焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置和系統的製作方法
2023-05-09 09:06:46
專利名稱：焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置和系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及垃圾焚燒控制技術領域，更具體地說，涉及一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置和系統。
背景技術：
垃圾焚燒發電是將生活垃圾進行焚燒及處理後，驅動汽輪機等發電設備的新興發電形式，所述垃圾焚燒發電以其降低城市垃圾汙染，對廢棄物重新利用並能承擔一定的城市用電量而得到逐步推廣。現有的垃圾焚燒發電廠多採用焚燒爐進行垃圾焚燒，並以給料裝置供給垃圾料，完善合理的焚燒爐和垃圾給料裝置及爐排的控制方法是實現高效垃圾焚燒發電的保障。現有針對焚燒爐爐排和垃圾給料裝置的控制是以PLC控制形式實現，即垃圾池中發酵後的垃圾由抓斗抓起，送到爐前料鬥上方，再下降到料槽之中，在料槽中，由液壓驅動油缸控制的給料裝置按照PLC設定的速度運動進入爐膛；進入爐膛後的生活垃圾，在PLC控制下的爐排上，按照PLC規定的控制速度往復運動，並與從爐排底部進入的高溫熱空氣(一次風)進行混合、翻動，使垃圾得以乾燥、點火、燃燒以致燃燼。然而，上述PLC控制的形式，需要與垃圾焚燒發電廠的其它設備，如主蒸汽壓力控制設備、主蒸汽溫度控制設備、一次風量控制設備和二次風量(調節爐膛煙氣含氧量)控制設備等進行通訊配合及設備配合，來完成上述焚燒過程。而上述控制設備基於DCS技術，當出現PLC控制設備與DCS控制設備間的通訊故障時，需要分別對DCS控制設備和PLC控制設備進行故障判斷、檢修和調整，以排除故障。從而導致在現有所述以PLC形式控制爐排和給料裝置的垃圾焚燒爐增加了故障搜尋、排查和維修的難度。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型提供一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置和系統，以實現利用DCS技術的控制形式，降低發生通訊故障時的排查和維修的難度。一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置，包括採集設備、DCS控制單元和模擬量輸出模塊，其中DCS控制單元與用於利用模擬量輸入模塊及開關量輸入模塊針對爐排和給料裝置進行運行狀態數據採集並處理，生成運行狀態數據流的採集設備連接；所述DCS控制單元，用於接收現場總線輸入的所述運行狀態數據流並處理所述運行狀態數據流；模擬量輸出模塊，與所述爐排和給料裝置的受控設備對應設置，用於將處理得到的模擬量處理結果輸出，所述模擬量處理結果用於控制所述爐排和給料裝置的受控設備運行參數。為了完善上述方案，測量所述焚燒爐的爐膛溫度模擬量的模擬量輸入模塊具體為熱電偶信號輸入模塊。[0011]所述採集設備還設置有採集焚燒爐燃燼段的一次風的差壓值通過現場總線輸入至DCS控制單元進行處理的差壓變送器，具體實現當所述焚燒爐燃盡段一次風的壓差高於預設壓差值時，所述DCS控制單元的垃圾厚度控制模塊控制加大燃燼段爐排液壓驅動比例調節閥閥位開度以加快焚燒爐燃燼段的運動速度；當所述焚燒爐燃盡段一次風的壓差低於預設壓差值時，所述DCS控制單元的垃圾厚度控制模塊控制減小燃燼段爐排液壓驅動比例調節閥閥位開度以減慢焚燒爐燃燼段的運動速度。所述DCS控制單元還包括根據採集的主蒸汽流量模擬量,在所述DCS控制單元中判斷主蒸汽流量變化趨勢的趨勢判斷模塊，具體實現當所述主蒸汽流量變化趨勢為上升時，通過對應模擬量輸出模塊輸出減小給料裝置液壓驅動比例調節閥閥位開度的模擬量處理結果；當所述主蒸汽流量變化趨勢為下降時，通過對應模擬量輸出模塊輸出加大給料裝置液壓驅動比例調節閥閥位開度的模擬量處理結果。一種焚燒爐爐排和給料裝置控制系統包括上述焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置。從上述的技術方案可以看出，本實用新型實施例中的焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置基於DCS技術，採集爐排和給料裝置模擬量及開關量後輸入DCS控制單元中進行處理，並針對爐排和給料裝置的受控設備發送模擬量處理結果，由於所述爐排和給料裝置的控制方法基於DCS技術，可與垃圾焚燒廠的其他基於DCS技術的設備進行DCS模擬量處理結果的交互及並可對相應設備的直接控制，克服了現有技術中出現通訊故障時需要分別對DCS控制設備和PLC控制設備進行檢修和調整，而增加故障排查和維修的難度的技術缺陷。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型實施例公開的一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置結構示意圖；圖2為本實用新型又一實施例公開的一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置結構示意圖；圖3為本實用新型實施例公開的一種焚燒爐爐排和給料裝置控制系統結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。本實用新型實施例公開了一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置和系統，以實現利用DCS技術的控制形式，降低發生通訊故障時的排查和維修的難度。圖I示出了一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置包括採集設備I、DCS控制單元2和模擬量輸出模塊3，其中DCS控制單2元與用於利用模擬量輸入模塊及開關量輸入模塊針對爐排和給料裝置進行運行狀態數據採集並處理，生成運行狀態數據流的採集設備I連接；所述針對爐排和給料裝置的運行狀態數據包括焚燒爐的爐膛溫度模擬量和焚燒爐的爐膛壓力模擬量、主蒸汽壓力模擬量、垃圾厚度模擬量、給料速度模擬量、給料狀態開關量、爐排速度模擬量、主蒸汽流量模擬量、一次風量控制量和二次風量控制量。所述模擬量輸入模塊採集並處理上述運行狀態數據中的模擬量，所述開關量輸入模塊採集並處理上述運行狀態數據中的數字量。上述運行狀態數據並非全部列舉，僅就可直接針對上述運行狀態數據進行調控，即上述運行狀態數據為下述受控設備運行參數的直接調控運行狀態數據進行舉例，當然並不局限於此，在本說明書中還將根據採集的若干運行狀態數據進行計算得到其他參量，並針對爐排和給料裝置中相應受控設備實現基於DCS控制的實施例。作為優選所述採集設備還設置有採集焚燒爐燃燼段的一次風的差壓值通過現場總線輸入至DCS控制單元進行處理的差壓變送器，具體實現當所述焚燒爐燃盡段一次風的壓差高於預設壓差值時，所述DCS控制單元的垃圾厚度控制模塊控制加大燃燼段爐排液壓驅動比例調節閥閥位開度以加快焚燒爐燃燼段的運動速度；當所述焚燒爐燃盡段一次風的壓差低於預設壓差值時，所述DCS控制單元的垃圾厚度控制模塊控制減小燃燼段爐排液壓驅動比例調節閥閥位開度以減慢焚燒爐燃燼段的運動速度。所述DCS控制單元2，用於接收現場總線輸入的所述運行狀態數據流並處理所述運行狀態數據流；所述DCS控制單元2針將現場總線傳輸來的運行狀態數據流，按照預設軟體程序分別對運行狀態數據進行解析、識別和計算，不僅將識別後的參量與預設值進行比較，獲得最終控制模擬量，並對某些計算後獲得的中間參量與預設參量進行比較，得到最終的控制模擬量。所述運行狀態數據流是供給DCS控制單元2識別和解析的實時運行狀態數據，以實現快速地處理效果。模擬量輸出模塊3，與所述爐排和給料裝置的受控設備對應設置，用於將處理得到的模擬量處理結果輸出，所述模擬量處理結果用於控制所述爐排和給料裝置的受控設備運行參數。所述控制模擬量由對應的模擬量輸出模塊3輸出，由爐排和給料裝置的受控設備接收並響應控制相應運行參數。需要說明的是測量所述焚燒爐的爐膛溫度模擬量的模擬量輸入模塊具體為熱電偶信號輸入模塊，該熱電偶信號輸入模塊改善了現有基於PLC技術的爐排控制體中，藉助溫度變送器把爐膛溫度信號轉換為模擬量輸入信號再進入PLC中處理的繁瑣過程。本實施例中的焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置可與垃圾焚燒廠的其他基於DCS技術的設備進行DCS模擬量處理結果的交互及並可對相應設備的直接控制，克服了現有技術中出現通訊故障時需要分別對DCS控制設備和PLC控制設備進行檢修和調整，而增加故障排查和維修的難度的技術缺陷。以下作為DCS —體化控制方式中針對焚燒爐爐排和給料裝置控制的實例，舉例如下實施例一利用模擬量輸入模塊採集並處理針對爐膛溫度、主蒸汽壓力和主蒸汽流量模擬量時，形成爐膛溫度、主蒸汽壓力和主蒸汽流量的數據流所述垃圾熱值和水分值由所述DCS控制單元2對多個參數計算得到，所述參數包括爐膛溫度、主蒸汽壓力和主蒸汽流量模擬量；將該數據流通過現場總線輸入至DCS控制單元2進行處理；在DCS控制單元2中當DCS控制單元2處理得到垃圾熱值低於預設垃圾熱值和/或水分值高於預設水分值時，通過對應模擬量輸出模塊3輸出加快乾燥爐排運動速度並增加一次風風量的模擬量處理結果；當DCS控制單元2處理得到垃圾熱值高於預設垃圾熱值和/或水分值低於預設水分值時，通過對應模擬量輸出模塊輸出減慢乾燥爐排運動速度並降低一次風風量的模擬量處理結果。實施例二 利用模擬量輸入模塊採集並處理針對乾燥爐排爐膛內著火點位置，形成基於乾燥爐排爐膛內著火點位置的數據流；將該數據流通過現場總線輸入至DCS控制單元進行處理；在DCS控制單元2中當DCS控制單元2處理得到著火點位置滯後於預設著火點位置時，通過對應模擬量輸出模塊輸出加快乾燥爐排運動速度的模擬量處理結果；當DCS控制單元2處理得到著火點位置超前於預設著火點位置時，通過對應模擬量輸出模塊3輸出減慢乾燥爐排運動速度的模擬量處理結果。通常，DCS控制單元根據垃圾熱值、水分和在爐膛內著火點的前後位置來控制乾燥爐排的運動速度及乾燥段的一次風量。當垃圾的熱值偏低、水分過高時，DCS的乾燥爐排速度控制模塊將適當加快乾燥爐排的運動速度，使得底層的垃圾在乾燥爐排上得到充分的翻動，並同時增加乾燥段的一次風風量，使得垃圾在足夠高溫的一次風烘烤下，在乾燥爐排上能夠得到充分的乾燥而易燃；與此同時，DCS乾燥爐排速度控制模塊還嚴密監視垃圾在乾燥爐排上著火點的位置。如果著火點的位置比預定位置超前，那麼DCS乾燥爐排速度控制模塊適當降低乾燥爐排運動速度；如果著火點的位置比預定位置滯後，那麼DCS乾燥爐排速度控制模塊適當加快乾燥爐排運動速度。實施例三[0057]利用模擬量輸入模塊採集並處理針對焚燒爐的出口主蒸汽壓力值和爐膛溫度值，形成焚燒爐的出口主蒸汽壓力值和爐膛溫度的數據流；將該數據流通過現場總線輸入至DCS控制單元進行處理；在DCS控制單元2中當DCS控制單元2處理得到主蒸汽壓力低於預設主蒸汽壓力值和/或爐膛溫度低於預設爐膛溫度值時，通過對應模擬量輸出模塊輸出加快燃燒爐排運動速度及加大一次風量的模擬量處理結果；當DCS控制單元2處理得到主蒸汽壓力高於預設主蒸汽壓力值和/或爐膛溫度高於預設爐膛溫度值時，通過對應模擬量輸出模塊3輸出減慢燃燒爐排運動速度及減小一次風量的模擬量處理結果。通常，DCS控制單元2根據垃圾焚燒爐出口主蒸汽壓力和爐膛溫度來控制燃燒爐排的運動速度和燃燒段的一次風量。當垃圾焚燒爐出口主蒸汽壓力偏低時，DCS控制單元2可適當加快燃燒爐排的運動速度，並同時按比例適當加大燃燒段的一次風量，使得垃圾在燃燒段得到充分的燃燒，釋放大量熱量，從而導致垃圾焚燒爐出口主蒸汽壓力升高。反之，當垃圾焚燒爐出口主蒸汽壓力偏高時，DCS控制單元2可適當降低燃燒爐排的運動速度；並同時按比例適當減少燃燒段的一次風量，使得垃圾在燃燒段釋放的熱量減少，從而導致垃圾焚燒爐出口主蒸汽壓力下降。必須指出，如果垃圾焚燒爐的爐膛溫度如果在正常範圍內(例如850—1050°C)，燃燒爐排不需要考慮爐膛溫度的影響。如果爐膛溫度偏低(例如接近850°C)時，那麼DCS的燃燒爐排速度控制模塊也將適當加快燃燒爐排的運動速度；並同時按比例適當加大燃燒段的一次風量，從而導致垃圾充分燃燒，釋放熱量，提高了爐膛溫度。反之，如果垃圾焚燒爐的爐膛偏高(例如接近1050°C)時，DCS的燃燒爐排速度控制模塊也將適當降低燃燒爐排的運動速度；並同時按比例適當減少燃燒段的一次風量，從而導致垃圾燃燒時釋放的熱量減少，降低了爐膛溫度。實施例四利用模擬量輸入模塊採集並處理針對爐膛溫度模擬量、垃圾厚度模擬量和主蒸汽流量模擬量時，形成爐膛溫度模擬量、垃圾厚度模擬量和主蒸汽流量模擬量的數據流；將該數據流通過現場總線輸入至DCS控制單元2進行處理；所述DCS控制單元2處理得到的模擬量處理結果為針對垃圾給料裝置速度的模擬量處理結果；在DCS控制單元2中當DCS控制單元2處理得到垃圾給料速度低於預設垃圾給料速度時，通過對應模擬量輸出模塊3輸出加大給料裝置液壓驅動比例調節閥閥位開度的模擬量處理結果；當DCS控制單元2處理得到垃圾給料速度高於預設垃圾給料速度時，通過對應模擬量輸出模塊3輸出減小給料裝置液壓驅動比例調節閥閥位開度的模擬量處理結果。由該實施例可清楚地看到，在針對焚燒爐爐排和給料裝置進行DCS控制時，需要與垃圾焚燒廠其他系統(汽水系統)的某些參數進行配合，以適應控制需求，達到了 DCS控制一體化效果，從而在發生通訊故障時，可從D C S故障角度進行排查和維修，克服了現有技術中別對DCS控制設備和PLC控制設備進行故障排查、檢修和調整的技術缺陷。[0072]圖2示出了一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置，包括除圖2圖示及其對應說明的控制裝置外，所述DCS控制單元還包括根據採集的爐膛溫度模擬量，判斷爐膛溫度變化趨勢的趨勢判斷模塊21 ；根據採集的主蒸汽流量模擬量，在所述DCS控制單元中判斷主蒸汽流量變化趨勢；當所述主蒸汽流量變化趨勢為上升時，通過對應模擬量輸出模塊3輸出減小給料裝置液壓驅動比例調節閥閥位開度的模擬量處理結果；當所述主蒸汽流量變化趨勢為下降時，通過對應模擬量輸出模塊3輸出加大給料裝置液壓驅動比例調節閥閥位開度的模擬量處理結果。垃圾焚燒爐的爐膛溫度值，通常要求控制在850--1050°C範圍內，那麼當爐膛溫度接近1000°C ;並且當爐膛溫度有繼續上升的趨勢，DCS控制單元就立即對給料裝置發出指令，減少垃圾的給料量；並同時適當減少燃燒段的一次風量。反之，當爐膛溫度接近900°C ；當爐膛溫度有繼續下降的趨勢，DCS控制單元就立即對給料裝置發出指令，增加垃圾的給料量，並同時適當增加燃燒段的一次風量。如果此時爐膛溫度繼續下降，接近850°C時，垃圾焚燒發電廠中基於DCS技術的燃油系統控制模塊會在自動延時1-2分鐘以後，立即命令燃油系統的輔助油槍自動投油助燃，確保爐膛溫度穩定在850°C以上。當然，所述DCS控制單元中可相應設置所述爐排和給料裝置的受控設備運行參數 的控制模塊，針對運行參數的控制實施例參見圖I圖示及其對應說明，相應控制模塊不再贅述與圖示，並不做細緻劃分及列舉。圖3示出了一種焚燒爐爐排和給料裝置控制系統，圖1-2圖示及其對應說明中的焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置。該控制系統包含了 DCS操作員站4，將所述DCS控制器處理得到的模塊處理結果進行顯示、記錄及人為幹預操作的平臺。圖中還示出了與所述DCS操作員站互為冗餘的DCS操作員站5，所述冗餘DCS操作員站，保證了在出現主DCS操作員站出現故障時立即投入備用的DCS操作員站，保證控制系統的正常運行。綜上所述本實用新型實施例中的焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置基於DCS技術，採集爐排和給料裝置模擬量及開關量後輸入DCS控制單元中進行處理，並針對爐排和給料裝置的受控設備發送模擬量處理結果，由於所述爐排和給料裝置的控制方法基於DCS技術，可與垃圾焚燒廠的其他基於DCS技術的設備進行DCS模擬量處理結果的交互及並可對相應設備的直接控制，克服了現有技術中出現通訊故障時需要分別對DCS控制設備和PLC控制設備進行檢修和調整，而增加故障排查和維修的難度的技術缺陷。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型實施例的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型實施例將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求1.一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置，其特徵在於，包括採集設備、DCS控制單元和模擬量輸出模塊，其中 DCS控制單元與用於利用模擬量輸入模塊及開關量輸入模塊針對爐排和給料裝置進行運行狀態數據採集並處理，生成運行狀態數據流的採集設備連接； 所述DCS控制單元，用於接收現場總線輸入的所述運行狀態數據流並處理所述運行狀態數據流； 模擬量輸出模塊，與所述爐排和給料裝置的受控設備對應設置，用於將處理得到的模擬量處理結果輸出，所述模擬量處理結果用於控制所述爐排和給料裝置的受控設備運行參數。
2.如權利要求I所述的控制裝置，其特徵在於，包括測量所述焚燒爐的爐膛溫度模擬量的模擬量輸入模塊具體為熱電偶信號輸入模塊。
3.如權利要求I所述的控制裝置，其特徵在幹， 所述採集設備還設置有採集焚燒爐燃燼段的一次風的差壓值通過現場總線輸入至DCS控制單元進行處理的差壓變送器，具體實現 當所述焚燒爐燃盡段一次風的壓差高於預設壓差值吋，所述DCS控制單元的垃圾厚度控制模塊控制加大燃燼段爐排液壓驅動比例調節閥閥位開度以加快焚燒爐燃燼段的運動速度； 當所述焚燒爐燃盡段一次風的壓差低於預設壓差值時，所述DCS控制單元的垃圾厚度控制模塊控制減小燃燼段爐排液壓驅動比例調節閥閥位開度以減慢焚燒爐燃燼段的運動速度。
4.如權利要求I所述的控制裝置，其特徵在於，所述DCS控制單元還包括根據採集的主蒸汽流量模擬量，在所述DCS控制單元中判斷主蒸汽流量變化趨勢的趨勢判斷模塊，具體實現 當所述主蒸汽流量變化趨勢為上升時，通過對應模擬量輸出模塊輸出減小給料裝置液壓驅動比例調節閥閥位開度的模擬量處理結果； 當所述主蒸汽流量變化趨勢為下降時，通過對應模擬量輸出模塊輸出加大給料裝置液壓驅動比例調節閥閥位開度的模擬量處理結果。
5.一種焚燒爐爐排和給料裝置控制系統，其特徵在於，包括權利要求1-4任意ー項權利要求中所述的焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種焚燒爐爐排和給料裝置控制裝置和系統，所述裝置包括採集設備、DCS控制單元和模擬量輸出模塊，其中DCS控制單元與用於利用模擬量輸入模塊及開關量輸入模塊針對爐排和給料裝置進行運行狀態數據採集並處理，生成運行狀態數據流的採集設備連接；所述DCS控制單元，用於接收現場總線輸入的所述運行狀態數據流並處理所述運行狀態數據流；模擬量輸出模塊，與所述爐排和給料裝置的受控設備對應設置，用於將處理得到的模擬量處理結果輸出，所述模擬量處理結果用於控制所述爐排和給料裝置的受控設備運行參數。所述裝置和系統克服了通訊故障時檢修難度高的缺陷。
文檔編號F23G5/50GK202813390SQ20122037975
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者陶之未, 盧巨流, 師平, 喬德衛, 孫旭, 張安平, 鄧全亮, 張體強, 於明巖, 蔣勤松, 李彩娟, 代金鳳 申請人:杭州和利時自動化有限公司, 綠色動力環保集團股份有限公司