別為9.0km3N/h,36.4km3N/h, 15.4km3N/h, 二次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為40°C，二次風(fēng)流量基準(zhǔn)值為7.8km3N/h。實(shí)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(shí)，蒸汽設(shè)定值為54t/h，垃圾層厚設(shè)定值為0.5，燃燼爐排上部溫度設(shè)定值為550°C，爐膛溫度設(shè)定值為950°C，省煤器出口氧氣含量7%，推料器基準(zhǔn)速度為
4.2m/h，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排、剪切刀的基準(zhǔn)速度分別為70S、115S、260S、70S，一次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為280°C，干燥爐排、燃燒爐排、燃燼爐排三段的基準(zhǔn)風(fēng)量分別為13km3N/h，44km3N/h, 16k m3N/h, 二次風(fēng)溫度基準(zhǔn)值為40°C，二次風(fēng)流量基準(zhǔn)值為12km3N/h。
權(quán)利要求
1.一種生活垃圾焚燒爐自動燃燒煙氣氧含量控制系統(tǒng)，以熱量平衡和物料平衡建立如下控制模型，通過設(shè)置垃圾的低位熱值Xl、蒸汽流量Fs、垃圾的密度Vr這三個(gè)基本參數(shù)，結(jié)合焚燒爐自身的設(shè)計(jì)參數(shù)或系數(shù)數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)燃燒空氣的流量Fa、爐排各段的配風(fēng)比例F1、F2、F3，推料器以及各段爐排的速度FDs、DGs、MGs、BGs，二次風(fēng)的流量參數(shù)，來實(shí)現(xiàn)以控制鍋爐蒸汽流量穩(wěn)定在設(shè)定值，熱灼減率最小化，減少污染物的產(chǎn)生這三項(xiàng)主要內(nèi)容為目標(biāo)的自動燃燒控制系統(tǒng)；上述控制模型的具體計(jì)算如下: 1、FsXC1+X1=Y1;其中: Fs:蒸汽流量設(shè)定值(單位:t/h)； Cl:產(chǎn)生每噸蒸汽需要的熱量(單位:MJ/t)； Xl:垃圾的低位熱值設(shè)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(shè)定值(單位:t/m3)； W:推料器寬度(單位:m)； H:推料器進(jìn)料高度(單位:m)； Fr:給料基準(zhǔn)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(shè)定值(單位:t/h); Cl:產(chǎn)生每噸蒸汽需要的熱量(單位:MJ/t)； C6:產(chǎn)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(zhǔn)空氣流量(單位:km3N/h)； . 6、FaXC7=Fl；FaXC8=F2 ；FaXC9=F3 ;其中:Fa:基準(zhǔn)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)； 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(jù)設(shè)定值與測量值的偏差，若測量的煙氣含氧量偏高，此時(shí)減少二次風(fēng)的流量和燃盡爐排段的風(fēng)流量；若含氧量偏低則增加二次風(fēng)的流量和燃盡爐排段的風(fēng)流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及生活垃圾焚燒領(lǐng)域，尤其是針對關(guān)于三段式機(jī)械爐排式生活垃圾焚燒爐自動燃燒煙氣氧含量控制系統(tǒng)。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(jù)設(shè)定值與測量值的偏差，若測量的煙氣含氧量偏高，此時(shí)減少二次風(fēng)的流量和燃盡爐排段的風(fēng)流量；若含氧量偏低則增加二次風(fēng)的流量和燃盡爐排段的風(fēng)流量。實(shí)現(xiàn)在生活垃圾熱值偏低，熱值變化時(shí)焚燒爐能夠自動調(diào)節(jié)并穩(wěn)定運(yùn)行，提高焚燒爐自動燃燒控制，大幅減少運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度的目標(biāo)。
文檔編號F23G5/50GK103216835SQ201310176020
公開日2013年7月24日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)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?？岛悱h(huán)境工程有限公司