CN111692594A - 一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法及系统，该方法包括：在预设的时间段内，采集生活垃圾热解过程中碳化炉排出的烟气数据和灰渣数据；根据采集的烟气数据和灰渣数据，计算预设时间段内碳化炉的热量损失值；依据计算的热量损失值，在相应预设时间段的最后一时刻开始向碳化炉内输入与计算的热量损失值相等的热量；其中，回收碳化炉排放的烟气中的热量，用于输入碳化炉。本申请对碳化炉内的温度进行控制，使得生活垃圾热解温度在预设的预制范围内，避免产生二噁英等有害气体，提高生活垃圾的热解效率，保护环境，节约能源。
Description
技术领域
本申请涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法及系统。
背景技术
目前，生活垃圾的处理方式主要包括卫生填埋、高温堆肥和焚烧，卫生填埋即把生活垃圾直接倒入现有的沙坑，是小城镇和农村的生活垃圾的主要处理方式，但该处理方式不仅存在占用土地面积大和易于产生瓦斯爆炸的危险，而且产生含有有机质和金属离子的污水，污染地下水源。高温堆肥法处理生活垃圾得到的堆肥的养分较少，且无机物和重金属离子超标，水溶性养分含量不足。焚烧法处理生活垃圾后排出的尾气不可避免会产生二噁英等有害气体，一方面对环境造成污染，另一方面造成能源的浪费。
发明内容
本申请的目的在于提供一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法及系统，该方法对碳化炉内的温度进行控制，使得生活垃圾热解温度在预设的预制范围内，避免产生二噁英等有害气体，提高生活垃圾的热解效率，保护环境，节约能源。
为达到上述目的，本申请提供一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，该方法包括：
在预设的时间段内，采集生活垃圾热解过程中碳化炉排出的烟气数据和灰渣数据；
根据采集的烟气数据和灰渣数据，计算预设时间段内碳化炉的热量损失值；
依据计算的热量损失值，在相应预设时间段的最后一时刻开始向碳化炉内输入与计算的热量损失值相等的热量；
其中，回收碳化炉排放的烟气中的热量，用于输入碳化炉。
如上的，其中，控制碳化炉的温度在180度-230度之间，控制碳化炉内为无氧环境。
如上的，其中，烟气数据包括预设时间段内烟气的总量、排出烟气的流速和排出烟气的温度；灰渣数据包括排出灰渣的总量、排出灰渣的温度和排出灰渣的速度。
如上的，其中，热量损失值的计算公式为：
QS＝Eh+Ey+Er；
其中，QS表示热量损失值；Eh表示灰渣热量损失值；Ey表示排烟热量损失值；Er表示碳化炉炉体散热损失值。
如上的，其中，灰渣热量损失值的计算公式为：
其中，Uh表示排出灰渣的总量；Ch表示排出灰渣的比热；Th表示排出灰渣的温度；Tshi表示环境温度；Sn表示排出灰渣的速度。
如上的，其中，排烟热量损失值的计算公式为:
其中，Ly表示排出烟气的总量；Sy表示排出烟气的流速；Cy表示排出烟气的比热；TChu表示排出烟气的温度；Tshi表示环境温度。
如上的，其中，碳化炉炉体散热损失值的计算公式为：
其中，Al表示炉体的表面积；Kl表示炉体的传热系数；Tl表示炉体的温度；Tshi表示环境温度；Bl表示炉体的厚度。
如上的，其中，所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，还包括:
在生活垃圾的热解过程中，依据碳化炉内的火焰数据自动控制碳化炉内炉排动作。
如上的，其中，自动控制碳化炉内炉排动作的方法包括：
获取生活垃圾热解过程中碳化炉内的火焰数据；
根据火焰数据，计算火焰旺盛值；
将火焰旺盛值与预设的炉排动作值进行比较，若火焰旺盛值小于炉排动作值，则控制系统自动控制炉排动作，否则，炉排不动作。
本申请还提供一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制系统，该系统包括：
采集模块，用于在预设的时间段内，采集生活垃圾热解过程中碳化炉排出的烟气数据和灰渣数据；
计算模块，用于根据采集的烟气数据和灰渣数据，计算预设时间段内碳化炉的热量损失值；
热量输入模块，依据计算的热量损失值，在相应预设时间段的最后一时刻开始向碳化炉内输入与计算的热量损失值相等的热量；
热量回收模块，回收碳化炉排放的烟气中的热量，用于通过热量输入模块输入碳化炉。
本申请实现的有益效果如下：
(1)本申请对生活垃圾热解过程中碳化炉内的热量损失值进行计算，根据碳化炉的热量损失值向碳化炉内输入热量，精确控制碳化炉内的温度，使得生活垃圾热解的过程中温度维持在预设的温度范围内，避免生活垃圾在热解的过程中温度过高造成产生有害气体或者生活垃圾在热解的过程中温度过低导致生活垃圾热解效率低下的问题产生。
(2)本申请对生活垃圾进行热解，对产生的热解气进行无害化处理，不产生有害物质，防止对环境造成污染，保护环境，对生活垃圾进行热解后收集产生的热量，并且对热解气的热量进行回收，节约能源。
(3)本申请在生活垃圾热解的过程中，根据生活垃圾热解过程中火焰旺盛值的大小，自动控制炉排动作，提高了生活垃圾的热解效率，使生活垃圾热解完全。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法的流程图。
图2为本申请实施例的自动控制碳化炉内炉排动作的方法的流程图。
图3为本申请实施例的对碳化炉排出的烟气中的SO2气体进行净化处理的方法的流程图。
图4为本申请实施例的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制系统的结构示意图。
附图标记：10-采集模块；20-计算模块；30-热量输入模块；40-热量回收模块；50-炉排控制模块；100-碳化炉的控制系统。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
如图1所示，本申请提供一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，该方法包括如下步骤:
步骤S1，在预设的时间段内，采集生活垃圾热解过程中碳化炉排出的烟气数据和灰渣数据。
其中，烟气数据包括预设时间段内烟气的总量、排出烟气的流速和排出烟气的温度；灰渣数据包括排出灰渣的总量、排出灰渣的温度和排出灰渣的速度。
根据本发明的一个具体实施例，将碳化炉的温度升温至预设的温度，对生活垃圾进行热解。
具体的，将碳化炉的温度升温至180度-230度之间。
根据本发明的一个具体实施例，生活垃圾热解的过程中，采用多点监控的方式实时监控碳化炉的温度，控制碳化炉的温度在180度-230度之间，并且实时监控碳化炉内的氧气含量，控制碳化炉内为无氧环境，控制碳化炉为密封状态。
步骤S2，根据采集的烟气数据和灰渣数据，计算预设时间段内碳化炉的热量损失值。
具体的，在生活垃圾热解的过程中，预设多个时间段，每个时间段之间间隔开一定的时间，例如，每个时间段间隔开0.5-3分钟，针对每个时间段内碳化炉的热量损失值进行计算，并在该计算热量损失值的时间段结束后的相邻两个时间段间隔开的时间内对碳化炉的热量进行补偿，也即在该计算热量损失值的时间段最后一时刻开始对碳化炉进行热量补偿。
具体的，计算生活垃圾热解的过程中预设时间段内碳化炉的热量损失值方法如下。
具体的，热量损失值的计算公式为：
QS＝Eh+Ey+Er；
其中，QS表示热量损失值；Eh表示灰渣热量损失值；Ey表示排烟热量损失值；Er表示碳化炉炉体散热损失值。
排烟热量损失值的计算公式为:
其中，Ly表示排出烟气的总量；Sy表示排出烟气的流速；Cy表示排出烟气的比热；TChu表示排出烟气的温度；Tshi表示环境温度。
灰渣热量损失值的计算公式为：
其中，Uh表示排出灰渣的总量；Ch表示排出灰渣的比热；Th表示排出灰渣的温度；Tshi表示环境温度；Sn表示排出灰渣的速度。
碳化炉炉体散热损失值的计算公式为：
其中，Al表示炉体的表面积；Kl表示炉体的传热系数；Tl表示炉体的温度；Tshi表示环境温度；Bl表示炉体的厚度。
步骤S3，依据计算的热量损失值，在相应预设时间段的最后一时刻开始向碳化炉内输入与计算的热量损失值相等的热量。
根据计算的热量损失值，在相应预设时间段的最后一时刻开始向碳化炉内输入与计算的热量损失值相等的热量。
具体的，每计算完一次热量损失值，对碳化炉进行一次热量的输入。
具体的，通过加热的方式向碳化炉内进行热量的输入。
步骤S4，在生活垃圾的热解过程中，自动控制碳化炉内炉排动作，以促进生活垃圾热解，提高热解效率，使生活垃圾更充分的热解。
如图2所示，自动控制碳化炉内炉排动作的方法包括如下子步骤：
步骤S410，获取生活垃圾热解过程中碳化炉内的火焰数据。
其中，火焰数据包括火焰面积、火焰亮度、火焰振幅和火焰强度。
根据本发明的一个具体实施例，图像采集装置采集碳化炉内生活垃圾暴露出来一面的火焰检测图像。根据火焰检测图像计算火焰面积和火焰亮度。提取火焰检测图像中的火焰区域，计算火焰区域的火焰面积。
具体的，火焰面积计算公式为：
Ah＝n·AI；
其中，Ah表示火焰面积；n表示火焰区域像素点的总个数；AI表示单个像素点的面积。
火焰亮度计算公式为：
Lh＝0.299R+0.587G+0.144B；
其中，Lh表示火焰亮度；R表示火焰检测图像的红色分量值；G表示火焰检测图像的绿色分量值；B表示火焰检测图像的蓝色分量值。
根据本发明的一个具体实施例，红外传感器采集火焰信号，根据火焰信号获得火焰强度Qh和火焰振幅Zh。
步骤S420，根据火焰数据，计算火焰旺盛值。
火焰旺盛值的计算公式为：
其中，Yh表示火焰旺盛值；Ah表示火焰面积；Aj表示火焰检测图像的面积；Lh表示火焰亮度；L0表示预设的标准火焰亮度；Qh表示火焰强度；Q0表示预设的标准火焰强度；e为常数，e等于2.718；Zh表示火焰振幅。
步骤S430，将火焰旺盛值与预设的炉排动作值进行比较，若火焰旺盛值小于炉排动作值，则控制系统自动控制炉排动作，否则，炉排不动作。
具体的，随着碳化炉上层的生活垃圾热解的越完全，其火焰的旺盛值逐渐变小，碳化炉底层的生活垃圾还未完全热解，因此，需要控制炉排动作，使得底层的生活垃圾露出而热解，当火焰的旺盛值减小至预设的炉排动作值，则炉排动作。
碳化炉内的多排炉排依次动作可以有效搅动垃圾，促进新进和未燃烧的垃圾暴露出来进行燃烧。其中，炉排的类型包括滑动炉排和摆动炉排。滑动炉排推动垃圾向前运动并决定垃圾层厚度和停留时间。摆动炉排起到搅动垃圾层的作用。
如图3所示，根据本发明的一个具体实施例，对碳化炉排出的烟气中的SO2气体进行净化处理的方法如下：
步骤S510，检测碳化炉排放烟气中SO2(二氧化硫气体)气体的含量。
步骤S520，根据检测到的SO2气体的含量、预设SO2气体排放标准值和允许偏差等级计算中和剂用量调剂值。中和剂与烟气中SO2气体进行中和作用。
具体的，中和剂用量调节值的计算方法如下：
其中，ZH表示中和剂用量调节值；Sso2表示烟气中SO2气体的含量；Syu表示预设SO2气体排放标准值；De表示允许偏差等级。
步骤S530，根据中和剂用量调节值调节投入净化装置中(例如：半干法脱酸装置)中和剂的用量(例如：石灰浆液用量)，进而调节排放烟气中所含SO2气体的量，使得SO2气体的排放量符合排放标准。具体的，若中和剂用量调节值为正数，则增加与计算的中和剂用量调节值相等量的石灰浆液；若中和剂用量调节值为负数，则减少与计算的中和剂用量调节值相等量的石灰浆液。
根据本发明的一个具体实施例，对净化处理后排放的烟气进行有害气体实时监控。
具体的，监控净化处理后排放的烟气中的CO、SO2、NOX的含量是否超标。使烟气排放达到国家规定标准，实现无害化处理。
实施例二
如图4所示，本申请还提供一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制系统100，该系统包括：
采集模块10，用于在预设的时间段内，采集生活垃圾热解过程中碳化炉排出的烟气数据和灰渣数据；
计算模块20，用于根据采集的烟气数据和灰渣数据，计算预设时间段内碳化炉的热量损失值；
热量输入模块30，依据计算的热量损失值，在相应预设时间段的最后一时刻开始向碳化炉内输入与计算的热量损失值相等的热量；
一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制系统100，还包括，热量回收模块40，用于回收碳化炉排放的烟气中的热量，用于通过热量输入模块30输入碳化炉，即热量回收模块40将热量传输给热量输入模块30，热量输入模块30将热量输入到碳化炉内。
炉排控制模块50，用于在生活垃圾的热解过程中，自动控制碳化炉内炉排动作。
本申请实现的有益效果如下：
(1)本申请对生活垃圾热解过程中碳化炉内的热量损失值进行计算，根据碳化炉的热量损失值向碳化炉内输入热量，精确控制碳化炉内的温度，使得生活垃圾热解的过程中温度维持在预设的温度范围内，避免生活垃圾在热解的过程中温度过高造成产生有害气体或者生活垃圾在热解的过程中温度过低导致生活垃圾热解效率低下的问题产生。
(2)本申请对生活垃圾进行热解，对产生的热解气进行无害化处理，不产生有害物质，防止对环境造成污染，保护环境，对生活垃圾进行热解后收集产生的热量，并且对热解气的热量进行回收，节约能源。
(3)本申请在生活垃圾热解的过程中，根据生活垃圾热解过程中火焰旺盛值的大小，自动控制炉排动作，提高了生活垃圾的热解效率，使生活垃圾热解完全。
上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，该方法包括：
在预设的时间段内，采集生活垃圾热解过程中碳化炉排出的烟气数据和灰渣数据；
根据采集的烟气数据和灰渣数据，计算预设时间段内碳化炉的热量损失值；
依据计算的热量损失值，在相应预设时间段的最后一时刻开始向碳化炉内输入与计算的热量损失值相等的热量；
其中，回收碳化炉排放的烟气中的热量，用于输入碳化炉。
2.根据权利要求1所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，控制碳化炉的温度在180度-230度之间，控制碳化炉内为无氧环境。
3.根据权利要求1所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，烟气数据包括预设时间段内烟气的总量、排出烟气的流速和排出烟气的温度；灰渣数据包括排出灰渣的总量、排出灰渣的温度和排出灰渣的速度。
4.根据权利要求1所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，热量损失值的计算公式为：
QS＝Eh+Ey+Er；
其中，QS表示热量损失值；Eh表示灰渣热量损失值；Ey表示排烟热量损失值；Er表示碳化炉炉体散热损失值。
5.根据权利要求4所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，灰渣热量损失值的计算公式为：
其中,Eh表示灰渣热量损失值，Uh表示排出灰渣的总量；Ch表示排出灰渣的比热；Th表示排出灰渣的温度；Tshi表示环境温度；Sn表示排出灰渣的速度。
6.根据权利要求4所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，排烟热量损失值的计算公式为:
其中,Ey表示排烟热量损失值，Ly表示排出烟气的总量；Sy表示排出烟气的流速；Cy表示排出烟气的比热；TChu表示排出烟气的温度；Tshi表示环境温度。
7.根据权利要求4所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，碳化炉炉体散热损失值的计算公式为：
其中,Er表示碳化炉炉体散热损失值，Al表示炉体的表面积；Kl表示炉体的传热系数；Tl表示炉体的温度；Tshi表示环境温度；Bl表示炉体的厚度。
8.根据权利要求1所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，还包括:
在生活垃圾的热解过程中，依据碳化炉内的火焰数据自动控制碳化炉内炉排动作。
9.根据权利要求8所述的用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制方法，其特征在于，自动控制碳化炉内炉排动作的方法包括：
获取生活垃圾热解过程中碳化炉内的火焰数据；
根据火焰数据，计算火焰旺盛值；
将火焰旺盛值与预设的炉排动作值进行比较，若火焰旺盛值小于炉排动作值，则控制系统自动控制炉排动作，否则，炉排不动作。
10.一种用于生活垃圾热解处理的碳化炉的控制系统，其特征在于，该系统包括：
采集模块，用于在预设的时间段内，采集生活垃圾热解过程中碳化炉排出的烟气数据和灰渣数据；
计算模块，用于根据采集的烟气数据和灰渣数据，计算预设时间段内碳化炉的热量损失值；
热量输入模块，依据计算的热量损失值，在相应预设时间段的最后一时刻开始向碳化炉内输入与计算的热量损失值相等的热量；
热量回收模块，回收碳化炉排放的烟气中的热量，用于通过热量输入模块输入碳化炉。
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|---|---|---|---|---|
| CN112628742A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-04-09 | 上海智迭科技有限公司 | 一种不锈钢研磨渣无害化处理方法及其应用 |
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2020
- 2020-06-28 CN CN202010597539.5A patent/CN111692594B/zh active Active
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