CN111189053A

CN111189053A - 一种生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统

Info

Publication number: CN111189053A
Application number: CN202010041486.9A
Authority: CN
Inventors: 祝超伟; 叶美瀛; 孟繁华; 李鸣晓; 侯佳奇; 郝艳; 张军平
Original assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-05-22

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，包括热解气化炉控制系统、燃烧炉控制系统和PLC控制系统，热解气化炉控制系统通过PLC控制热解气化炉的温度和通风量对生活垃圾进行高效热解气化产生高热值可燃气；燃烧炉控制系统通过PLC控制燃烧炉的温度、压力、流速和通风量对热解气化炉产生的可燃气进行充分燃烧；PLC控制系统通过连续采集和处理与热解气化和燃烧系统有关的主要工艺参数，根据数据响应关系建立算法控制通风量达到系统安全稳定经济运行。本发明通过生活垃圾热解气化燃烧过程自动控制，有效消除热解气化炉和燃烧安全运行与稳定性不足的问题，提高垃圾热解气化和可燃气燃烧效率，减少污染物排放。

Description

一种生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化领域，具体地涉及一种垃圾热解气化燃烧自动控制系统。

背景技术

目前，国内省会城市及大部分地市级城市的生活垃圾多采用填埋及炉排炉、流化床焚烧发电技术进行集中处理，县级城市的生活垃圾大部分以填埋为主，无害化处理率较低，焚烧发电的比例不足10％。部分地区(如中小城镇、海岛地区)的垃圾处理面临处理不及时、处理技术落后等问题，甚至出现“垃圾围城”的现象。中小城镇垃圾污染问题和相应规模垃圾处理技术缺乏的矛盾逐渐显现。热解气化工艺作为一种新型的焚烧处置工艺，其经济环保的特性正在逐渐吸引市场，热解气化焚烧具有占地小、场地选择容易、处理时间短、减量化显著、无害化较彻底、可回收利用余热等优点，在国外发达国家被广泛采用，并逐渐成为小型垃圾处置厂的主导工艺，发展出高自动化水平的热解气化焚烧控制技术。

但由于生活垃圾中常常存在含水率较高、热值较低、成分不均匀等原因，使得垃圾热解气化和燃烧核心系统出现波动大、稳定性差、产生热解气化效率低以及燃烧污染物浓度高等问题，从而导致整个系统工艺难以安全稳定经济运行。针对上述垃圾特性及热解气化工艺特点，提高热解气化焚烧核心系统的自动化水平对提升热解气化工艺效率及稳定运行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种垃圾热解气化燃烧自动控制系统，以提高热解气化系统和燃烧系统核心工艺的自动化程度，促进垃圾热解气化和燃烧系统安全稳定经济运行，有利于消除由于垃圾特性引起的系统的不稳定性，同时有助于提高热解气化效率，减少污染物产生。同时可以减轻操作人员的负担，减少运行和维护成本。

为实现上述目的，本发明提供的垃圾热解气化燃烧自动控制系统，包括热解气化炉控制系统、燃烧炉控制系统和可编程逻辑(PLC)控制系统；其中：

热解气化炉控制系统的炉体为热解气化炉，热解气化炉顶部设有进料口，热解气化炉底部设有连接热解气化炉变频鼓风机的通风口；

热解气化炉上部为干燥层，中部为热解气化层，下部为燃烧层；干燥层上设有干燥层压力传感器和干燥层温度传感器，热解气化层上设有热解气化层压力传感器和热解气化层温度传感器，燃烧层上设有燃烧层压力传感器和燃烧层温度传感器；

热解气化炉排气口设有气化炉排气口压力传感器、气化炉排气口温度传感器、气化炉排气口气体流速检测器和气化炉排气口氧浓度检测器；

热解气化炉上各层设置的压力传感器和温度传感器，以及热解气化炉排气口上设置的压力传感器、温度传感器、气体流速检测器和氧浓度检测器均连接PLC控制系统，通过PLC控制系统控制热解气化炉变频鼓风机；

燃烧炉控制系统的炉体为燃烧炉，燃烧炉上部的进气口与热解气化炉排气口管道连接，燃烧炉的底部设有燃烧炉排气口，燃烧炉上部连接有燃烧炉变频鼓风机；

燃烧炉的炉体上设有燃烧炉压力传感器和燃烧炉温度传感器，燃烧炉排气口设有在线烟气分析装置；燃烧炉压力传感器和燃烧炉温度传感器以及在线烟气分析装置均连接PLC控制系统，通过PLC控制系统控制燃烧炉变频鼓风机。

所述的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，其中，热解气化炉干燥层、气化层、燃烧层均设置4个压力传感器和4个温度传感器。

所述的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，其中，热解气化炉排气口上设有一个采样孔，便于定期采样检测热解气化炉排气中可燃气组分。

所述的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，其中，PLC控制系统为一单片机。

所述的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，其中，热解气化炉变频鼓风机和燃烧炉变频鼓风机均可以连续、自动地利用变频调速进行风量调节。

本发明的优点如下：

1)有助于提高热解气化系统和燃烧系统核心工艺的自动化程度，有利于消除由于垃圾组分及性质变化引起的系统的不稳定性，促进垃圾热解气化和燃烧系统安全稳定经济运行。

2)通过准确的控制风量从而实现对氧量的精确控制，实现垃圾的高效热解气化产生大量高热值可燃气气体，同时保证可燃气充分燃烧，减少污染物产生。

3)可以减轻操作人员的负担，减少设备运行和维护成本。

附图说明

图1为本发明的垃圾热解气化燃烧自动控制系统结构示意图；

附图中标记说明

1进料口；2热解气化炉；3热解气化炉排气口；4干燥层压力传感器；5干燥层温度传感器；6热解气化层压力传感器；7热解气化层温度传感器；8燃烧层压力传感器；9燃烧层温度传感器；10热解气化炉变频鼓风机；11气化炉排气口压力传感器；12气化炉排气口温度传感器；13气化炉排气口气体流速检测器；14气化炉排气口氧浓度检测器；15采样孔；16燃烧炉；17可编程逻辑(PLC)控制系统；18燃烧炉压力传感器；19燃烧炉温度传感器；20燃烧炉变频鼓风机；21在线烟气分析装置；22燃烧炉排气口；A干燥层；B热解气化层；C燃烧层。

具体实施方式

本发明公开的垃圾热解气化燃烧自动控制系统，主要是由热解气化炉控制系统、燃烧炉控制系统和PLC控制系统构成。

热解气化炉控制系统有热解气化炉、温度传感器、压力传感器、氧浓度传感器、气体流速检测器和变频鼓风机；燃烧炉控制系统有燃烧炉、温度传感器、压力传感器、在线烟气分析装置和变频鼓风机；热解气化炉控制系统和燃烧炉控制系统与PLC控制系统连接；PLC控制系统通过连续采集和处理与热解气化系统和燃烧系统有关的主要工艺参数，根据数据响应关系建立算法控制通风量自动调节温度、氧含量，实现热解气化燃烧系统高效降解垃圾和安全稳定经济运行。

热解气化炉的炉体为成上部干燥层、中部热解气化层和下部燃烧层，每层分别均匀设置4个温度传感器和4个压力传感器，自动测量不同反应层温度和压力变化。热解气化炉排气口设有温度传感器、压力传感器、氧浓度传感器、气体流速检测器；变频鼓风机通风口设在热解气化炉底部；各个检测器将信号及时传递给PLC控制系统，并通过PLC控制变频鼓风机自动调节热解气化通风量，具有多点温度自动测量和自动控制功能、可燃气含氧量自动调节功能。热解气化炉排气口设有一个采样孔，便于定期采样检测可燃气组分。

燃烧炉炉体设有温度传感器和压力传感器，燃烧炉排气口设有在线烟气分析装置，监测燃烧烟气的气体污染物浓度和温度、压力、流速等参数；各个检测仪器将信号及时传递给PLC控制系统，通过PLC控制变频鼓风机调节热解气化通风量，控制燃烧温度；变频鼓风机设在燃烧炉上部。

变频鼓风机具有变频调速装置，能连续、自动得利用变频调速进行风量调节。

下面结合图1和具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本发明，但并不因此限制本发明。

本发明的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，包括热解气化炉控制系统、燃烧炉控制系统和PLC控制系统。其中：

热解气化炉控制系统的炉体为热解气化炉2，热解气化炉2的顶部设有进料口1，热解气化炉2底部设有连接热解气化炉变频鼓风机10的通风口。

热解气化炉2分为三层，上部为干燥层A，中部为热解气化层B，下部为燃烧层C。干燥层A上设有干燥层压力传感器4和干燥层温度传感器5，热解气化层B上设有热解气化层压力传感器6和热解气化层温度传感器7，燃烧层C上设有燃烧层压力传感器8和燃烧层温度传感器9。在一个具体实施例中，各层均匀分布分别设置4个压力传感器和4个温度传感器，由这些传感器自动测量不同反应层的压力和温度变化。

热解气化炉排气口3设有气化炉排气口压力传感器11、气化炉排气口温度传感器12、气化炉排气口气体流速检测器13和气化炉排气口氧浓度检测器14。通过这些设在气化炉排气口的压力传感器、温度传感器、氧浓度检测器和气体流速检测器实时监测热解气化炉排气口的温度值、压力值、气体的氧浓度值和可燃气气体流速。

热解气化炉上各层设置的压力传感器和温度传感器，以及热解气化炉排气口上设置的压力传感器、温度传感器、气体流速检测器和氧浓度检测器及时将数值信号传递给PLC控制系统17，通过PLC控制热解气化炉变频鼓风机10来调节热解气化炉的温度和通风量，从而对生活垃圾进行高效热解气化产生高热值可燃气，具有多点温度自动测量和自动控制功能、可燃气含氧量自动调节功能。本发明在热解气化炉排气口上设有一个采样孔15，便于定期采样检测热解气化炉排气中可燃气组分。

燃烧炉控制系统的炉体为燃烧炉16，燃烧炉16上部的进气口与热解气化炉排气口3管道连接，燃烧炉的底部设有燃烧炉排气口22，燃烧炉的上部连接有燃烧炉变频鼓风机20。

燃烧炉16的炉体设有燃烧炉压力传感器18和燃烧炉温度传感器19，燃烧炉排气口设有在线烟气分析装置21，在一个实施例中，该线烟气分析装置21可采用SICK垃圾焚烧烟气在线监测分析系统装置，监测燃烧烟气的气体污染物浓度和温度、压力、流速等参数。通过燃烧炉压力传感器18和燃烧炉温度传感器19以及在线烟气分析装置实时监测燃烧炉中的温度值、压力值和燃烧炉出口烟气参数(SO₂、NOx、O₂、HCl、压力、温度等)信号，然后及时将数值信号传递给PLC控制系统17，通过PLC控制燃烧炉变频鼓风机20调节燃烧炉的温度和通风量，从而使热解气化炉产生的可燃气在燃烧炉内进行充分燃烧，减少污染物产生。

PLC控制系统17可以是一单片机，通过连续采集和处理与热解气化炉和燃烧炉有关的主要工艺参数，根据数据响应关系建立算法控制通风量自动调节温度、氧含量，实现热解气化燃烧系统高效降解垃圾和安全稳定经济运行。

本发明的热解气化炉变频鼓风机10和燃烧炉变频鼓风机20均可以连续、自动地利用变频调速进行风量调节。

以上结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式的具体细节，本领域普通技术人员在本发明的技术方案范围内所作出的变型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，包括热解气化炉控制系统、燃烧炉控制系统和PLC控制系统；其中：

燃烧炉的炉体上设有燃烧炉压力传感器和燃烧炉温度传感器，燃烧炉排气口设有在线烟气分析系统；燃烧炉压力传感器和燃烧炉温度传感器以及在线烟气分析装置均连接PLC控制系统，通过PLC控制系统控制燃烧炉变频鼓风机。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，其中，热解气化炉干燥层、气化层、燃烧层均设置4个压力传感器和4个温度传感器。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，其中，热解气化炉排气口上设有一个采样孔，便于定期采样检测热解气化炉排气中可燃气组分。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，其中，PLC控制系统为一单片机。

5.根据权利要求1所述的生活垃圾热解气化燃烧自动控制系统，其中，热解气化炉变频鼓风机和燃烧炉变频鼓风机均可以连续、自动地利用变频调速进行风量调节。