CN112183883A - 生活垃圾的焚烧热值预判方法、系统及焚烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生活垃圾的焚烧热值预判方法、预判系统和焚烧系统，属于垃圾焚烧技术领域，用于解决目前垃圾焚烧不稳定、排放不达标的技术问题，此方法包括步骤：1)获取生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度；2)根据发酵时间、实际排水总量和温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值。本发明具有操作简便、预判精度高、焚烧稳定且排放达标等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及垃圾焚烧技术领域，具体涉及一种生活垃圾的焚烧热值预判方法、系统及焚烧系统。
背景技术
国内很多城市目前面临着垃圾围城的困境，在城镇化过程中，城镇人口与日俱增，城镇垃圾增量较大。生活垃圾焚烧是目前解决城市垃圾围城最可行的方式，国家的政策以及市场的发展，生活垃圾焚烧发电都是未来的趋势。
相较于传统的燃煤电厂，生活垃圾焚烧面临的最大问题是燃料的不确定性。传统的燃煤电厂，煤炭的来源相对稳定，同时可以进行随车的抽检测量，燃料的热值相对稳定。而生活垃圾来自于城市生活的各个环节，在垃圾坑贮存发酵的时间又存在差异性，导致生活垃圾焚烧的燃料热值不稳定。生活垃圾热值的不稳定性，造成垃圾焚烧装置前端的热输入不稳定，最终导致生活垃圾焚烧的燃烧不稳定，燃烧状况不理想，比如炉温波动过大，炉渣灼减率偏高，或者烟气指标中CO等剧烈波动。上述一系列问题的根源都是垃圾热值的不确定性，这也导致了外界对生活垃圾焚烧的误解以及相关邻避效应的产生。
根据最新的国家环保政策，生活垃圾焚烧装置全年启停炉及故障情况下排放污染物的时间不得超过60小时，在此政策的倒逼下如何保证垃圾焚烧装置的稳定运行，以焚烧稳定保证后端烟气处理全年达标排放，成为了摆在各个生活垃圾焚烧电厂面前的客观问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简便、预判精度高的生活垃圾的焚烧热值预判方法、系统及焚烧系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种生活垃圾的焚烧热值预判方法，包括步骤：
1)获取生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度；
2)根据发酵时间、实际排水总量和温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值。
作为上述技术方案的进一步改进：
步骤2)的具体过程为：
取预设时间段内的温度平均值作为自变量X1，通过归纳法得到生活垃圾热值为R0＝A+K1×X1；其中A为常量，K1为常量；
根据实际排水总量L与理论排水总量B，得到热值修正值R6＝(L-B)×K2，其中K2为常量；理论排水总量B通过温度与排水量之间的关系得到，B＝C×X1+N，C和N均为常量；
根据发酵时间D得到热值修正值R5＝(D-n)×K10，其中n为标准发酵时间；
根据热值修正值R6和R5对预测的生活垃圾焚烧热值HV进行修正，修正后的焚烧热值HV＝R0+R5+R6＝A+K1×X1+(D-n)×K10+(L-B)×K2。
在步骤2)之后，根据每次抓取的生活垃圾的位置坐标对焚烧热值进行修正。
根据每次抓取的生活垃圾的位置坐标对焚烧热值进行修正的过程为：
取垃圾坑长度方向作为X坐标，取垃圾坑宽度方向作为Y坐标，垃圾坑深度方向作为坐标Z；其中X方向上垃圾热值较平均；Y方向上越靠近卸料门位置垃圾含水较多，热值会偏低，故修正值R1＝K3×Y-B1，其中B1为常量，K3为固定系数；
对于Z方向上垃圾热值，靠顶部和靠底部垃圾热值均偏低，靠中部垃圾热值较高，得到修正值R2的区间函数：
当0<z<5时，R2＝k4×Z；
当5<z<10时，R2＝K5×Z；
当10<z<15时，R2＝K6×Z；
当15<z时，R2＝K7×Z；
其中Z为抓取垃圾的深度坐标，K4、K5、K6、K7为固定系数。
在步骤2)之后，根据每次抓取的生活垃圾的密度对焚烧热值进行修正。
根据每次抓取的生活垃圾的密度对焚烧热值进行修正的过程为：
获取每次抓取的生活垃圾的体积V和质量M，得到生活垃圾密度p1＝M/V；
根据生活垃圾密度p1获取对应的焚烧热值修正值R3＝(p-p1)×K8，其中p为正常垃圾密度常量，K8为固定系数；
根据修正值R3对焚烧热值进行修正。
在步骤2)之后，根据每次抓取的生活垃圾的颜色对焚烧热值进行修正。
根据每次抓取的生活垃圾的颜色对焚烧热值进行修正的过程为：
获取每次抓取的生活垃圾的颜色深浅程度S；
根据颜色深浅程度S获取对应的焚烧热值修正值R4＝(S-C)×K9；
根据修正值R4对焚烧热值进行修正。
本发明还公开了一种生活垃圾的焚烧热值预判系统，包括：
获取模块，用于获取生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度；
预判模块，用于根据发酵时间、实际排水总量和温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值。
本发明进一步公开了一种生活垃圾的焚烧系统，包括
堆料区，用于生活垃圾的正式贮存区域；
渗滤液池，用于接收堆料区内生活垃圾脱除的水；
焚烧单元，用于对生活垃圾进行焚烧；
转移单元，用于将生活垃圾从堆料区转移至焚烧单元；
和如上所述的生活垃圾的焚烧热值预判系统。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值，便于后端垃圾处理稳定焚烧，使烟气达标排放；其预判方法操作简便且易于实现。
本发明将抓取垃圾的位置、含水量和颜色等作为修正因数，从而实现对上述预测结果的进一步修正，从而提高预测的精度；而且各修正因数的修正过程操作简便且易于实现。
本发明以垃圾坑为主要模型对象，建立垃圾坑生活垃圾堆放的三维空间模型，利用垃圾吊抓取系统精确定位各区域生活垃圾的物理空间地址，同时垃圾抓斗记忆每个物理地址的垃圾进坑时间，此时每个区域的生活垃圾以标准方块为单位在热值预判系统均获得一一对应的时空信息；垃圾焚烧热值预判系统会根据每个标准方块的进坑时间，自动计算该标准方块的发酵时间，根据当地天气的温湿度，雨雪情况，以及发酵期间的垃圾坑排水情况，进行参数修正，计算出相应标准方块内垃圾的实际热值，作为后端垃圾焚烧在抓取垃圾入炉时的一个可视化操作的依据，保证垃圾焚烧装置的稳定热输入。上述方案可推广至整个生活垃圾焚烧行业，成为其生产运行过程中一个新的控制手段。
附图说明
图1为本发明的方法在实施例的流程图。
图2为本发明的焚烧系统在实施例的方框图。
图中标号表示：1、焚烧单元；2、垃圾坑；3、卸料平台；4、垃圾运输车；5、卸料区；6、堆料区；7、垃圾吊；8、渗滤液池。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的生活垃圾的焚烧热值预判方法，包括步骤：
1)获取生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度；
2)根据发酵时间、实际排水总量和温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值。
本发明的生活垃圾的焚烧热值预判方法，通过生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值，便于后端垃圾处理稳定焚烧，使烟气达标排放；其预判方法操作简便且易于实现。
本实施例中，步骤2)的具体过程为：
取预设时间段(如前7天内)内的温度平均值作为自变量X1，通过归纳法得到生活垃圾热值为R0＝A+K1×X1；其中A为常量，K1为常量；
根据实际排水总量L与理论排水总量B，得到热值修正值R6＝(L-B)×K2，其中K2为常量；理论排水总量B通过温度与排水量之间的关系得到B＝C×X1+N，C和N均为常量；
根据发酵时间D得到热值修正值R5＝(D-n)×K10，其中n为标准发酵时间；其中发酵时间长短对垃圾热值起决定性作用，但由于垃圾堆垛的自行移动以及垃圾坑2内翻料与堆料操作的存在，无法用数学计量方式准确计算每抓垃圾的发酵时间，故取发酵时间n为常量5天，在受进厂垃圾量影响以及停炉检修阶段，发酵时间有改变时，可手动更改发酵时间对热值进行修正；
根据热值修正值R6和R5对预测的生活垃圾焚烧热值HV进行修正，修正后的焚烧热值HV＝R0+R5+R6＝A+K1×X1+(D-n)×K10+(L-B)×K2。
本实施例中，由于垃圾坑2不同坐标位置垃圾热值有所不同，故引入每次抓斗抓取垃圾时的位置坐标对热值进行修正，具体的修正的过程为：
取垃圾坑2长度方向作为X坐标，取垃圾坑2宽度方向作为Y坐标，垃圾坑2深度方向作为坐标Z；其中X方向上垃圾热值较平均；Y方向上越靠近卸料门位置垃圾含水较多，热值会偏低，故修正值R1＝K3×Y-B1，其中B1为常量，K3为固定系数；
对于Z方向上垃圾热值，靠顶部和靠底部垃圾热值均偏低，靠中部垃圾热值较高，得到修正值R2的区间函数：
当0<z<5时，R2＝k4×Z；
当5<z<10时，R2＝K5×Z；
当10<z<15时，R2＝K6×Z；
当15<z时，R2＝K7×Z；
其中Z为抓取垃圾的深度坐标，K4、K5、K6、K7为固定系数。当然，上述区间函数可根据实际情况进行适当调整。
本实施例中，当垃圾抓斗抓取含水量较高垃圾时会偏重，利用图像识别计算出抓斗每次抓取的垃圾体积，同时通过垃圾抓斗自带的称重单元得到每次抓取的垃圾重量，从而换算得到垃圾密度，根据每次抓取的生活垃圾的密度对焚烧热值进行修正，具体的修正过程为：
获取每次抓取的生活垃圾的体积V和质量M，得到生活垃圾密度p1＝M/V；
根据生活垃圾密度p1获取对应的焚烧热值修正值R3＝(p-p1)×K8，其中p为正常垃圾密度常量，K8为固定系数；
根据修正值R3对焚烧热值进行修正。
本实施例中，根据运行经验，垃圾颜色深浅可作为垃圾热值高低判断的依据之一，在引入图像识别得到每次抓取的生活垃圾的颜色深浅对焚烧热值进行修正，具体的修正过程为：
获取每次抓取的生活垃圾的颜色深浅程度S；
根据颜色深浅程度S获取对应的焚烧热值修正值R4＝(S-C)×K9；
根据修正值R4对焚烧热值进行修正。
综合上述各修正因素，得到每次抓取的垃圾热值估算为：
HV＝R0+R6+R1+R2+R3+R4+R5＝A+K1×X1+(L-B)×K2+K3×Y-B+K×Z+(p-M/V)×K8+(S-C)×K9+(D-5)×K10；
其中K根据Z值不同而取不同的K4、K5、K6、K7。
本发明还公开了一种生活垃圾的焚烧热值预判系统，包括：
获取模块，用于获取生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度；
预判模块，用于根据发酵时间、实际排水总量和温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值。
本发明的预判系统，用于执行如上所述的方法，同样具有如上方法所述的优点。
本发明进一步公开了一种生活垃圾的焚烧系统，包括
堆料区6，用于生活垃圾的正式贮存区域；
渗滤液池8，用于接收堆料区6内生活垃圾脱除的水；
焚烧单元1，用于对生活垃圾进行焚烧；
转移单元(如垃圾吊7)，用于将生活垃圾从堆料区6转移至焚烧单元1；
和如上所述的生活垃圾的焚烧热值预判系统。
进一步地，上述焚烧系统还包括卸料平台3，用于承载垃圾运输车4；垃圾运输车4，用于装运生活垃圾至垃圾坑2；卸料区5，用于新生活垃圾的临时贮存区域，不参与垃圾热值计算及后续垃圾焚烧。其中卸料区5与堆料区6共同组成垃圾坑2，用于生活垃圾的存放、脱水发酵。
具体地，上述堆料区6包括五个方块，其空间位置从左至右划分，生活垃圾在单独的方块区域进行脱水发酵，参与垃圾热值计算及后续垃圾焚烧。其中在堆料区6设置有流量计，以记录脱除的水总量(即流入渗滤液池8内的水总量)。另外在堆料区6的各个方块内设置温湿度计，用于记录生活垃圾进入对应堆料区6方块的温度；另外，也同时记录堆料区6各个方块内垃圾的发酵时间。在上述垃圾吊7上设有红外线探测装置，用于堆料区6内生活垃圾外形测量，计算堆料区6内的生活垃圾实际体积；最终通过温度、发酵时间、排水总量以及各修正系数，计算得出其发酵后进入垃圾焚烧装置前的垃圾热值，并联合信息系统在显示屏显示，作为垃圾焚烧在抓取垃圾入炉时的一个可视化操作的依据，保证垃圾焚烧的稳定热输入。
实际工作时，垃圾坑2正上方布置的垃圾吊7利用垃圾抓斗将卸料区5的生活垃圾倒送至堆料区6，该区域作为生活垃圾的正式贮存区域，堆料区6根据空间位置从左至右划为5个方块，生活垃圾在单独的方块区域脱水发酵，参与垃圾热值计算及后续垃圾焚烧，脱除的水为渗滤液进入渗滤液池8。生活垃圾经过脱水发酵，待垃圾热值预判系统判定合格的固体残渣利用垃圾吊7输送至垃圾焚烧单元1内焚烧发电；垃圾坑2内产生的臭气，通过风机输送至垃圾焚烧单元1，作为锅炉焚烧所需助燃空气进入锅炉焚烧。
本发明以垃圾坑2为主要模型对象，采用红外线探测技术，建立垃圾坑2生活垃圾堆放的三维空间模型。利用垃圾吊7抓取系统精确定位各区域生活垃圾的物理空间地址，同时垃圾抓斗记忆每个物理地址的垃圾进坑时间，此时每个区域的生活垃圾以标准方块为单位在热值预判系统均获得一一对应的时空信息。垃圾焚烧热值预判系统会根据每个标准方块的进坑时间，自动计算该标准方块的发酵时间，根据当地天气的温湿度，雨雪情况，以及发酵期间的垃圾坑2排水情况，进行参数修正，计算出相应标准方块内垃圾的实际热值，保证垃圾焚烧装置的稳定热输入，保证后端烟气处理全年达标排放。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法的步骤。本发明进一步公开了一种计算机设备，包括处理器和存储器，存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法的步骤。本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现各种功能。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它易失性固态存储器件等。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种生活垃圾的焚烧热值预判方法，其特征在于，包括步骤：
1)获取生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度；
2)根据发酵时间、实际排水总量和温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法，其特征在于，步骤2)的具体过程为：
取预设时间段内的温度平均值作为自变量X1，通过归纳法得到生活垃圾热值为R0＝A+K1×X1；其中A为常量，K1为常量；
根据实际排水总量L与理论排水总量B，得到热值修正值R6＝(L-B)×K2，其中K2为常量；理论排水总量B通过温度与排水量之间的关系得到，B＝C×X1+N，C和N均为常量；
根据发酵时间D得到热值修正值R5＝(D-n)×K10，其中n为标准发酵时间；
根据热值修正值R6和R5对预测的生活垃圾焚烧热值HV进行修正，修正后的焚烧热值HV＝R0+R5+R6＝A+K1×X1+(D-n)×K10+(L-B)×K2。
3.根据权利要求1或2所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法，其特征在于，在步骤2)之后，根据每次抓取的生活垃圾的位置坐标对焚烧热值进行修正。
4.根据权利要求3所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法，其特征在于，根据每次抓取的生活垃圾的位置坐标对焚烧热值进行修正的过程为：
取垃圾坑(2)长度方向作为X坐标，取垃圾坑(2)宽度方向作为Y坐标，垃圾坑(2)深度方向作为坐标Z；其中X方向上垃圾热值较平均；Y方向上越靠近卸料门位置垃圾含水较多，热值会偏低，故修正值R1＝K3×Y-B1，其中B1为常量，K3为固定系数；
对于Z方向上垃圾热值，靠顶部和靠底部垃圾热值均偏低，靠中部垃圾热值较高，得到修正值R2的区间函数：
当0<z<5时，R2＝k4×Z；
当5<z<10时，R2＝K5×Z；
当10<z<15时，R2＝K6×Z；
当15<z时，R2＝K7×Z；
其中Z为抓取垃圾的深度坐标，K4、K5、K6、K7为固定系数。
5.根据权利要求1或2所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法，其特征在于，在步骤2)之后，根据每次抓取的生活垃圾的密度对焚烧热值进行修正。
6.根据权利要求5所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法，其特征在于，根据每次抓取的生活垃圾的密度对焚烧热值进行修正的过程为：
获取每次抓取的生活垃圾的体积V和质量M，得到生活垃圾密度p1＝M/V；
根据生活垃圾密度p1获取对应的焚烧热值修正值R3＝(p-p1)×K8，其中p为正常垃圾密度常量，K8为固定系数；
根据修正值R3对焚烧热值进行修正。
7.根据权利要求1或2所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法，其特征在于，在步骤2)之后，根据每次抓取的生活垃圾的颜色对焚烧热值进行修正。
8.根据权利要求7所述的生活垃圾的焚烧热值预判方法，其特征在于，根据每次抓取的生活垃圾的颜色对焚烧热值进行修正的过程为：
获取每次抓取的生活垃圾的颜色深浅程度S；
根据颜色深浅程度S获取对应的焚烧热值修正值R4＝(S-C)×K9；
根据修正值R4对焚烧热值进行修正。
9.一种生活垃圾的焚烧热值预判系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取生活垃圾的发酵时间、发酵时间段的实际排水总量和预设时间段内的温度；
预判模块，用于根据发酵时间、实际排水总量和温度，预测得到生活垃圾的焚烧热值。
10.一种生活垃圾的焚烧系统，其特征在于，包括
堆料区(6)，用于生活垃圾的正式贮存区域；
渗滤液池(8)，用于接收堆料区(6)内生活垃圾脱除的水；
焚烧单元(1)，用于对生活垃圾进行焚烧；
转移单元，用于将生活垃圾从堆料区(6)转移至焚烧单元(1)；
和如权利要求9所述的生活垃圾的焚烧热值预判系统。
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