CN113776067A - 一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法、装置及系统，该控制方法包括自动启炉程序和自动智能焚烧控制程序的执行；在自动启炉程序的执行前，根据回转窑炉膛温度作出是否执行的判断，执行自动启炉程序时，通过控制相应的辅助比例燃烧器和鼓风设备及引风机的配合，完成启炉程序；自动智能焚烧控制程序包括用以分别调整回转窑炉膛温度、二燃室温度、二燃室出口氧含量以及回转窑炉膛负压的子程序。危险废物智能焚烧控制装置用于所述控制方法的实施，危险废物智能焚烧控制系统包括危险废物智能焚烧控制装置和监控系统以及PLC系统。本发明可降低操作人员的劳动强度，避免二次污染的产生，提高危险废物焚烧处理的自动化水平。

Description

一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法、装置及系统

技术领域

本发明属于危险废物处置领域，具体涉及一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法、控制装置及控制系统。

背景技术

随着工业技术的快速发展，人类产生的废弃物也越来越多，废弃物对人类和环境产生了很大的不利影响。其中特别是危险废物对人类和环境产生了很大的伤害。因此，危险废物的无害化、减量化、资源化处置，显得尤为紧迫和重要。回转窑危险废物焚烧技术是一种应用很广泛的技术。

为了保证危险废物的良好焚烧，避免二次污染，具有高技术水平的回转窑用危险废物智能焚烧控制装置是基础。

现有技术对于危险废物的焚烧的控制，一般来说是通过上位机+下位机的方式。上位机是监控系统，下位机是PLC系统。PLC系统接入进料、鼓风、回转窑和引风机的变频器，并接入炉膛温度、炉膛负压和回转窑出口的氧含量等参数。PLC通过以太网和监控系统通讯。操作人员通过监控系统可以监视焚烧状态，也可以控制电机、阀门等设备，来控制危险废物的焚烧。

现有技术对于焚烧参数的控制，一般通过操作人员手动对于监控系统的操作实现相关设备运行，来实现的，或者通过操作人员操作+控制系统PID控制等技术手段，实现半自动焚烧控制。这样的控制技术，对于操作人员来说，劳动强度很大，且控制水平低，容易导致燃烧不稳定，产生二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法、控制装置及控制系统，以降低操作人员的劳动强度，避免二次污染的产生，提高危险废物焚烧处理的自动化水平。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，由温度检测装置对回转窑炉膛温度进行检测，根据检测的回转窑炉膛温度与启动温度范围的大小关系，执行相应的程序：

（1）当检测的回转窑炉膛温度低于启动温度范围的下限值时，执行自动启炉程序；

所述自动启炉程序中，首先，如果回转窑炉膛温度小于250℃，则回转窑窑体低速旋转，同时回转窑辅助比例燃烧器、二燃室辅助比例燃烧器点燃大火，当回转窑炉膛温度上升到250℃时，通过一次鼓风设备、二次鼓风设备分别向回转窑炉膛和二燃室鼓风，同时运行引风机，当回转窑炉膛温度到达启动温度范围时，完成自动启炉过程；

（2）当检测的回转窑炉膛温度处于启动温度范围内或高于启动温度范围的上限时，执行自动智能焚烧控制程序；

所述自动智能焚烧控制程序包括用以分别调整回转窑炉膛温度、二燃室温度、二燃室出口氧含量以及回转窑炉膛负压的子程序，具体的子程序如下：

（2-1）回转窑炉温控制子程序：当检测的回转窑炉膛实际温度低于设定的工作炉温范围时，回转窑的进料设备开启增加物料的进料量，一次鼓风设备增加对回转窑的鼓风量，提高回转窑炉膛温度到设定温度范围内；当检测的回转窑炉膛实际温度高于设定炉温范围时，减少回转窑的进料量和鼓风量，以使回转窑炉膛温度降到设定温度范围内；

（2-2）二燃室温度控制子程序：当二燃室的实际温度低于设定的温度范围下限值时，通过二燃室辅助比例燃烧器点火使二燃室的实际温度增加到设定的温度范围内；当二燃室的实际温度高于设定的温度范围的上限值时，减少回转窑的进料量，并减少二次鼓风设备的鼓风量，以使二燃室的实际温度降到设定的温度范围内；

（2-3）氧含量控制子程序：当二燃室出口氧含量低于设定范围下限时，降低回转窑旋转速度，同时一次鼓风设备增加对回转窑的鼓风量，使氧含量上升到设定范围内；当二燃室出口氧含量高于设定范围上限时，提高回转窑旋转速度，同时一次鼓风设备减少对回转窑的鼓风量；使氧含量降低到设定范围内；

（2-4）炉膛负压控制子程序：当回转窑炉膛负压减小到设定范围以外时，通过增加引风机的工作频率，使回转窑炉膛负压降至设定范围内；当回转窑炉膛负压增大到设定范围以外时，通过降低引风机的工作频率，使回转窑炉膛负压升至设定范围内。

所述启动温度范围为650℃-750℃。

对回转窑设定的工作炉温范围为850℃～1000℃。

当增加回转窑进料量和鼓风量仍不能使回转窑炉膛温度升到设定温度范围内时，开启回转窑辅助比例燃烧器。

对于二燃室，其设定的温度范围为1100℃～1200℃。

二燃室出口氧含量的设定范围为6%～10%。

当降低回转窑转速和增加回转窑的鼓风量不能将二燃室的氧含量升至设定范围时，增加二次鼓风设备对二燃室的鼓风量；当增加回转窑转速和降低回转窑鼓风量不能将二燃室的氧含量降至设定范围时，减少二次鼓风设备的鼓风量。

回转窑炉膛负压的设定范围为-150 KPa～-50Kpa。

一种回转窑用危险废物智能焚烧控制装置，用于以上所述的危险废物智能焚烧控制方法的实施。废物智能焚烧控制装置包括CPU、通讯模块、焚烧相关仪表A/D模块、焚烧相关设备驱动模块、程序存储模块和数据存储模块，其中通讯模块用于和PLC系统建立通讯联系，焚烧相关仪表A/D模块的端子用于和PLC系统中与焚烧相关仪表对应的接线连接，焚烧相关设备驱动模块的端子用于和PLC系统中与焚烧相关设备对应的接线连接。

一种回转窑用危险废物智能焚烧控制系统，包括监控系统和PLC系统，还包括所述的危险废物智能焚烧控制装置。

本发明的有益效果是：本发明所提出的智能焚烧控制装置成本低，可靠性高，可以使危险废物在回转窑内保持一个良好的焚烧状态，使焚烧连续正常进行，比传统危废焚烧的手动模式或操作人员操作+控制系统PID控制的方式，减小了操作人员的劳动强度，有效的避免了二次污染的产生，同时也提高了自动化水平。如此推广，对危险废物焚烧行业自动化水平的提高，也有很好的促进作用。

本发明给出的方案不仅可以直接应用于危险废物回转窑焚烧处理的新建项目，还可以用于已建项目的改造。

附图说明

图1为本发明所述回转窑用危险废物智能焚烧控制方法的流程图。

图2为本发明所述回转窑用危险废物智能焚烧控制装置的结构原理图。

图3为现有技术中回转窑用危险废物焚烧控制系统的结构原理图。

图4为本发明所述回转窑用危险废物智能焚烧控制系统的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

实施例1：回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，在实施前，必须已完成回转窑和二燃室的烘炉过程、危废焚烧工艺线设备单机试车过程及无负荷联动试车过程。

首先，智能焚烧控制装置依靠相应的温度检测装置进行回转窑炉膛温度和二燃室温度检测，当回转窑炉膛温度低于其启动温度范围的下限时，智能焚烧控制装置执行自动启炉程序，当回转窑炉膛温度处于启动温度范围内或高于启动温度范围的上限时，智能焚烧控制装置执行自动智能焚烧控制程序。

所述的启动温度范围650℃-750℃。

自动启炉程序：首先，如果回转窑炉膛温度小于250℃，智能焚烧控制装置驱动回转窑主电机运行，使回转窑低速（0.2r/min）旋转；同时给回转窑辅助比例燃烧器、二燃室辅助比例燃烧器发出点大火命令，回转窑辅助比例燃烧器、二燃室辅助比例燃烧器点燃大火。回转窑炉膛温度和二燃室温度随着燃烧器的燃烧，温度逐渐上升。当回转窑炉膛温度温度上升到250℃时，智能焚烧控制装置发出命令，驱动一次鼓风设备、二次鼓风设备分别向回转窑炉膛和二燃室鼓风，同时驱动引风机运行。当回转窑炉温到达650℃-750℃时，完成自动启炉过程。

在自动启动程序中，如果回转窑炉膛温度大于或等于250℃，在回转窑窑体低速旋转过程中，无需开启回转窑辅助比例燃烧器、二燃室辅助比例燃烧器，而是直接开启一次鼓风设备、二次鼓风设备和引风机，同样的，当回转窑炉温到达650℃-750℃时，完成自动启炉过程。

在自动智能焚烧控制程序启动后，物料投入回转窑可以自持燃烧时，就可以关闭回转窑辅助比例燃烧器、二燃室辅助比例燃烧器。如果物料热值无法达到处理工艺的要求，可以根据实际情况打开回转窑辅助比例燃烧器和二燃室辅助比例燃烧器到合适的比例，以满足工艺要求。

自动智能焚烧控制程序分别对回转窑炉膛温度、二燃室温度，二燃室出口氧含量，回转窑炉膛负压范围或数值进行判断，根据判断规则，执行相应的子程序。具体来说，如下描述。

1、回转窑炉温控制子程序：

（1）当实际回转窑炉膛温度低于设定的工作温度范围850℃～1000℃时，智能焚烧控制装置增加进料设备对回转窑的物料供给量，为了保证燃烧处于合理的空燃比范围，同时增加一次鼓风设备的鼓风量，使得回转窑的实际炉温增加到设定温度范围以内；如果经过以上过程温度仍不能升高到所要求的的温度范围，智能焚烧控制装置进一步打开回转窑辅助比例燃烧器，使实际炉温增加到设定温度范围。

（2）当实际回转窑炉膛温度高于设定的工作温度范围850℃～1000℃时，智能焚烧控制装置减少回转窑的进料量，为保证燃烧处于合理的空燃比范围，同时减少一次鼓风设备的鼓风量，以使回转窑炉膛温度降到设定的工作温度范围内。

其中，合适的空燃比范围由进料设备的物料供给量根据燃烧的物料平衡计算得出，并在此基础上加上上下限，上下限一般根据工艺要求设置，如可以设置为±0.5。通常情况下空燃比范围设定为6-9，即每焚烧1kg危废大概需要6至9标方的空气。

2、二燃室温度控制子程序：

（1）当二燃室的实际温度低于设定的温度范围1100℃～1200℃的下限值时，智能焚烧控制装置打开二燃室辅助比例燃烧器，使二燃室的实际温度增加到设定的温度范围内。

（2）当二燃室的实际温度高于设定的温度范围1100℃～1200℃的上限值时，智能焚烧控制装置减少进料设备对回转窑的进料量，为保证燃烧处于合理的空燃比范围，同时减少二次鼓风设备的鼓风量，以使二燃室的实际温度降到设定的温度范围内。

3、氧含量控制子程序：

（1）当二燃室出口氧含量低于设定范围6%～10%的下限时，智能焚烧控制装置驱动回转窑主电机变频器减小回转窑的旋转速度，同时使一次鼓风设备增加对回转窑的鼓风量，使氧含量上升到设定范围内，且物料在窑体内合理燃烧，在此过程还要保证燃烧处于合理的空燃比范围。若经过以上步骤，二燃室氧含量仍不能升高到设定范围时，智能焚烧控制装置增加二次鼓风设备的鼓风量，使氧含量上升到设定范围内。

（2）二燃室出口氧含量的期望值为8%，当二燃室出口氧含量高于设定范围6%～10%上限时，智能焚烧控制装置驱动回转窑主电机变频器增大回转窑的旋转速度（转速限定在0.1～1.1r/min），同时一次鼓风设备减少对回转窑的鼓风量，使物料在窑体内充分燃烧，保证氧含量降低到设定范围内。若经过以上步骤，氧含量仍不能下降到设定范围时，减少二次鼓风设备的鼓风量，使氧含量下降到设定范围内。

4、炉膛负压控制子程序：

由于引风机在工艺段末端，回转窑在首端，引风风量发生变化时，需经过一段时间，炉膛负压才发生变化，故把引风机引风量的变化量作为前馈信号引入控制器，作为炉膛负压调节的辅助参量。

（1）当回转窑炉膛负压减小到设定范围-150KPa～-50Kpa以外，甚至出现正压时，智能焚烧控制装置结合引风机引风量的变化量，增加引风机的工作频率，使回转窑炉膛负压降至设定范围内；

（2）当回转窑炉膛负压增大到设定范围以外时，智能焚烧控制装置结合引风机引风量的变化量，降低引风机的工作频率，使回转窑炉膛负压升至设定范围内。

实施例2：一种回转窑用危险废物智能焚烧控制装置，用于实施例1所述的危险废物智能焚烧控制方法的实施。如图2所示，智能焚烧控制装置包括CPU、通讯模块、焚烧相关仪表A/D模块、焚烧相关设备驱动模块、程序存储模块和数据存储模块，其中通讯模块用于和PLC系统建立通讯联系，焚烧相关仪表A/D模块的端子用于和PLC系统中与焚烧相关仪表对应的接线连接，焚烧相关设备驱动模块的端子用于和PLC系统中与焚烧相关设备对应的接线连接。

实施例3：一种回转窑用危险废物智能焚烧控制系统，包括监控系统和PLC系统，还包括实施例2所述的危险废物智能焚烧控制装置。

实施例4：本发明提出的智能焚烧控制装置，不仅在新建项目上的实施简单，在已建项目的改造上的实施也很简单。由于在新建项目上的实施相对简单，这里以改造项目为例来说明。

改造前，回转窑用危险废物智能焚烧控制系统采用实施例3的结构，如图3所示，PLC系统以太网和监控系统通讯，PLC系统接入焚烧相关设备、焚烧相关仪表、其他设备和其他仪表。

焚烧相关设备包括：进料设备（包括变频螺旋输送机等可以连续改变给料量的形式，但不限于此形式），一次鼓风设备（包括变频鼓风机或者可以连续改变风量的调节阀，向回转窑炉膛内鼓风），二次鼓风设备（包括变频鼓风机或者可以连续改变风量的调节阀，向二燃室鼓风），回转窑辅助比例燃烧器，二燃室辅助比例燃烧器，回转窑主电机变频器，引风机变频器等。

焚烧相关仪表包括：炉膛温度测量仪表、炉膛负压测量仪表、二燃室出口氧含量分析仪、引风机引风流量仪表等设备。

其他设备包括：出渣机、洗涤离心泵、系统冷却水泵、石灰圆盘给料机、活性炭圆盘给料机、螺杆空压机等。其他仪表包括：急冷塔进口烟气温度仪表、急冷塔出口烟气温度仪表、布袋除尘器进口温度仪表、布袋除尘器出口温度仪表、布袋除尘器进出口烟气压差仪表、引风机进口温度仪表等。

操作人员通过监控系统可以监视焚烧状态，也可以控制电机、阀门等设备，来控制危险废物的焚烧。

进行改造时，从硬件上，先找出PLC系统所连接的焚烧相关设备和焚烧相关仪表的接线，接到智能焚烧控制装置的对应端子上，然后把智能焚烧控制装置的RS485通讯接口通过数据线接到PLC系统中，硬件改造后如图4所示。

从软件上，解除原有监控系统对焚烧相关设备的监控和对焚烧相关仪表参数的监视，并通过智能焚烧控制装置的通讯，把相关数据传递到PLC系统中。另外在PLC系统和智能焚烧控制装置之间增加实现智能焚烧控制手自动投切、报警等必要的参数。

这样即完成了智能焚烧控制装置的设置，并在危险废物焚烧过程中投入运行，实现智能焚烧控制功能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，其特征在于，由温度检测装置对回转窑炉膛温度进行检测，根据检测的回转窑炉膛温度与启动温度范围的大小关系执行相应的程序：

（1）当检测的回转窑炉膛温度低于启动温度范围的下限值时，执行自动启炉程序；

所述自动启炉程序中，首先，如果回转窑炉膛温度小于250℃，则回转窑窑体低速旋转，同时回转窑辅助比例燃烧器、二燃室辅助比例燃烧器点燃大火，当回转窑炉膛温度上升到250℃时，通过一次鼓风设备、二次鼓风设备分别向回转窑炉膛和二燃室鼓风，同时运行引风机，当回转窑炉膛温度到达启动温度范围时，完成自动启炉过程；

（2）当检测的回转窑炉膛温度处于启动温度范围内或高于启动温度范围的上限时，执行自动智能焚烧控制程序；

所述自动智能焚烧控制程序包括用以分别调整回转窑炉膛温度、二燃室温度、二燃室出口氧含量以及回转窑炉膛负压的子程序，具体的子程序如下：

（2-1）回转窑炉温控制子程序：当检测的回转窑炉膛实际温度低于设定的工作炉温范围时，回转窑的进料设备开启增加物料的进料量，一次鼓风设备增加对回转窑的鼓风量，提高回转窑炉膛温度到设定温度范围内；当检测的回转窑炉膛实际温度高于设定炉温范围时，减少回转窑的进料量和鼓风量，以使回转窑炉膛温度降到设定温度范围内；

（2-2）二燃室温度控制子程序：当二燃室的实际温度低于设定的温度范围下限值时，通过二燃室辅助比例燃烧器点火使二燃室的实际温度增加到设定的温度范围内；当二燃室的实际温度高于设定的温度范围的上限值时，减少回转窑的进料量，并减少二次鼓风设备的鼓风量，以使二燃室的实际温度降到设定的温度范围内；

（2-3）氧含量控制子程序：当二燃室出口氧含量低于设定范围下限时，降低回转窑旋转速度，同时一次鼓风设备增加对回转窑的鼓风量，使氧含量上升到设定范围内；当二燃室出口氧含量高于设定范围上限时，提高回转窑旋转速度，同时一次鼓风设备减少对回转窑的鼓风量；使氧含量降低到设定范围内；

（2-4）炉膛负压控制子程序：当回转窑炉膛负压减小到设定范围以外时，通过增加引风机的工作频率，使回转窑炉膛负压降至设定范围内；当回转窑炉膛负压增大到设定范围以外时，通过降低引风机的工作频率，使回转窑炉膛负压升至设定范围内。

2.根据权利要求1所述的一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，其特征在于，所述启动温度范围为650℃-750℃。

3.根据权利要求1所述的一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，其特征在于，对回转窑设定的工作炉温范围为850℃～1000℃。

4.根据权利要求1~3任一项所述的一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，其特征在于，当增加回转窑进料量和鼓风量仍不能使回转窑炉膛温度升到设定温度范围内时，开启回转窑辅助比例燃烧器。

5.根据权利要求1所述的一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，其特征在于，对于二燃室，其设定的温度范围为1100℃～1200℃。

6.根据权利要求1所述的一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，其特征在于，二燃室出口氧含量的设定范围为6%～10%。

7.根据权利要求5、6任一项所述的一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，其特征在于，当降低回转窑转速和增加回转窑的鼓风量不能将二燃室的氧含量升至设定范围时，增加二次鼓风设备对二燃室的鼓风量；当增加回转窑转速和降低回转窑鼓风量不能将二燃室的氧含量降至设定范围时，减少二次鼓风设备的鼓风量。

8.根据权利要求1所述的一种回转窑用危险废物智能焚烧控制方法，其特征在于，回转窑炉膛负压的设定范围为-150 KPa～-50Kpa。

9.一种回转窑用危险废物智能焚烧控制装置，用于权利要求1~8任一项所述的危险废物智能焚烧控制方法的实施，其特征在于，包括CPU、通讯模块、焚烧相关仪表A/D模块、焚烧相关设备驱动模块、程序存储模块和数据存储模块，其中通讯模块用于和PLC系统建立通讯联系，焚烧相关仪表A/D模块的端子用于和PLC系统中与焚烧相关仪表对应的接线连接，焚烧相关设备驱动模块的端子用于和PLC系统中与焚烧相关设备对应的接线连接。

10.一种回转窑用危险废物智能焚烧控制系统，包括监控系统和PLC系统，其特征在于，还包括如权利要求9所述的危险废物智能焚烧控制装置。

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