CN107250671B - 用于在燃烧过程中控制固体燃料的进料的控制系统 - Google Patents
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Abstract
根据一个实施例,本申请涉及一种用于在燃烧过程中控制固体燃料的进料的控制系统(100)。该系统包括控制单元(120),适于通过该系统中的通信链路进行通信,从在线测量仪器(130a,130b,130c,130d,230)接收关于来自燃料接收单元(106a,106b,106c)的燃料的在线测量数据,以及控制进料装置(110a,110b,110c),以基于燃料仓(104,108a,108b)的含量模型和测量数据来将所测量的燃料输送到燃料仓(104,108a,108b)中。
Description
技术领域
本申请一般地涉及用于在燃烧过程中控制固体燃料进料的控制系统。
背景技术
到达加热和电力设施以用于燃烧过程的一些固体燃料,例如泥炭、木片或锯屑,从斗式装料机装载燃料的地方直接在现场卸载到传送机上,或者以通过视觉上的检查使各种类型的燃料掺和到一起(例如在树皮中混合干燥切割屑)的方式来将燃料卸载到传送机上。
另一方面,一些进入的燃料被直接卸载到设施的接收袋中,根据由燃料供应商输入到具有汽车衡的系统中的燃料类型信息,或者在没有更准确的关于燃料类型的信息的情况下,在传送机上将燃料从接收袋中引导到仓中。
可选地,所有燃料到达接收站,燃料由此继续进入储存仓或建筑物中。在接收时仅基于类型信息掺和燃料碎片,或者在储存空间中执行混合,在存储空间中,将燃料卸载成堆、并且通过横向螺杆从堆的底部去除。在储存空间中,泥炭可能被放置在储存空间的一侧,并且所由类型的木片被放置在其他地方,但是最常见的做法是使所有类型的燃料被混乱放置。
发明内容
为了减少要供应到锅炉中的固体燃料的质量波动,本发明的一个目的是消除现有技术中的一些问题,并且控制固体燃料燃烧过程,从而促进例如,燃烧过程的调节、提高焚化厂的效率、利用衰退的腐蚀影响来降低运行和维护成本、以及减少温室、CO、NOx等排放物。
本发明的一个目的是通过权利要求1的控制系统、权利要求8的控制方法、权利要求9的计算机程序和权利要求10的计算机程序产品来实现的。
根据一个实施例的控制系统,其旨在用于在燃烧过程中控制固体燃料的进料,该控制系统包括适于在系统中通过通信链路通信的控制单元。此外,控制单元适于从在线测量仪器接收关于来自燃料接收单元的燃料的在线测量数据、以及控制进料装备,以基于燃料仓的含量模型和测量数据来将所测量的燃料输送到燃料仓中。
使用术语“固体燃料”,例如关于要在加热和/或电力设施中燃烧的生物燃料,例如,木片(例如整树刨花板、森林残片、树桩碎片和回收木片);木屑(例如锯屑和切割屑);树皮、泥炭、回收燃料(例如REF、RDF和SRF);木块、木质颗粒,田间生物燃料(例如,稻草和草芦);煤炭和纸浆和造纸工业的侧流物。
使用术语“通信链路”,例如关于能够进行数据连接的设备之间的有线和/或无线通信连接。有线链路可以例如是USB(通用串行总线)链路、以太网连接或具有经由电线、电缆或其他陆线媒介传输信号的能力的一些其他链路。无线链路可以是例如短距离无线连接(例如Bluetooth、Wi-Fi、无线USB或一些其他无线连接。通信链路可以借助于以下通信网络中的至少一种来建立:互联网,外联网和内联网;使用GSM、EDGE、UMTS、CDMA或WCDMA技术的移动通信网络;或公共交换电话网络。
使用术语“在线测量”,例如关于使用X射线、微波、红外和磁共振技术的连续测量设备。另外,可以参考例如基于使用电容或电导、超声波、激光和视频成像的设备的测量。
根据一个实施例的控制方法,旨在用于在燃烧过程中控制固体燃料的进料,该方法包括使用控制单元,以通过通信链路从在线测量仪器接收关于来自燃料接收单元的燃料的在线测量数据。该方法还包括通过通信链路控制进料装置,以基于燃料仓的含量模型和测量数据来将所测量的燃料输送到燃料仓中。
根据一个实施例的计算机程序,旨在用于随着该计算机程序在计算机上的运行来在燃烧过程中控制固体燃料的进料,该计算机程序包括接收代码,该接收代码适于使用控制单元以通过通信链路从在线测量仪器接收关于来自燃料接收单元的燃料的在线测量数据。计算机程序还包括控制代码,该控制代码适于使用控制单元以通过通信链路来控制进料装置,以基于燃料仓的含量模型和测量数据来将所测量的燃料输送到燃料仓中。
根据一个实施例的计算机程序产品,其包括计算机程序,旨在用于随着该计算机程序在计算机上的运行,来在燃烧过程中控制固体燃料的进料。该计算机程序包括接收代码,该接收代码适于使用控制单元,以通过通信链路从在线测量仪器接收关于来自燃料接收单元的燃料的在线测量数据,以及控制代码,该控制代码适于使用控制单元以通过通信链路来控制进料装置,以基于燃料仓的含量模型和测量数据来将所测量的燃料输送到燃料仓中。
其它实施例在从属权利要求中呈现。
附图说明
在图的详细描述中,将参考附图更精确地讨论本发明的各种实施例,其中
图1a示出了一种控制系统,其中燃料临时储存在储存仓中,
图1b示出了一种控制系统,其中燃料从接收单元直接传送到进料仓中,以及
图2是控制单元的功能元件。
具体实施方式
图1a示出了在焚化厂101中使用旨在用于例如,在加热和/或电力设施中产生能量的控制系统100,以在固体燃料(例如,诸如木片的生物燃料)的燃烧过程中控制固体燃料的进料。
设施101可以包括用于待燃烧燃料的至少一个接收单元106a、106b、106c,该接收单元106a、106b、106c包括例如至少一个室内接收袋或室外接收袋,其中燃料运输卡车可以倾卸它们的负荷,或者其中储存在其他地方的燃料可以由斗式装料机装载。包括在单元106a、106b、106c中的袋可以在数目上变化,但是如果使用泥炭作为燃料,则它可以具有它自己的袋。
设施101包括用于燃烧燃料并且产生能量的锅炉102。
设施101还可以包括传送装置105,例如带、链条、螺杆、刮器、薄板或升降(皮带链)传送机,振动进料器或炉排放器(stoker dischargers),用于在从单元106a、106b、106c去除燃料之后,将燃料例如通过牵引链和/或炉排放器从单元106a、106b、106c朝向锅炉102传送。
设施101还可以包括在单元106a、106b、106c和锅炉102之间的至少一个燃料仓104、108a、108b。储存仓(储存器)104用于在燃料转移到至少一个进料仓108a、108b之前临时储存燃料。进料仓108a、108b用于在燃料被传送到锅炉102之前储存燃料。
每个仓104、108a、108b可以包括进料装置110a、110b、110c(例如,牵引链和/或带式传送机),用于通过传送装置105向仓104、108a、108b供应到达的燃料。可选地,传送装置105还可以执行进料装置110a、110b、110c的功能。
为了将燃料从仓104、108a、108a排放到传送装置105上,每个仓104、108a、108b可以包括排放装置112a、112b,112c,例如,排放螺杆、以及存在于仓104、108a、108b的底部的炉排放器和/或牵引链式底部排放器,以将燃料传送到排放螺杆上。
此外,每个仓104、108a、108b可以包括分离的控制装置或接合的控制装置,能够通过通信链路与进料装置110a、110b、110c和排放装置112a、112b、112c进行通信。
设施101还可以包括去除装置114c,例如,具有可逆排放方向的去除门或螺旋传送机,用于清除传送装置105或者燃料的燃烧过程,该燃料由于某些原因作为对于燃烧过程不能接受的而被拒绝。
设施101还可以包括针对去除装置114c的控制元件,该控制元件能够通过通信链路进行通信。
系统100包括控制单元120,该控制单元120在系统100中能够通过通信链路进行通信,例如通过图中所示的通过移动通信网络进行无线通信。
系统100还包括能够通过通信链路与单元120进行通信的至少一组在线质量测量仪器130a、130b、130c、130d。利用燃料的在线质量测量,可以使设施101在生产方面增强。
系统100可以仅包括第一组测量仪器130a,例如,X射线测量仪器,被安装成与在单元106a、106b、106c和仓104之间的传送装置105连接。测量仪器130a以如图所示的方式安装,或者使测量仪器130a以与来自单元106a、106b、106c的每个袋的每个指定的输送装置105连接的方式安装。
测量仪器130a通过连续测量来监控运载在传送装置105上的燃料(一批燃料),以及向单元120供应从测量所获得的燃料相关的测量数据。
单元120从测量仪器130a接收测量数据,并且能够从测量数据连续地计算燃料质量标准(质量数据)的至少一个标准:燃料的类型、水分含量、杂质含量、灰分含量、至少一种元素浓度、能量含量、密度、质量和碎片大小。
此外,单元120可以通过通信链路来控制去除装置114c,以在将燃料供给到仓104中之前,基于所接收的测量数据及其至少一个所计算的标准,来从传送装置105中去除利用测量仪器130a所测量的燃料。
单元120附加地能够基于上述标准中的至少一个标准(例如,能量含量)来为仓104建立关于仓104的燃料分布的实时含量模型(例如,二维或三维模型),以维持所建立的含量模型,并且根据所供应的燃料和所排放的燃料实时更新所建立的含量模型。
在含量模型中,不仅可以利用至少一个标准,还可以利用以下数据中的至少一个数据:传送装置105的运行数据、燃料负荷的标识数据(例如,关于供应商、类型和/或位置的信息)、关于用于确定燃料负荷量的汽车衡的信息以及能从辅助测量得到的其他可能信息,例如皮带秤和/或其他装备的操作数据。
单元120还可以通过通信链路来控制仓104的进料装置110c,以将所测量的燃料从传送装置105供给到仓104中。基于含量模型和从测量仪器接收的测量数据130a,向进料装置110c供应关于燃料将被输送到仓104的哪个部分的控制信息。
此外,单元120可以通过通信链路来控制排放装置112c,以将燃料排放到从仓104延伸到仓108a、108b的传送装置105上。基于含量模型和可能接收到的测量数据,向排放装置112c供应关于将燃料从仓104的哪个部分排放到传送装置105上的控制信息。
此外,单元120能够接收关于即将到来的燃料负荷的信息,例如,关于供应商、燃料类型、交货地点和规模数据的信息。
系统100可以包括第二测量仪器130b,例如,X射线测量仪器,被安装成与在仓104和仓108a、108b之间的传送装置105相连接。
单元120可以从测量仪器130b接收测量数据,并且单元120可以从所讨论的测量数据连续地计算上述标准中的至少一个标准,例如,能量含量。
另外,单元120能够基于至少一个上述标准来为每个仓108a、108b建立关于每个仓108a、108b的燃料分布的实时含量模型(例如,二维或三维模型),以维持所建立的含量模型,并且根据所供应的燃料和所排放的燃料来实时更新所建立的含量模型。
单元120还可以通过通信链路来控制仓108a、108b的进料装置110a、110b,以将燃料供给到仓108a、108b。基于含量模型和从测量仪器130b接收的测量数据,向传送装置105供应关于燃料要被传送到哪个仓108a、108b的控制信息,以及向进料装置110a、110b供应关于燃料要被传送到仓108a、108b的哪个部分的控制信息。
此外,单元120可以通过通信链路来控制仓108a、108b的排放装置112a、112b,以将燃料排放到从仓108a、108b延伸到锅炉102的传送装置105上。基于含量模型,并且基于可能从测量仪器130b接收的测量数据,向排放装置112a、112b供应关于要将仓108a、108b的哪个部分的燃料排放到传送装置105上的控制信息。
控制每个仓104、108a、108b的进料装置110a、110b、110c和排放装置112a、112b、112c,使得能够提高进入锅炉102的燃料的质量,即努力提供质量尽可能一致的燃料,从而从燃烧过程的立脚点来看是最佳的。
此外,该控制能够优化燃料混合物。混合比例的优化是一种如果存在氯引起的腐蚀的风险,避免将昂贵的添加物(例如,单质硫和硫酸盐)供给到锅炉102中的方式。
此外,该控制能够通过避免增加腐蚀风险的不期望的混合燃料来保护锅炉102。
该控制还提供了一种将锅炉102和涡轮机维持在最优操作(锅炉-涡轮机平衡)的能力,以减少排放物并且提高燃烧过程的效率。
凭借系统100的在线测量,系统100能够供应燃料并且控制燃料的供应。
此外,单元120能够通过通信链路将基于仓104和/或仓108a、108b的含量模型的燃料需求信息传输到负责燃料供应的单元,例如,单元120或一些其他计算机的至少一个供应程序。需求信息使得可以报告在设施101中需要哪些燃料碎片来维持最优燃料分布。
单元120还可以从燃料供应程序接收关于即将到来的燃料负荷的预测,从而还能够基于例如预测和含量模型来建立需求数据。
系统100可以包括例如第三测量仪器130c、130d,例如,X射线测量仪器,被安装成与在每个仓108a、108b和锅炉102之间的传送装置105连接。
此外,系统100可以包括控制装置,其控制锅炉102的燃烧过程,并且能够通过通信链路进行通信。
单元120能够从测量仪器130c、130d接收测量数据,并且能够从所讨论的测量数据连续计算上述标准中的至少一个标准,例如,能量含量。
此外,单元120能够将与从测量仪器130c、130d接收的测量数据有关的信息(例如,测量数据或关于所计算的标准的信息)传输到锅炉102的燃烧过程的控制装置。
图1b示出了类似于图1a的设施101,但是缺少用作中间存储器的仓104。
系统100仅包括测量仪器130a,例如,X射线测量仪器,测量仪器130a被安装成与在单元106a、106b、106c和仓108a、108b之间的传送装置105连接。
测量仪器130a连续测量运载在传送装置105上的燃料,并且向单元120供应从测量获得的燃料相关的测量数据。
单元120从测量仪器130a接收测量数据,并且能够从所讨论的测量数据连续计算至少一个上述标准,例如,能量含量。
如图1的系统100那样,单元120能够基于上述标准中的至少一个标准(例如,能量含量)来控制排放装置114c,以建立关于排放装置114c的燃料分布的含量模型,以维持和更新所建立的含量模型。
此外,如图1的系统100那样,单元120能够控制仓108a、108b的进料装置110a、110b和排放装置112a、112b。
如图1的系统100那样,单元120还能够基于仓108a、108b的含量模型来传输燃料需求信息。
凭借系统100的在线测量,系统100能够控制设施101的燃料供应。
系统100易于安装在旧设施101中,安装的操作不受设施101中所采用的燃料的限制,并且不受所采用的测量方法的约束。
凭借系统100,设施101具有关于燃料质量的准确的初始数据,从而能够形成质量一致的最优燃料混合。燃料的质量波动,关于例如水分,使锅炉102的调节变得复杂,由此床层温度随着所产生的排放峰值、效率损失、腐蚀风险增加而波动。
凭借该系统,还可以避免生产损失,例如,在需要设施101的全部生产能力的冬天。
图2示出了可以用于包括至少一台计算机的控制单元(控制设备)220的功能单元240、242、244、246。
单元220可以包括处理器单元240,该处理器单元240包括至少一个处理器并且能够执行例如由用户或某些应用程序定义的指令以及处理数据。
此外,单元220可以包括存储器单元242,该存储器单元242包括至少一个存储器,用于存储和保存数据,例如指令和应用程序。
此外,单元220可以包括数据转移单元244以及用户接口单元246,借助于该数据转移单元244,单元220通过至少一个有线和/或无线通信链路传输和接收信息,借助于该用户接口单元246,用户能够将命令和信息输入到单元220和/或从单元220接收信息。
用户接口单元246可以包括以下单元中的至少一个单元:键盘、功能键、显示器、触摸板、触摸屏和微型电话/扬声器单元。
存储器单元242可以包括控制数据传输单元244的操作的应用254、控制用户接口单元246的操作的应用256以及旨在用于控制单元220的操作的应用(计算机程序)258。
此外,存储器单元242可以包括应用260,在从单元220远程控制测量仪器230的情况下,该应用260控制在线质量测量仪器230的操作。
当应用258在单元220中执行时,在燃烧过程中,其控制单元220以及其他可能的设备102、104、108a、108b、230在固体燃料的进料中的操作。应用258包括接收代码以及控制代码,该接收代码使用数据传输单元244来通过通信链路从测量仪器230接收关于从燃料单元106a、106b、106c进入的燃料的在线测量数据,该控制代码使用数据传输单元244通过通信链路来控制进料装置110a、110b、110c,以基于仓104、108a、108b的含量模型和测量数据来将所测量的燃料传送到仓104、108a、108b中。
应用258不仅可以存储在单元220的存储器单元242中,还可以存储在计算机程序产品中,计算机程序产品是计算机可读传输介质,例如,CD盘或USB闪存驱动器,并且计算机程序产品包括旨在在计算机上运行的计算机程序代码。
存储器单元242和应用258与处理器单元240共同使得单元220至少能够利用数据传输单元240通过通信链路从测量仪器230接收关于来自燃料单元106a、106b、106c的燃料的测量数据,并且利用数据传输单元240通过通信链路控制进料装置110a、110b、110c,以基于仓104、108a、108b的含量模型和测量数据,来将所测量的燃料输送到仓104、108a、108b中。
此外,存储器单元242和应用258与处理器单元220共同使得单元220能够执行与图1a和图1b所呈现的单元220的其他功能。
以上描述仅仅是本发明的一些实施例。根据本发明的原理可以自然地在权利要求书限定的保护范围内变化,关于例如实施细节以及使用领域。
Claims (7)
1.一种用于在燃烧过程中控制固体生物燃料的进料的控制系统(100),包括
控制单元(120,220),适于:
在所述系统中通过通信链路进行通信,
从在线测量仪器(130a,130b,130c,130d,230)接收关于来自燃料接收单元(106a,106b,106c)的燃料的在线测量数据,
从所述测量数据连续地计算所述燃料的至少一个燃料质量标准,
并且
基于所述至少一个燃料质量标准建立燃料仓(104,108a,108b)的燃料分布的实时含量模型,
其特征在于,
所述含量模型被建立为使得所述含量模型包括至少两个维度,由此所述控制单元被配置为基于燃料仓的含量模型和所述测量数据来通知仓进料装置(110a,110b,110c)所测量的燃料被输送到所述仓的哪个部分,并且基于所述燃料仓的含量模型来通知仓排放装置(112a,112b,112c)从所述仓的哪个部分排放燃料。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述控制单元基于所述含量模型将燃料需求信息传输到负责燃料供应的单元。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的系统,其中第一测量仪器(130a)被安装成与在接收单元和所述仓之间的传送装置(105)连接,并且所述控制单元控制排放装置(114c),以在将燃料输送到所述仓中之前,基于从所述第一测量仪器(130a)接收的测量数据来从所述传送装置去除所测量的所述燃料,所述燃料仓是储存仓(104)或至少一个进料仓(108a,108b)。
4.根据权利要求1和2中的任一项所述的系统,还包括第二测量仪器(130b),所述第二测量仪器(130b)被安装成与在所述燃料仓的储存仓和至少一个进料仓之间的传送装置连接,并且其中所述控制单元适于控制针对至少一个进料仓的进料装置(110a,110b),以基于所述含量模型和从所述第二测量仪器接收的测量数据来输送燃料。
5.根据权利要求1和2中的任一项所述的系统,还包括第三测量仪器(130c,130d)以及控制装置,所述第三测量仪器(130c,130d)被安装成与在所述燃料仓的至少一个进料仓和燃料锅炉(102)之间的传送装置连接,所述控制装置控制所述燃料锅炉的燃烧过程,并且其中所述控制单元向所述燃料锅炉的所述控制装置供应与从所述第三测量仪器接收的测量数据有关的信息。
6.一种用于在根据权利要求1-5中的任一项所述的系统(100)中的燃烧过程中控制固体生物燃料的进料的控制方法,至少包括以下步骤:
利用所述控制单元(120,220)通过通信链路从在线测量仪器(130a,130b,130c,130d,230)接收关于来自燃料接收单元(106a,106b,106c)的燃料的在线测量数据,
利用所述控制单元从所述测量数据连续地计算所述燃料的至少一个燃料质量标准,
利用所述控制单元建立燃料仓(104,108a,108b)的燃料分布的实时含量模型以使得所述实时含量模型包括至少两个维度,
利用所述控制单元基于燃料仓的含量模型和所述测量数据来通过所述通信链路通知仓进料装置(110a,110b,110c)所测量的燃料被输送到所述仓的哪个部分,并且
利用所述控制单元至少基于所述含量模型来通过所述通信链路通知仓排放装置(112a,112b,112c)从所述仓的哪个部分排放燃料。
7.一种计算机可读介质,包括存储在其上的计算机程序(258),并且所述计算机程序包括指令,在所述程序由计算机执行时,所述指令使得所述计算机执行权利要求6所述的方法的步骤。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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