一種生活垃圾焚燒爐一次風獨立布風流量聯鎖控制系統的製作方法
2023-05-27 19:28:26 4
本實用新型涉及生活垃圾焚燒領域，尤其是針對關於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複雜，熱值比較低，外加季節、氣候、地域等不定因素的影響，垃圾成分在一定程度上均有變化，造成了垃圾焚燒爐在垃圾燃燒時，出現垃圾層布置不均勻、焚燒爐右左側偏火、燃燒調整困難的現象，從而影響垃圾焚燒爐的正常運行。國內大部分焚燒廠每臺爐都配備一名專職的操作人員，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，焚燒爐的穩定運行完全依靠操作人員的個人經驗來調節各參數。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，以期實現在垃圾熱值變化時能自動調節使焚燒爐的穩定運行的目標。
技術實現要素：
本實用新型的目的是，為實現在生活垃圾熱值偏低、熱值變化、焚燒爐右左側偏火時，在焚燒爐自動燃燒控制的基礎上，通過焚燒爐一次風室右左側設置獨立擋板單獨送風，並通過燃燒爐排垃圾層厚度值和燃燼爐排上部溫度值，實現一次風室右左側風量的聯鎖控制，進一步提高垃圾焚燒的自動燃燒控制穩定運行，尤其是焚燒爐處理能力在500t/d以上的中大型爐排系統，大幅降低運行人員的工作強度。
本實用新型的技術方案是：一種生活垃圾焚燒爐一次風室右左側獨立送風流量聯鎖控制系統。原有的一次風系統向爐膛供應燃燒空氣的方法，在預熱器出口主風管之後，分為六路從支管，分別送至乾燥爐排、燃燒爐排一段、燃燒爐排二段、燃燒爐排三段、燃燼爐排一段和燃燼爐排二段落渣鬥下方，然後每段支管在落渣鬥下方再一分為二，分別從爐排右左側把一次風量送至焚燒爐內部，此方法的每段爐排共用一個風門調節擋板，五段爐排即有五個風門擋板。本實用新型在原有一次風室風管的基礎上，在預熱器出口主風管之後，便一分為二，分為右左兩側兩個一級支管，然後在一級支管之後，再各自分別分為六路二級支管，分別送至乾燥爐排右左側、燃燒爐排一段右左側、燃燒爐排二段右左側、燃燒爐排三段右左側、燃燼爐排一段右左側和燃燼爐排二段右左側，直接把一次風量送至焚燒爐內部，本實用新型每段爐排的右左側風管設置單獨的風門調節擋板；雖然風門擋板是單獨設置，單獨送風的，但是右左側送風量的大小是聯鎖控制的，根據燃燒爐排垃圾層厚度和燃燼爐排上部溫度的監測狀況，通過邏輯判斷，自動調整一次風室右左側風量的聯鎖控制，避免焚燒爐右左側偏火、燃燒調整困難的現象。
本實用新型的一種生活垃圾焚燒爐一次風獨立布風流量聯鎖控制系統，藉助於原有的一次風系統向爐膛供應燃燒空氣的方法；
該方法在一次風預熱器主風管出口分為右左兩側兩個獨立的風室分別接入焚燒爐；
通過邏輯判斷，對焚燒爐現有的的運行情況進行分析，判斷焚燒爐右左側是否有燃燒不均勻的偏火現象，若是有偏火現象，則通過垃圾層厚度和燃燼爐排上部溫度，分別進行乾燥爐排、燃燒爐排、和燃燼爐排右左側風量的聯鎖調節；
所述邏輯判斷是：
通過爐排右左側垃圾層的厚度，調整乾燥爐排和燃燒爐排右左側的風量，當燃燒爐排右側垃圾層厚度大於燃燒爐排左側垃圾層厚度時，增大爐排右側乾燥爐排和燃燒爐排的標準空氣流量，減小爐排左側乾燥爐排和燃燒爐排的標準空氣流量；當燃燒爐排右側垃圾層厚度小於燃燒爐排左側垃圾層厚度時，減小爐排右側乾燥爐排和燃燒爐排的標準空氣流量，增大爐排左側乾燥爐排和燃燒爐排的標準空氣流量；
通過燃燼爐排右左側上部的爐溫，調整燃燼爐排右左側的風量，當燃燼爐排右側上部溫度大於燃燼爐排左側上部溫度時，增大爐排右側燃燼爐排的標準空氣流量，減小爐排左側燃燼爐排的標準空氣流量；當燃燼爐排右側上部溫度小於燃燼爐排左側上部溫度時，減小爐排右側燃燼爐排的標準空氣流量，增大爐排左側燃燼爐排的標準空氣流量；
實現在生活垃圾熱值變化或輔料不均勻時，焚燒爐能夠根據垃圾層厚度和燃燼爐排上部溫度自動調節焚燒爐右左側風量的聯鎖控制，提高焚燒爐自動燃燒控制，大幅降低焚燒爐右左側偏火、燃燒調整困難的現象，從而保證垃圾焚燒爐穩定燃燒運行。
附圖說明
圖1：垃圾焚燒爐的一次風系統原型；
圖2：垃圾焚燒爐一次風室右左側獨立送風流量聯鎖控制系統；
圖3：燃燒爐排右左側垃圾層厚度比較聯鎖運算；
圖4：乾燥爐排風量運算原有模式；
圖5：乾燥爐排右側風量聯鎖運算；
圖6：乾燥爐排左側風量聯鎖運算；
圖7：燃燒爐排一段右側風量聯鎖運算；
圖8：燃燒爐排一段左側風量聯鎖運算；
圖9：燃燒爐排二段右側風量聯鎖運算；
圖10：燃燒爐排二段左側風量聯鎖運算；
圖11：燃燒爐排三段右側風量聯鎖運算；
圖12：燃燒爐排三段左側風量聯鎖運算；
圖13：燃燼爐排右左側上部溫度比較聯鎖運算；
圖14：燃燼爐排一段右側風量聯鎖運算；
圖15：燃燼爐排一段左側風量聯鎖運算；
圖16：燃燼爐排二段右側風量聯鎖運算；
圖17：燃燼爐排二段左側風量聯鎖運算。
具體實施方式
如圖1是垃圾焚燒爐的一次風系統原型；圖2中垃圾料層差壓儀表A實時監測燃燒爐排右側的垃圾層厚度，垃圾料層差壓儀表B實時監測燃燒爐排左側的垃圾層厚度；爐排右左側差壓儀表檢測的數據實時傳送至控制程序，得到的數據實時進行比較，通過比較得到的結果，再進行下一步的邏輯運算，進而根據爐排右左側垃圾層厚度的偏差聯鎖調節乾燥爐排、燃燒爐排一段、燃燒爐排二段及燃燒爐排三段右左側一次風量的配比。溫度檢測儀表A實時監測燃燼爐排右側的上部溫度，溫度檢測儀表B實時監測燃燼爐排左側的上部溫度；燃燼爐排右左側上部溫度儀表檢測的數據實時傳送至控制程序，得到的數據實時進行比較，通過比較得到的結果，再進行下一步的邏輯運算，進而根據燃燼爐排右左側上部溫度的偏差聯鎖調節燃燼爐排一段和燃燼爐排二段右左側一次風量的配比。通過以上方式的調節，達到一次風室右左側獨立送風流量聯鎖控制的目的。
燃燒爐排右左側垃圾層厚度比較聯鎖運算：
圖3：燃燒爐排右左側垃圾層厚度比較聯鎖運算；
1、 Y =a/b；其中：
a：實際測的燃燒爐排右左側垃圾層厚，來自壓差儀表GT；
b：根據實際流量計算的右左側垃圾層厚，來自一次風非補償風量與函數F1(x)的計算；
Y：實測垃圾層厚度比計算的垃圾層厚；
RSYC：燃燒爐排一段右側風量（非補償）（單位：Km³/h）；
RSZC：燃燒爐排一段左側風量（非補償）（單位：Km³/h）；
F1(x)：把流量轉換為壓力的函數（單位：Kpa）；
2、YCCH=C1*C2* Y右；ZCCH= C1*C2* Y左；CHCZ = YCCH- ZCCH；其中：
C1：把數值轉換為百分數的轉換係數；
C2：把百分數轉換為小數的轉換係數；
YCCH：垃圾層右側層厚（範圍：0~1）；
ZCCH：垃圾層左側層厚（範圍：0~1）；
CHCZ：垃圾層右左側層厚的差值（範圍：0~1）；
3、 CYCXS = CHCZ+ C5；其中：
CYCXS：根據層厚計算的乾燥爐排和燃燒爐排右側風量給定的係數（C3<CYCXS <C4）；
C3：風量分配最小限值（0）；
C4；風量分配最大限值（1）；
C5：乾燥爐排和燃燒爐排右左側風量平衡係數（0.5）；
焚燒爐正常運行期間，根據垃圾料層差壓儀表A和垃圾料層差壓儀表B分別測出燃燒爐排右側（a右）和左側（a左）的垃圾層厚度，與此同時根據燃燒爐排一段風右側和左側的實際流量（非補償）計算出對應的右側（b右）和左側（b左）垃圾層厚值，然後實際值比計算值分別得到（Y右）和（Y左）值，再通過一般分數到百分數再到小數的轉換方式，得到垃圾層右側層厚YCCH和垃圾層左側層厚ZCCH，垃圾層右側層厚（YCCH）減去圾層左側層厚（ZCCH）得到垃圾層右左側層厚的差值（CHCZ），差值加上爐排風量平衡係數（C5）得到乾燥爐排、燃燒爐排一段、燃燒爐排二段、燃燒爐排三段右側風量給定的係數（CYCXS），由此完成垃圾層厚聯鎖運算的第一階段。
乾燥爐排右左側風量聯鎖運算：
以乾燥爐排的風量調節為例，原有的模式為：每段爐排對應一隻風管，即乾燥爐排下方的一隻風管帶一個風門調節擋板，以給定反饋輸出的PID模式簡單的調節一次風量。
圖4：乾燥爐排風量運算原有模式；
圖5：乾燥爐排右側風量聯鎖運算；
圖6：乾燥爐排左側風量聯鎖運算；
GZBL：級聯模式下乾燥爐排的標準空氣流量；
RSBL：級聯模式下燃燒爐排的標準空氣流量；
YCFW：一次風溫度；
CYCXS：乾燥爐排右側風量給定的係數（範圍：0~1）；
CZCXS：乾燥爐排左側風量給定的係數（CZCXS=1- CYCXS；範圍：0~1）；
在燃燒爐排右左側垃圾層厚度比較聯鎖運算的計算中，當垃圾層右側層厚（YCCH）大於圾層左側層厚（ZCCH）時，右側層厚（YCCH）減去左側層厚（ZCCH）得到層厚的差值（CHCZ）是一個大於零的正數，層厚的差值（CHCZ）加上風量平衡係數（0.5），得到一個大於0.5小於1的右側風量給定係數（CYCXS），1減去右側係數（CYCXS）得到一個大於0小於0.5的左側風量給定係數（CZCXS）；相反，當垃圾層右側層厚（YCCH）小於圾層左側層厚（ZCCH）時，右側層厚（YCCH）減去左側層厚（ZCCH）得到層厚的差值（CHCZ）是一個小於零的負數，層厚的差值（CHCZ）加上風量平衡係數（0.5），得到一個大於0小於0.5的右側風量給定係數（CYCXS），1減去右側係數（CYCXS）得到一個大於0.5小於1的左側風量給定係數（CZCXS）。由此可見，爐排右側和左側，哪邊的垃圾層厚度大，哪邊就會分配到對應的多的風量，哪邊的垃圾層厚度小，哪邊就會分配到對應的少的風量，從而實現了乾燥爐排右側和左側帶獨立風門調節擋板的獨立送風流量聯鎖控制的目的。
鑑於燃燒爐排一段、燃燒爐排二段及燃燒爐排三段送風量的聯鎖控制原理和乾燥爐排的聯鎖控制原理相同，此處不再贅述，僅附上風量聯鎖控制邏輯圖。
圖7：燃燒爐排一段右側風量聯鎖運算；
圖8：燃燒爐排一段左側風量聯鎖運算；
圖9：燃燒爐排二段右側風量聯鎖運算；
圖10：燃燒爐排二段左側風量聯鎖運算；
圖11：燃燒爐排三段右側風量聯鎖運算；
圖12：燃燒爐排三段左側風量聯鎖運算。
燃燼爐排右左側上部溫度比較聯鎖運算：
圖13：燃燼爐排右左側上部溫度比較聯鎖運算；
1、Y =a-b；其中：
a：實際測的燃燼爐排上部右左側溫度，來自溫度儀表TE；
b：根據垃圾量計算的燃燼爐排上部溫度，來自垃圾量與函數F1(x)的計算；
Y：實測燃燼爐排上部溫度減去計算的燃燼爐排上部溫度；
LJL：垃圾量；
F1(x)：把垃圾量轉換為溫度的函數（單位：℃）；
2、 WDCZ = YCWD- ZCWD；其中：
F2(x)：把溫度轉換為常數的函數（範圍：0.5~1.5）；
YCWD：燃燼爐排右側上部溫度（範圍：0.5~1.5）；
ZCWD：燃燼爐排左側上部溫度（範圍：0.5~1.5）；
WDCZ：燃燼爐排右左側上部溫度的差值（範圍：0~1）；
3、 WYCXS = WDCZ+ C3；其中：
WYCXS：根據燃燼爐排上部溫度計算的燃燼爐排右側風量給定的係數（C1< WYCXS <C2）；
C1：風量分配最小限值（0）；
C2；風量分配最大限值（1）；
C3：燃燼爐排右左側風量平衡係數（0.5）；
焚燒爐正常運行期間，根據溫度測量儀表A和溫度測量儀表B分別測出燃燼爐排右側（a右）和左側（a左）的上部溫度，與此同時根據垃圾量計算出對應的溫度值，然後實際值減去計算值分別得到（Y右）和（Y左）值，再通過函數F2(x)把溫度轉換為常數（範圍：0.5~1.5），得到燃燼爐排右側上部溫度YCWD和燃燼爐排左側上部溫度ZCWD，右側上部溫度YCWD減去左側上部溫度ZCWD得到右左側燃燼爐排上部溫度的差值（WDCZ），差值加上爐排風量平衡係數（C3）得到燃燼爐排一段和燃燼爐排二段右側風量給定的係數（WYCXS），由此完成燃燼爐排上部溫度聯鎖運算的第一階段。
燃燼爐排一段右左側風量聯鎖運算：
圖14：燃燼爐排一段右側風量聯鎖運算；
圖15：燃燼爐排一段左側風量聯鎖運算；
RJBL：級聯模式下燃燼爐排的標準空氣流量；
YCFW：一次風溫度；
WYCXS：燃燼爐排一段右側風量給定的係數（範圍：0~1）；
WZCXS：燃燼爐排一段左側風量給定的係數（WZCXS=1- WYCXS；範圍：0~1）；
燃燼爐排右左側獨立送風流量聯鎖控制與乾燥爐排的原理一致，主要的區別是乾燥爐排右左側流量聯鎖控制的主要參數是根據垃圾層厚度，而燃燼爐排右左側流量聯鎖控制的主要參數是根據垃燃燼爐排上部溫度，下面以燃燼爐排一段為例說明風量聯鎖控制的過程。
在步驟燃燼爐排右左側上部溫度比較聯鎖運算的計算中，當燃燼爐排右側上部溫度（YCWD）大於燃燼爐排左側上部溫度（ZCWD）時，右側上部溫度（YCWD）減去左側上部溫度（ZCWD）得到溫度的差值（WDCZ）是一個大於零的正數，溫度的差值（WDCZ）加上風量平衡係數（0.5），得到一個大於0.5小於1的右側風量給定係數（WYCXS），1減去右側係數（WYCXS）得到一個大於0小於0.5的左側風量給定係數（WZCXS）；相反，當燃燼爐排右側上部溫度（YCWD）小於燃燼爐排左側上部溫度（ZCWD）時，右側上部溫度（YCWD）減去左側上部溫度（ZCWD）得到溫度的差值（WDCZ）是一個小於零的負數，溫度的差值（WDCZ）加上風量平衡係數（0.5），得到一個大於0小於0.5的右側風量給定係數（WYCXS），1減去右側係數（WYCXS）得到一個大於0.5小於1的左側風量給定係數（WZCXS）。由此可見，燃燼爐排右側和左側，哪邊的上部溫度大，哪邊就會分配到對應的多的風量，哪邊的上部溫度小，哪邊就會分配到對應的少的風量，從而實現了燃燼爐排一段右側和左側帶獨立的風門調節擋板獨立送風流量聯鎖控制的目的。
鑑於燃燼爐排二段和燃燼排一段送風量的聯鎖控制原理相同，此處不再贅述，僅附上風量聯鎖控制邏輯圖：
圖16：燃燼爐排二段右側風量聯鎖運算；
圖17：燃燼爐排二段左側風量聯鎖運算；
下述為本實用新型的帶數據計算舉例：
當垃圾層右側層厚（YCCH=0.6），圾層左側層厚（ZCCH=0.4）時，層厚的差值（CHCZ=YCCH- ZCCH=0.2），右側風量給定係數（CYCXS=層厚的差值（0.2）+風量平衡係數（0.5）=0.7），左側風量給定係數（CZCXS=1-右側係數（0.7）=0.3），此時，乾燥爐排右側的風量是乾燥爐排總風量的70%，乾燥爐排左側的風量是乾燥爐排總風量的30%；燃燒爐排分量的配比同乾燥爐排。當燃燼爐排右側上部溫度（YCWD=0.9），燃燼爐排左側上部溫度（ZCWD=0.8）時，右左側上部溫度的差值（WDCZ=YCWD- ZCWD=0.1），右側風量給定係數（WYCXS=溫度的差值（0.1）+風量平衡係數（0.5）=0.6），左側風量給定係數（WZCXS=1-右側係數（0.6）=0.4），此時，燃燼爐排右側的風量是燃燼爐排總風量的60%，燃燼爐排左側的風量是燃燼爐排總風量的40%。