CN103343973A - 垃圾热解炉的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种垃圾热解炉的控制方法，包括以下步骤：(A1)检测所述热解炉内的参数，从而获得燃尽层的位置信息并传送到第一计算单元；(A2)第一计算单元计算所述燃尽层的位置相对正常位置在高度上的偏差，计算结果传送到第一控制单元；(A3)第一控制单元根据接收到的计算结果而控制所述热解炉的排渣速度：若所述偏差大于零，增大排渣速度；若所述偏差小于零，减小排渣速度。本发明具有控制效果好、精度高等优点，可广泛用于垃圾热解焚烧处理中。

Description

垃圾热解炉的控制方法

技术领域

本发明涉及垃圾热解炉，特别涉及立式垃圾热解炉的排渣控制方法。

背景技术

目前，我国城市生活垃圾普遍存在水分高(50％以上)、灰分高(可达30％左右)等特点，立式垃圾热解炉能较好地适应这类工况，因此，立式热解炉得到了越来越广泛的关注和推广应用。

在传统立式旋转炉体热解炉中，底部设置了锥形旋转炉排，用于排出灰渣以及完成热解所需空气的均匀配置。锥形炉排的下部设置倒锥形灰斗，空气自与鼓风机连接的管道进入倒锥形灰斗，与热解灰渣进行气固传热，并通过上方的锥形炉排完成均匀布风。

上述立式旋转炉体热解炉在运行过程中，均需堆积一定高度的料层。料层自上而下分为干燥层、热解层、燃烧层、燃尽层和灰渣层。由于料层密实，各种商业化立式旋转炉体热解炉不对料层中间的温度、压力和含氧量等情况进行取样和监测。

目前，各种热解炉对灰渣层厚度无很好测量控制手段，多由现场操作人员凭经验判断。这种情况下，排渣量过多或过少，均会导致非稳态的运行状态出现：

1、若渣量排放过多，将导致灰渣层高度过低，一方面，较高温度的灰渣被排入锥形炉排下方的倒锥形灰斗，致使大量热量无效排放，降低了系统整体热利用率；另一方面，这也会导致垃圾处理不充分，热灼减率较高。

2、若渣量排放较少，将导致灰渣层高度较高，燃烧层产生的热态灰渣，距离锥形炉排距离较远，在降至炉排过程中，热态灰渣会不断与下方的灰渣、向上穿透的空气不断进行热交换，致使最终降至炉排上的灰渣温度过低，形成粘结的大块体。锥形炉排的碎渣刀和破渣器等无法对此类大块体的灰渣进行破碎，导致炉排工作的不稳定，并引发炉内工作过程的不正常运行，严重时需停机检修。

因此，怎么使灰渣层维持适宜的厚度是一个垃圾处理领域迫切需要解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种热解炉的控制方法，解决了渣层厚度难控制、主观性大、控制效果差等技术难题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种垃圾热解炉的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

(A1)检测所述热解炉内的参数，从而获得燃尽层的位置信息并传送到第一计算单元；

(A2)第一计算单元计算所述燃尽层的位置相对正常位置在高度上的偏差，计算结果传送到第一控制单元；

(A3)第一控制单元根据接收到的计算结果而控制所述热解炉的排渣速度：

若所述偏差大于零，增大排渣速度；

若所述偏差小于零，减小排渣速度。

根据上述的控制方法，优选地，所述偏差的获得方式为：

由所述燃尽层的位置变化直接获得，或者由与所述燃尽层相邻的燃烧层的位置的变化间接获得。

根据上述的控制方法，可选地，所述正常位置是燃尽层或燃烧层的正常位置，获取方式为：

所述热解炉处理不同类型的垃圾，并使所述热解炉处于最佳运行状态，此时的燃尽层或燃烧层的位置即为与不同类型垃圾分别对应的正常位置。

根据上述的控制方法，优选地，在步骤(A1)中，所述燃尽层的位置信息的获得方式为：

所述参数为不同高度处的温度，根据温度分布而获得燃烧层的位置信息，进而获知所述燃尽层的位置信息。

根据上述的控制方法，优选地，在步骤(A1)中，所述燃烧层的位置信息获取方式为：

寻获所述不同高度处的温度中的最高点或最高区域，从而获知与该最高点或最高区域对应的燃烧层的位置信息。

根据上述的控制方法，优选地，在步骤(A1)中，温度的检测方式为：

在所述热解炉内或炉壁内表面的不同高度处设置热电偶，或光学法温度检测仪来获知所述热解炉内不同高度处的温度。

根据上述的控制方法，优选地，在步骤(A1)中，所述燃尽层的位置信息的获得方式为：

所述参数为不同高度处的氧气含量，氧气含量最高且稳定的区域为所述燃尽层。

根据上述的控制方法，可选地，所述控制方法进一步包括以下步骤：

(C1)检测所述热解炉内顶部区域的压强并传送到第二计算单元；

(C2)第二计算单元比较所述压强与正常值，比较结果传送到第二控制单元

(C3)第二控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉的进风量：

若所述压强大于正常值，增大排风量；

若所述压强小于正常值，减小排风量。

根据上述的控制方法，优选地，采用激光光谱分析技术或电化学传感技术或顺磁技术检测所述热解炉内的气体成分参数。

根据上述的控制方法，可选地，在所述热解炉的炉壁内设置与炉体内连通的“L”形空腔，在所述空腔内检测热解炉内的参数。

根据上述的控制方法，可选地，所述控制方法进一步包括以下步骤：

(D1)检测所述热解炉内料层的高度并传送到第三计算单元；

(D2)第三计算单元比较所述料层的高度与正常值，比较结果传送到第三控制单元；

(D3)第三控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉：

若所述料层的高度高于正常值，降低所述热解炉的供料速率或暂停供料；

若所述料层的高度低于正常值，增加所述热解炉的供料速率。

根据上述的控制方法，优选地，利用光电开关检测所述料层的高度。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、合理调整排渣速度，可以实现垃圾燃烧层和燃尽层的合理停留时间，保证灰渣中有机成分的完全燃烧，实现残渣热灼减率指标的达标排放；

2、合理调整排渣速度，可维持燃烧层处于适宜位置，保障热态灰渣与炉排配风的传热时间，实现灰渣不黏连地稳定排放；

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的热解炉的控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例1的热解炉内氧气含量在高度上的分布图。

具体实施方式

图1、2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的热解炉的控制方法的流程图，如图1所示，所述热解炉的控制方法包括以下步骤：

(A1)检测所述热解炉内的参数，从而获得燃尽层的位置信息并传送到第一计算单元；

热解炉内不同高度处，温度或氧气含量有很大区别，如燃烧层温度最高、燃尽层氧气含量最高且稳定。因此，可以利用热解炉内的温度或氧气含量等参数在高度上的分布去直接或间接地获得燃尽层的位置信息；

(A2)第一计算单元计算所述燃尽层的位置相对正常位置在高度上的偏差，计算结果传送到第一控制单元；

在热解炉内，紧邻燃尽层上部的是燃烧层，燃尽层厚度的变化必然会带来与其相邻的燃烧层位置的移动。因此，所述偏差既可以是利用准确的燃尽层位置直接得出的，也可以是利用包含有燃尽层位置信息的燃烧层的位置的移动而间接得出；相对应地，直接计算时所述正常位置对应燃尽层的，间接计算时正常位置是对应燃烧层的。

所述正常位置的获得方式为：所述热解炉在事先通过实验处理不同类型的垃圾，并使所述热解炉处于最佳运行状态，此时的燃尽层或燃烧层的位置即为与不同类型垃圾分别对应的正常位置，是一具体高度值或一高度区间。

(A3)第一控制单元根据接收到的计算结果而控制所述热解炉的排渣速度：

若所述偏差大于零，表明渣层厚度超出正常，增大排渣速度；

若所述偏差小于零，表明渣层厚度低于正常，减小排渣速度。

为了方便容易地获得燃尽层的位置信息，优选地，在步骤(A1)中，所述参数为不同高度处的温度，根据温度分布而获得燃烧层的位置信息，进而间接地获知所述燃尽层的位置信息。所述燃烧层的位置信息获取方式为：

寻获不同高度处温度中的最高点或最高区域，从而获知与该最高点或最高区域对应的燃烧层的位置信息。

为了获得热解炉内在高度上的温度分布，优选地，在步骤(A1)中，温度的检测方式为：

在所述热解炉内或炉壁内表面的不同高度处设置热电偶，或光学法温度检测仪来获知所述热解炉内不同高度处的温度。热电偶和光学法温度检测仪是本领域的现有技术，在此不再赘述。

图2示意性地给出了热解炉内各层的氧气含量的分布图，如图2所示，所述氧气含量在燃尽层保持稳定且最高，在燃烧层有剧烈下降，在热解层下降为零，在干燥层及上部保持为零。因此，优选地，在步骤(A1)中，所述参数为不同高度处的氧气含量，根据所述氧气含量的分布情况而获知所述燃尽层的位置信息。

根据上述的控制方法，可选地，所述控制方法进一步包括以下步骤：

(C1)检测所述热解炉内顶部区域的压强并传送到第二计算单元；

(C2)第二计算单元比较所述压强与正常值，比较结果传送到第二控制单元；

(C3)第二控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉的进风量：

若所述压强大于正常值，增大排风量；

若所述压强小于正常值，减小排风量。

炉顶部压力一般设置为负压，避免垃圾处理产生的危险气体泄漏，如-200--50Pa。

为了检测热解炉内的参数，优选地，采用光学分析技术或电化学传感技术或顺磁技术检测所述热解炉内的气体成分参数。这些检测技术都是本领域的现有技术，在此不再赘述。

为了克服热解炉内参数的检测难题，可选地，在所述热解炉的炉壁内设置与炉体内连通的“L”形空腔，在所述空腔内检测热解炉内的参数，如温度、压力、气体含量，为了提高检测的准确性和响应速度，可用泵从所述“L”形空腔内抽出气体。

为了使热解炉内的料层维持合理的厚度，可选地，所述控制方法进一步包括以下步骤：

(D1)检测所述热解炉内料层的高度并传送到第三计算单元；

(D2)第三计算单元比较所述料层的高度与正常值，比较结果传送到第三控制单元；

(D3)第三控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉：

若所述料层的高度高于正常值，减小所述热解炉的供料速率或暂停供料；

若所述料层的高度低于正常值，增加所述热解炉的供料速率。

本实施例1的热解炉控制方法较好地实现了炉内灰渣层高度的优化控制，实现了灰渣层厚度的最优。

实施例2：

根据实施例1的热解炉的控制方法在生活垃圾热解气化焚烧中的应用例。

在该应用例中，在热解炉内的不同高度处设置“L”形空腔，从它们抽取气体送入氧气含量分析仪，如激光光谱气体分析仪、氧化锆传感器，从而获得热解炉内不同高度处的氧气含量，根据不同高度处氧气含量的分布获得燃尽层的位置。计算电路(软件)计算燃尽层的位置相对正常位置(由事先的实验获得：处理不同类型的垃圾，热解炉处于最佳工作状态时燃尽层的位置)在高度上的偏差，也即直接获得燃尽层的位置变化，如偏差大于零，表明渣层厚度超过正常范围，需增大排渣速度，如偏差小于零，表明渣层厚度低于正常范围，需减小排渣速度。

实施例3：

根据实施例1的热解炉的控制方法在生活垃圾热解气化焚烧中的应用例。

在该应用例中，在热解炉内的不同高度处设置温度检测装置，如光学温度检测仪、热电偶，从而获得热解炉内不同高度处的温度分布，进而寻获燃烧层(温度最高区域)对应的位置，燃烧层内的温度区间通常为800-1400℃，进而间接地获知了燃尽层的位置信息(燃烧层的下部即为燃尽层)。计算电路(软件)计算燃烧层位置相对正常位置(由事先的实验获得：处理不同类型的垃圾，热解炉处于最佳工作状态时燃尽层的位置)在高度上的偏差，也即间接获得燃尽层的位置变化，如偏差大于零，表明渣层厚度超过正常范围，需增大排渣速度，如偏差小于零，表明渣层厚度低于正常范围，需减小排渣速度。

在上述控制过程中，利用压力传感器检测所述热解炉内顶部区域的压强并传送到第二计算单元(电路或软件来实现)；

第二计算单元比较所述压强与正常值(顶部为负压，正常值为-200--50Pa)，比较结果传送到第二控制单元；

第二控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉的进风量：

若所述压强偏大，增大排风量；

若所述压强偏小，减小排风量。

实施例4：

根据实施例1的热解炉的控制方法在生活垃圾热解气化焚烧中的应用例。

在该应用例中，在热解炉内的不同高度处设置温度检测装置，如光学温度检测仪、热电偶，从而获得热解炉内不同高度处的温度，并获得最高温度点，进而寻获燃烧层对应的位置。当(燃烧层内)最高温度点在高度上移动时，燃尽层的位置也会随之变动，进而间接地获知了燃尽层的位置信息(燃烧层的下部即为燃尽层)。计算电路(软件)计算燃烧层位置相对正常位置(由事先的实验获得：处理不同类型的垃圾，热解炉处于最佳工作状态时燃烧层内最高温度点的位置区间)在高度上的偏差，也即间接获得燃尽层的位置变化，如偏差大于零，表明渣层厚度超过正常范围，需增大排渣速度，如偏差小于零，表明渣层厚度低于正常范围，需减小排渣速度。

在上述控制过程中，利用光电开关等装置检测热解炉内料层的高度并传送到第三计算单元(电路或软件来实现)；

第三计算单元比较所述料层的高度与正常值(由事先的实验获得：处理不同类型的垃圾，热解炉处于最佳工作状态时料层的高度)，比较结果传送到第三控制单元；

第三控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉的给料：

若所述料层的高度偏高，减小给料速率或暂停给料；

若所述料层的高度偏小，增大给料速率。

实施例5：

根据实施例1的热解炉的控制方法在生活垃圾热解气化焚烧中的应用例。

在该应用例中，在热解炉内的不同高度处设置温度检测装置，如光学法温度检测仪、热电偶，从而获得热解炉内不同高度处的温度，并获得最高温度点，进而寻获燃烧层对应的位置。当(燃烧层内)最高温度点在高度上移动时，燃尽层的位置也会随之变动，进而间接地获知了燃尽层的位置信息(燃烧层的下部即为燃尽层)。计算电路(软件)计算燃烧层位置相对正常位置(由事先的实验获得：处理不同类型的垃圾，热解炉处于最佳工作状态时燃烧层内最高温度点的位置区间)在高度上的偏差，也即间接获得燃尽层的位置变化，如偏差大于零，表明渣层厚度超过正常范围，需增大排渣速度，如偏差小于零，表明渣层厚度低于正常范围，需减小排渣速度。

在上述控制过程中，利用压力传感器检测所述热解炉内顶部区域的压强并传送到第二计算单元(电路或软件来实现)；

第二计算单元比较所述压强与正常值(顶部为负压，正常值为-100--50Pa)，比较结果传送到第二控制单元；

第二控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉的进风量：

若所述压强偏大，增大排风量；

若所述压强偏小，减小排风量。

在上述控制过程中，利用光电开关等装置检测热解炉内料层的高度并传送到第三计算单元(电路或软件来实现)；

第三计算单元比较所述料层的高度与正常值(由事先的实验获得：处理不同类型的垃圾，热解炉处于最佳工作状态时料层的高度)，比较结果传送到第三控制单元；

第三控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉的给料：

若所述料层的高度偏高，减小给料速率或暂停给料；

若所述料层的高度偏小，增大给料速率。

Claims (11)

1.一种垃圾热解炉的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

(A1)检测所述热解炉内的参数，从而获得燃尽层的位置信息并传送到第一计算单元；

(A2)第一计算单元计算所述燃尽层的位置相对正常位置在高度上的偏差，计算结果传送到第一控制单元；

(A3)第一控制单元根据接收到的计算结果而控制所述热解炉的排渣速度：

若所述偏差大于零，增大排渣速度；

若所述偏差小于零，减小排渣速度。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述偏差的获得方式为：

由所述燃尽层的位置变化直接获得，或者由与所述燃尽层相邻的燃烧层的位置的变化间接获得。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述正常位置是燃尽层或燃烧层的正常位置，获取方式为：

所述热解炉处理不同类型的垃圾，并使所述热解炉处于最佳运行状态，此时的燃尽层或燃烧层的位置即为与不同类型垃圾分别对应的正常位置。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：在步骤(A1)中，所述燃尽层的位置信息的获得方式为：

所述参数为不同高度处的温度，根据温度分布而获得燃烧层的位置信息，该位置信息包含了所述燃尽层的位置信息。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：在步骤(A1)中，所述燃烧层的位置信息获取方式为：

寻获所述不同高度处的温度中的最高点或最高区域，从而获知与该最高点或最高区域对应的燃烧层的位置信息。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：在步骤(A1)中，温度的检测方式为：

在所述热解炉内或炉壁内表面的不同高度处设置热电偶，或光学法温度检测仪，或在所述热解炉的外围设置外套，通过检测外套内材料的加热情况而获知所述热解炉内不同高度处的温度。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在步骤(A1)中，所述燃尽层的位置信息的获得方式为：

所述参数为不同高度处的氧气含量，氧气含量最高且稳定的区域为所述燃尽层。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法进一步包括以下步骤：

(C1)检测所述热解炉内顶部区域的压强并传送到第二计算单元；

(C2)第二计算单元比较所述压强与正常值，比较结果传送到第二控制单元；

(C3)第二控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉：

若所述压强大于正常值，增大排风量；

若所述压强小于正常值，减小排风量。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述热解炉的炉壁内设置与炉体内连通的“L”形空腔，在所述空腔内检测热解炉内气体成分的参数。

10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法进一步包括以下步骤：

(D1)检测所述热解炉内料层的高度并传送到第三计算单元；

(D2)第三计算单元比较所述料层的高度与正常值，比较结果传送到第三控制单元；

(D3)第三控制单元根据所述比较结果而控制所述热解炉：

若所述料层的高度高于正常值，降低所述热解炉的供料速率或暂停供料；

若所述料层的高度低于正常值，增加所述热解炉的供料速率。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：利用光电开关检测所述料层的高度。

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