CN115614759A - 一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法和预警系统 - Google Patents

一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法和预警系统 Download PDF

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CN115614759A
CN115614759A CN202211300209.0A CN202211300209A CN115614759A CN 115614759 A CN115614759 A CN 115614759A CN 202211300209 A CN202211300209 A CN 202211300209A CN 115614759 A CN115614759 A CN 115614759A
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卢加伟
洪澄泱
谢颖诗
郭欣
谢冰
海景
史力争
范家荣
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50—Control or safety arrangements

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法和预警系统，该方法基于现有的自动监控的焚烧炉炉膛温度和一次风流量数据，通过计算处理获取焚烧炉膛相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差Td以及1小时温度均值Tave(1h)，上部断面测点温度的极差T1和中部断面测点温度的极差T2，以及相邻两个一次风流量均值Fave(Δt′)之间差值的绝对值Fd；并与各自的预设阈值进行比较，按照比较结果可分为A‑D四类预警，每类预警代表了不同的工况情况，可用于提示工厂采取相关措施预防污染物排放超标，该方法操作简单且无需取样检测，另外，本发明提供的预警系统基于现有自动监控数据进行计算处理判断排放超标风险并分类预警，数据获取方便，利于推广应用。

Description

一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法和预警系统
技术领域
本发明属于生活垃圾焚烧处理领域，更具体地，涉及一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法和预警系统。
背景技术
当前，我国垃圾焚烧规模不断扩大，行业由高速发展进一步向高质量发展推进。垃圾焚烧烟气中的常规污染物和二噁英类等特征污染物备受社会关注，而污染物的控制不仅需要有效的烟气净化设备和净化手段，也依赖于垃圾焚烧生产线的工况稳定。
当前生活垃圾焚烧发电行业已实现自动监测数据的“装、树、联”，且垃圾焚烧厂DCS中储存、实时传输和显示大量工况参数的自动监测数据，但许多垃圾焚烧厂在运行过程中，由于操作人员的专业水平参差不齐，存在对工况参数的波动变化敏感性不足，对后期的风险隐患不能及时判别的问题，不利于精准防控环境风险和垃圾焚烧厂的精细化管理。
同时，现有技术中往往需要采集生产过程中产生的烟气样品，经检测后才能判断二噁英类是否有排放超标的风险。因此，需要一套在现有DCS 系统自动监测数据基础上即可判断波动和风险的方法和系统，利于对焚烧炉的风险隐患进行识别、判断和预警。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法和预警系统，其目的在于基于DCS系统自动监测的焚烧炉温度和一次风流量数据，依据经验和对焚烧炉炉膛温度、一次风流量数据进行分析计算，将计算结果与对应预警值进行比较判断，并分类预警，由此解决现有技术中需检测烟气中污染物后才能判断是否有排放超标风险的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其包括以下步骤：
获取焚烧炉上部断面的多个测点温度T1i和中部断面的多个测点温度 T2i，计算焚烧炉单位时间温度和时间Δt内温度均值Tave(Δt)以及相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差Td、上部断面测点温度的极差T1和中部断面测点温度的极差T2；所述温度均值Tave(Δt)，包括Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，其中Δt1＜Δt2＜Δt3；所述温度差Td为相邻两个温度均值Tave(Δt1)之间的温度差；
获取焚烧炉单位时间一次风流量，计算时间Δt′内一次风流量均值Fave(Δt′)及相邻两个一次风流量均值Fave(Δt′)之间差值的绝对值Fd；
依据上述计算获得的数据分别与对应预警值进行比较判断，并分类预警；具体的判断原则如下：
①若Tave(Δt1)<Tw1，则为A类预警，即超标警告；
②若Tw1<Tave(Δt1)<Tw2和/或Tave(Δt3)<Tw3，则为B类预警，即超标隐患；所述Tw1、Tw2和Tw3，依次增大，其中Tw3，根据垃圾焚烧厂的历史监测数据，通过决策树模型分析获得；
③若Td>Tw4和/或T1、T2中任意一个值>Tw5，则为C类预警，即提示设备故障；优选地，所述Tw4、Tw5按照如下公式计算获得：
Tw4＝Tave(Δt1)×0.06；
Tw5＝Tave(Δt2)×0.15；
④若Fd>Fd(w)，则为D类预警，即提示对应的自动监测数据超出或未达到一定的阈值范围；优选地，所述Fd(w)按照如下公式计算获得：
Fd(w)＝Fave(Δt')×0.20。
优选地，所述生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其焚烧炉单位时间温度为一分钟温度均值Tave(1min)，所述温度均值Tave(Δt)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000031
单位时间一次风流量为一分钟一次风流量均值Fave(1min)，所述一次风流量均值Fave(Δt′)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000032
优选地，所述生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其所述一分钟温度均值Tave(1min)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000033
式中，(Median(T11，T12...，T1i)为上部断面i个测点温度的中位数，Median(T21，T22...，T2i)为中部断面i个测点温度的中位数。
优选地，所述生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其所述温度均值 Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，依次为Tave(5min)、Tave(15min)和Tave(1h)；所述Tw1、Tw2和Tw3的温度预警值依次为850℃、880℃和965℃。
优选地，所述生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其所述时间Δt′为 15min。
按照本发明的另一方面，还提供了一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断系统，其包括数据获取模块、数据计算处理模块和预警判断模块；
所述数据获取模块，用于获取焚烧炉上部断面的多个测点温度T1i和中部断面的多个测点温度T2i以及焚烧炉单位时间一次风流量，并将获得的数据提交给数据处理模块；
所述数据计算处理模块，依据提交接收的测点温度数据进行计算，获得焚烧炉单位时间温度、不同时间Δt内焚烧炉温度均值Tave(Δt)及相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差Td；上部断面测点温度的极差T1和中部断面测点温度的极差T2；所述温度均值Tave(Δt)，包括Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，其中Δt1＜Δt2＜Δt3；所述温度差Td为相邻两个温度均值Tave(Δt1)之间的温度差；
依据提交接收的单位时间一次风流量，计算获得时间Δt′内一次风流量均值Fave(Δt′)及相邻两个一次风流量均值Fave(Δt′)之间差值的绝对值Fd，并将计算结果提交给预警判断模块；
所述预警判断模块，依据计算结果与对应的预警值进行比较判断分类，具体判断原则如下：
①在焚烧炉正常运行期间，若Tave(Δt1)<Tw1，则为A类预警，即超标警告；
②在焚烧炉正常运行期间，若Tw1<Tave(Δt1)<Tw2和/或Tave(Δt3)<Tw3，则为B类预警，即超标隐患；所述Tw1、Tw2和Tw3的温度预警值依次增大；
③在焚烧炉正常运行期间，若Td>Tw4和/或T1、T2中任意一个值>Tw5，则为C类预警，即提示设备故障；所述Tw4和Tw5，按照如下公式计算获得：
Tw4＝Tave(Δt1)×0.06；
Tw5＝Tave(Δt2)×0.15；
④在焚烧炉正常运行期间，若Fd>Fd(w)，则为D类预警，即提示对应的自动监测数据超出或未达到一定的阈值范围，所述Fd(w)，按照如下公式计算获得：
Fd(w)＝Fave(Δt')×0.20。
优选地，所述生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断系统，其单位时间温度为一分钟温度均值Tave(1min)，所述温度均值Tave(Δt)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000051
单位时间一次风流量为一分钟一次风流量均值Fave(1min)，所述一次风流量均值Fave(Δt′)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000052
优选地，所述生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断系统，其所述一分钟温度均值Tave(1min)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000053
式中，(Median(T11，T12...，T1i)为上部断面i个测点温度的中位数，Median(T21，T22...，T2i)为中部断面i个测点温度的中位数。
优选地，所述生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其所述温度均值 Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，依次为Tave(5min)、Tave(15min)和Tave(1h)；所述Tw1、Tw2和Tw3的温度预警值依次为850℃、880℃和965℃。
优选地，所述生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断系统，其所述一次风流量均值Fave(Δt′)为Fave(15min)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000054
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
由于本发明提供的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法及系统是基于 DCS系统自动监测的焚烧炉炉膛温度和一次风流量数据进行相关计算，获得用于判断的数据，包括多个温度均值Tave(Δt)、相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差值Td和上部断面和中部温度端面测点温度的两个极差T1和T2，以及相邻两个一次风流量均值Fave(Δt′)之间差值的绝对值Fd；将计算获得的Tave(Δt)、Td、T1和T2以及Fd数据与对应预警值进行比较判断，按照判断原则进行预警分类。采用本发明提供的诊断方法，可将超标预警风险分为A-D类，其中A类预警为超标警告，B类预警为超标隐患，C类预警为设备故障，D类预警为对应的自动监测数据超出或未达到一定的阈值范围；针对不同类型的预警，能够指导垃圾焚烧厂进行相应的调整和预防措施，进而从源头上防控烟气中污染物排放超标。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在我国垃圾焚烧的比例逐年增长，而焚烧过程中产生的有毒有害持久性有机污染物，尤其是二噁英，已成为制约该技术在我国持续发展的关键问题。垃圾焚烧过程中二噁英的生成机理十分复杂，影响因素较多，包括垃圾特性、燃烧条件以及烟气成分及其浓度等，它们之间的交互关系非常复杂，在这些影响因素中，可控的主要是燃烧条件，而影响燃烧情况的两个至关重要的参数为温度和一次风流量，在现有的生产条件基础上，如果能够基于现有自动监控数据如焚烧炉温度和一次风流量的波动变化判断出后期二噁英排放风险，可以从污染物二噁英产生源头上进行防控，且无需采样检测和增加新设备，操作简便可行。
一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其包括以下步骤：
(1)获取生活垃圾焚烧厂自动监测数据
所述自动监测数据，包括垃圾焚烧炉上部断面的多个测点温度T1i和中部断面的多个测点温度T2i，垃圾焚烧炉一分钟一次风流量均值Fave(1min)，采用一分钟一次风流量均值Fave(1min)表示单位时间一次风流量，利于后期数据分析；
在一些实施例中获取3个上部断面热电偶测点温度和3个中部断面热电偶测点温度；
依据获取的T1i和T2i计算焚烧炉单位时间温度，所述焚烧炉单位时间温度，采用单位时间温度均值表示，优选一分钟温度均值Tave(1min)，按照如下公式计算获得：
Figure RE-GDA0003945228790000071
式中，Median(T11，T12...T1i)为上部断面i个测点温度的中位数， Median(T21，T22...T2i)为中部断面i个测点温度的中位数；
焚烧炉在实际运行中，其表面温度呈现波动变化，为便于数据分析，焚烧炉炉膛温度的数据粒度采用一分钟温度均值。
(2)数据处理计算
(2-1)依据获取的测点温度及计算获得的一分钟温度均值Tave(1min)计算获得时间Δt内焚烧炉炉膛温度均值Tave(Δt)和相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差Td，以及上部断面测点温度极差T1和中部断面测点温度极差 T2；所述温度均值Tave(Δt)，包括Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，其中Δt1＜Δt2＜Δt3；所述温度差Td为相邻两个温度均值Tave(Δt1)之间的温度差；
所述时间Δt内温度均值Tave(Δt)，按照如下公式计算获得：
Figure RE-GDA0003945228790000072
在一些实施例中，所述温度均值Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)优选依次为Tave(5min)、Tave(15min)和Tave(1h)；所述相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差Td为相邻两个温度均值Tave(5min)之间的温度差；按照公式计算：
Td＝Tave(5min)'-Tave(5min)
式中，Tave(5min)'为当前焚烧炉膛5分钟温度均值，Tave(5min)为上一焚烧炉膛5分钟温度均值。
所述温度极差T1和T2，按照如下公式计算：
T1＝Max(T11，T12...T1i)-Min(T11，T12，...T1i)
T2＝Max(T21，T22...T2i)-Min(T21，T22，...T2i)
式中，Max(T11，T12...T1i)为上部断面i个热电偶测点温度的最大值， Min(T11，T12...T1i)为上部断面i个热电偶测点温度的最小值；Max(T21，T22...T2i) 为中部断面i个热电偶测点温度的最大值，Min(T21，T22...T2i)为中部断面i 个热电偶测点温度的最小值。
(2-2)依据获取的一分钟一次风流量均值Fave(1min)，计算时间Δt′内一次风流量均值Fave(Δt′)以及相邻两个一次风流量均值Fave(Δt′)之间差值的绝对值Fd；
所述时间Δt′内一次风流量均值Fave(Δt′)，按照如下公式计算获得：
Figure RE-GDA0003945228790000081
在一些实施例中，所述时间Δt′，为15min；所述相邻的两个一次一次风流量均值的差值Fd，按照如下公式计算：
Fd＝|Fave'-Fave|
式中，Fave'为当前一次风流量15分钟均值，Fave为上一个一次风流量 15分钟均值；
(3)垃圾焚烧炉运行工况判断
依据上述获得的计算结果分别与对应的预警值进行比较判断，并分类预警；具体的判断原则如下：
①在焚烧炉正常运行期间，Tave(Δt1)<Tw1，则判断炉膛温度不达标，为A类预警，即超标警告，指导企业可以通过开启辅燃装置、调节工况参数等方式保障炉膛温度达标；所述A类预警，为超标警告，对于垃圾焚烧厂一项或多项参数超出或未达到国家标准规定的限值所发出的预警；
所述Tw1为炉温均值的预警值，参考国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)中要求炉膛内焚烧温度最低限值，Tw1小于等于最低限值，垃圾焚烧厂可根据焚烧炉的运行情况调整预警值。
②在焚烧炉正常运行期间，若Tw1<Tave(Δt1)<Tw2，则判断炉膛时间Δt1温度均值偏低，有炉温不达标的风险。若Tave(Δt3)<Tw3，则判断在炉膛温度小时均值低于Tw3的情况下，烟气二噁英类超标风险增大，为B类预警，即超标隐患；指导垃圾焚烧厂可通过开启辅助燃烧装置、调控风量等方式保障炉温的达标、稳定；所述B类预警，为超标隐患，对于垃圾焚烧厂的一项或多项参数，虽然仍处于国家标准规定的限值范围内，或是该参数无法以自动监测数据的形式直接显示其值，但从趋势上判断具有一定的超标或不达标风险；
所述Tw2和Tw3为炉温均值的预警值，根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》中规定的炉膛内焚烧温度限值进行取值；
在一些实施例中，Tw1取850℃，Tw2取880℃，若Tave(Δt1)接近850℃提前发出B类预警，以指导垃圾焚烧厂提前防范；
所述Tw3，根据垃圾焚烧厂的历史监测数据，通过决策树模型分析获得，在本实验中根据全国范围内多家垃圾焚烧厂的历史监测数据，通过决策树模型分析获得Tw3，依据模型分析结果取965℃，垃圾焚烧厂可根据焚烧炉的运行情况调整预警值。
③在焚烧炉正常运行期间，若Td>Tw4和/或T1、T2中任意一个值>Tw5，则判断可能存在工况或热电偶异常，为C类预警，指导垃圾焚烧厂可通过检查焚烧工况或检查热电偶等方式排查可能存在的问题；所述C类预警，为设备故障，对于垃圾焚烧厂的一项或多项参数，数据显著异常或偏离一般情况下的正常范围，可能存在工况或者设备上的异常或故障；
所述Tw4为炉温均值差值Td的预警值，根据垃圾焚烧炉自动监测数据分布特征及经验值设置，优选地，按照如下公式计算获得：
Tw4＝Tave(Δt1)×0.06
在一些实施例中，所述时间Δt1，为5min，垃圾焚烧厂可根据焚烧炉的运行情况调整预警值Tw4；
所述Tw5为断面测点温度极差的预警值，根据垃圾焚烧炉自动监测数据分布特征及经验值设置，优选地，按照如下公式计算获得：
Tw5＝Tave(Δt2)×0.15
在一些实施例中，所述时间Δt2，为15min；垃圾焚烧厂可根据焚烧炉的运行情况调整预警值Tw5；
④在焚烧炉正常运行期间，若Fd>Fd(w)，则判断焚烧炉一次风流量波动偏大，可能存在焚烧工况不稳定、污染物超标风险增大等隐患，为D类预警，指导垃圾焚烧厂可通过检查焚烧工况、调控风量、关注污染物排放浓度等方式排查问题，保障工况的稳定性；所述D类预警，为阈值警告，对于垃圾焚烧厂的一项或多项参数，数据的值或波动幅度未达到工况稳定情况下较为健康的状态；
所述Fd(w)为Fd的预警值，优选地，按照如下公式计算获得：
Fd(w)＝Fave(Δt')×0.20
在一些实施例中，所述时间Δt′，为15min，垃圾焚烧厂可根据焚烧炉的运行情况调整预警值Fd(w)。
另外，本发明还提供了一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断预警系统，包括数据获取模块、数据计算处理模块和预警判断模块；
所述数据获取模块，用于获取垃圾焚烧炉上部断面的多个测点温度T1i和中部断面的多个测点温度T2i，垃圾焚烧炉单位时间一次风流量，并将获得的数据提交给数据处理模块；
所述数据计算处理模块，依据提交接收的测点温度数据进行计算，获得焚烧炉单位时间温度、不同时间Δt内焚烧炉温度均值Tave(Δt)及相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差Td；上部断面测点温度的极差T1和中部断面测点温度的极差T2；所述温度均值Tave(Δt)，包括Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，其中Δt1＜Δt2＜Δt3；所述温度差Td为相邻两个温度均值Tave(Δt1)之间的温度差；
依据提交接收的单位时间一次风流量，计算获得时间Δt′内一次风流量均值Fave(Δt′)及相邻两个一次风流量均值Fave(Δt′)之间差值的绝对值Fd，并将计算结果提交给预警判断模块；
所述预警判断模块，用于依据计算结果与对应的预警值进行比较判断分类，具体判断原则如下：
①若Tave(Δt1)<Tw1，则判断炉膛温度超标，为A类预警；指导企业可以通过开启辅燃装置、调节工况参数等方式保障炉膛温度达标；
②若Tw1<Tave(Δt1)<Tw2，则判断炉膛时间Δt1温度均值偏低，有炉温不达标的风险，和/或若Tave(Δt3)<Tw3，则判断烟气二噁英类超标风险较大；指导垃圾焚烧厂可通过开启辅助燃烧装置、调控风量等方式保障炉温的达标、稳定；
所述Tw1、Tw2和Tw3的温度预警值依次增大，所述Tw1和Tw2的温度预警值，依据国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》或经验值设置；所述Tw3的温度预警值，根据垃圾焚烧厂的历史监测数据，通过决策树模型分析获得；
③若Td>Tw4和/或T1、T2中任意一个值>Tw5，则判断可能存在工况或热电偶异常，为C类预警，指导垃圾焚烧厂可通过检查焚烧工况或检查热电偶等方式排查可能存在的问题；优选地，所述Tw4和Tw5按照如下公式计算获得：
Tw4＝Tave(Δt1)×0.06
Tw5＝Tave(Δt2)×0.15
在一些实施例中，温度均值Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，依次为Tave(5min)、Tave(15min)和Tave(1h)；
④若Fd>Fd(w)，则判断焚烧炉一次风流量波动偏大，为D类预警，指导垃圾焚烧厂可通过检查焚烧工况、调控风量、关注污染物排放浓度等方式排查问题，保障工况的稳定性。所述Fd为时间Δt′内两个相邻一次风流量均值之差的绝对值，按照如下公式计算：
Fd＝|Fave'-Fave|
即式中，Fave'为当前一次风流量均值，Fave为上一个一次风流量均值；
优选地，所述Fd(w)，按照如下公式计算获得：
Fd(w)＝Fave(Δt')×0.20
在一些实施例中，所述时间Δt′为15min。
以下为实施例：
实施例1生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断
(1)获取生活垃圾焚烧厂自动监测数据
获取垃圾焚烧炉上部断面和中部断面的热电偶测点温度T11、T12、T13、 T21、T22、T23，单位为℃，以及垃圾焚烧炉单位时间一次风流量，单位为 m3/h；
(2)数据处理计算
①计算焚烧炉炉膛单位时间温度，并分别计算5分钟温度均值Tave(5min)、 15分钟温度均值Tave(15min)和1小时温度均值Tave(1h)，所述焚烧炉炉膛单位时间温度为一分钟温度均值，具体的计算如下：
Figure RE-GDA0003945228790000131
其中，Median(T11，T12，T13)为上部断面热电偶测点温度的中位数， Median(T21，T22，T22)为中部断面热电偶测点温度的中位数。
所述温度均值Tave(5min)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000132
所述温度均值Tave(15min)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000133
所述温度均值Tave(1h)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000134
②计算相邻2个焚烧炉膛温度5分钟均值Tave(5min)之间的温度差Td，单位为℃，按照公式计算：
Td＝Tave(5min)'-Tave(5min)
其中，Tave(5min)'为当前焚烧炉膛温度5分钟均值，Tave(5min)为上一焚烧炉膛温度5分钟均值。
③计算上部断面3个热电偶测点温度T11、T12、T13的极差T1；中部断面3个热电偶测点温度T21、T22、T23的极差T2，单位为℃，按照公式计算：
T1＝Max(T11，T12，T13)-Min(T11，T12，T13)
T2＝Max(T21，T22，T23)-Min(T21，T22，T23)
其中，Max(T11，T12，T13)为上部断面3个热电偶测点温度的最大值， Min(T11，T12，T13)为上部断面3个热电偶测点温度的最小值。Max(T21，T22， T23)为中部断面3个热电偶测点温度的最大值，Min(T21，T22，T23)为中部断面3个热电偶测点温度的最小值。
④计算垃圾焚烧炉一次风流量15分钟均值Fave(15min)以及相邻的两个焚烧炉一次风流量15分钟均值的差值Fd，单位为m3/h，按照公式计算Fd：
Fd＝|Fave'-Fave|
其中，Fave'为当前一次风流量15分钟均值，Fave为上一个一次风流量 15分钟均值。
一次风流量15分钟均值Fave(15min)，按照如下公式计算：
Figure RE-GDA0003945228790000141
(3)垃圾焚烧炉运行工况判断
设置炉温均值的预警值，其中Tw1和Tw2依据国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》设置，Tw1取850℃，Tw2取880℃；采用生活垃圾焚烧厂大量监测数据，通过决策树模型，获得预警值Tw3，Tw3取965℃；
设置相邻2个焚烧炉Tave(5min)之间的温度差Td的预警值，按照如下公式计算：
Tw4＝Tave(5min)×0.06；
设置断面测点温度极差的预警值Tw5，按照如下公式计算：
Tw5＝Tave(15min)×0.15
设置Fd的预警值Fd(w)，按照如下公式计算：
Fd(w)＝Fave(15min)×0.20。
依据上述获得的计算结果与预警值进行判断，并分类预警；具体的判断原则如下：
①若T5min<Tw1，则判断炉膛温度不达标，为A类预警，即超标警告；指导企业可以通过开启辅燃装置、调节工况参数等方式保障炉膛温度达标；
②若Tw1<T5min<Tw2，则判断炉膛温度5分钟均值偏低，有炉温不达标的风险。若Tave(h)<Tw3，则判断在炉膛温度小时均值低于Tw3的情况下，烟气二噁英类超标风险增大，为B类预警，即超标隐患；指导垃圾焚烧厂可通过开启辅助燃烧装置、调控风量等方式保障炉温的达标、稳定；
③若Td>Tw4和/或T1、T2中任意一个值>Tw5，则判断可能存在工况或热电偶异常，为C类预警，指导垃圾焚烧厂可通过检查焚烧工况或检查热电偶等方式排查可能存在的问题；
④若Fd>Fd(w)，则判断焚烧炉一次风流量波动偏大，可能存在焚烧工况不稳定、污染物超标风险增大等隐患，为D类预警，指导垃圾焚烧厂可通过检查焚烧工况、调控风量、关注污染物排放浓度等方式排查问题，保障工况的稳定性。
实施例2生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断预警系统
所述焚烧炉运行诊断预警系统，包括数据获取模块、数据计算处理模块和预警判断模块；
所述数据获取模块，用于获取垃圾焚烧炉上部断面的多个测点温度T1i和中部断面的多个测点温度T2i，垃圾焚烧炉单位时间一次风流量，并将获得的数据提交给数据处理模块；
所述数据计算处理模块，用于计算处理提交的相关数据，获得用于预警判断的数据，所述用于预警判断的数据，包括焚烧炉炉膛温度均值Tave(5min)、Tave(15min)、Tave(1h)及相邻2个焚烧炉膛温度均值Tave(5min)之间的差值Td；上部断面i个测点温度的极差T1和中部断面i个测点温度的极差T2；以及相邻的两个一次风流量15分钟均值的差值Fd；并提交给预警判断模块；
所述预警判断模块，用于依据获得的Tave(5min)和Tave(1h)、Td、T1和T2、 Fd的数值与预警值大小比较进行预警判断，设置各预警值，
其中炉温均值的预警值Tw1取850℃，Tw2取880℃，Tw3取965℃；
相邻2个焚烧炉Tave(5min)之间的温度差Td的预警值，Tw4取50℃；
断面测点温度极差的预警值Tw5，Tw5取120℃；
Fd的预警值Fd(w)，Fd(w)取8000m3/h；
预警分类判断原则如下：
①若T5min<Tw1，则判断炉膛温度不达标，为A类预警；指导企业可以通过开启辅燃装置、调节工况参数等方式保障炉膛温度达标；
②若Tw1<T5min<Tw2，则判断炉膛温度5分钟均值偏低和/或若Th<Tw3，则判断烟气二噁英类超标风险增大，为B类预警，即超标隐患；指导垃圾焚烧厂可通过开启辅助燃烧装置、调控风量等方式保障炉温的达标、稳定；
③若Td>Tw4和/或T1、T2中任意一个值>Tw5，则判断可能存在工况或热电偶异常，为C类预警，指导垃圾焚烧厂可通过检查焚烧工况或检查热电偶等方式排查可能存在的问题；
④若Fd>Fd(w)，则判断焚烧炉一次风流量波动偏大，为D类预警，指导垃圾焚烧厂可通过检查焚烧工况、调控风量、关注污染物排放浓度等方式排查问题，保障工况的稳定性。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取焚烧炉上部断面的多个测点温度T1i和中部断面的多个测点温度T2i，计算焚烧炉单位时间温度和时间Δt内温度均值Tave(Δt)以及相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差Td、上部断面测点温度的极差T1和中部断面测点温度的极差T2；所述温度均值Tave(Δt)，包括Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，其中Δt1＜Δt2＜Δt3；所述温度差Td为相邻两个温度均值Tave(Δt1)之间的温度差；
获取焚烧炉单位时间一次风流量，计算时间Δt′内一次风流量均值Fave(Δt′)及相邻两个一次风流量均值Fave(Δt′)之间差值的绝对值Fd；
依据上述计算获得的数据分别与对应预警值进行比较判断，并分类预警；具体的判断原则如下：
①若Tave(Δt1)<Tw1，则为A类预警，即超标警告；
②若Tw1<Tave(Δt1)<Tw2和/或Tave(Δt3)<Tw3，则为B类预警，即超标隐患；所述Tw1、Tw2和Tw3，依次增大，其中Tw3，根据垃圾焚烧厂的历史监测数据，通过决策树模型分析获得；
③若Td>Tw4和/或T1、T2中任意一个值>Tw5，则为C类预警，即提示设备故障；优选地，所述Tw4、Tw5按照如下公式计算获得：
Tw4＝Tave(Δt1)×0.06；
Tw5＝Tave(Δt2)×0.15；
④若Fd>Fd(w)，则为D类预警，即提示对应的自动监测数据超出或未达到一定的阈值范围；优选地，所述Fd(w)按照如下公式计算获得：
Fd(w)＝Fave(Δt')×0.20。
2.如权利要求1所述的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其特征在于，焚烧炉单位时间温度为一分钟温度均值Tave(1min)，所述温度均值Tave(Δt)，按照如下公式计算：
Figure RE-FDA0003945228780000021
单位时间一次风流量为一分钟一次风流量均值Fave(1min)，所述一次风流量均值Fave(Δt′)，按照如下公式计算：
Figure RE-FDA0003945228780000022
3.如权利要求2所述的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其特征在于，所述一分钟温度均值Tave(1min)，按照如下公式计算：
Figure RE-FDA0003945228780000023
式中，Median(T11，T12...，T1i)为上部断面i个测点温度的中位数，Median(T21，T22...，T2i)为中部断面i个测点温度的中位数。
4.如权利要求1或2所述的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其特征在于，所述温度均值Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，依次为Tave(5min)、Tave(15min)和Tave(1h)；所述Tw1、Tw2和Tw3的温度预警值依次为850℃、880℃和965℃。
5.如权利要求1或2所述的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其特征在于，所述时间Δt′为15min。
6.一种生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断系统，其特征在于，包括数据获取模块、数据计算处理模块和预警判断模块；
所述数据获取模块，用于获取焚烧炉上部断面的多个测点温度T1i和中部断面的多个测点温度T2i以及焚烧炉单位时间一次风流量，并将获得的数据提交给数据处理模块；
所述数据计算处理模块，依据提交接收的测点温度数据进行计算，获得焚烧炉单位时间温度、不同时间Δt内焚烧炉温度均值Tave(Δt)及相邻两个温度均值Tave(Δt)之间的温度差Td；上部断面测点温度的极差T1和中部断面测点温度的极差T2；所述温度均值Tave(Δt)，包括Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，其中Δt1＜Δt2＜Δt3；所述温度差Td为相邻两个温度均值Tave(Δt1)之间的温度差；
依据提交接收的单位时间一次风流量，计算获得时间Δt′内一次风流量均值Fave(Δt′)及相邻两个一次风流量均值Fave(Δt′)之间差值的绝对值Fd，并将计算结果提交给预警判断模块；
所述预警判断模块，依据计算结果与对应的预警值进行比较判断分类，具体判断原则如下：
①在焚烧炉正常运行期间，若Tave(Δt1)<Tw1，则为A类预警，即超标警告；
②在焚烧炉正常运行期间，若Tw1<Tave(Δt1)<Tw2和/或Tave(Δt3)<Tw3，则为B类预警，即超标隐患；所述Tw1、Tw2和Tw3的温度预警值依次增大；
③在焚烧炉正常运行期间，若Td>Tw4和/或T1、T2中任意一个值>Tw5，则为C类预警，即提示设备故障；优选地，所述Tw4和Tw5，按照如下公式计算获得：
Tw4＝Tave(Δt1)×0.06；
Tw5＝Tave(Δt2)×0.15；
④在焚烧炉正常运行期间，若Fd>Fd(w)，则为D类预警，即提示对应的自动监测数据超出或未达到一定的阈值范围，优选地，所述Fd(w)，按照如下公式计算获得：
Fd(w)＝Fave(Δt')×0.20。
7.如权利要求6所述的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断系统，其特征在于，单位时间温度为一分钟温度均值Tave(1min)，所述温度均值Tave(Δt)，按照如下公式计算：
Figure RE-FDA0003945228780000041
单位时间一次风流量为一分钟一次风流量均值Fave(1min)，所述一次风流量均值Fave(Δt′)，按照如下公式计算：
Figure RE-FDA0003945228780000042
8.如权利要求7所述的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断系统，其特征在于，所述一分钟温度均值Tave(1min)，按照如下公式计算：
Figure RE-FDA0003945228780000043
式中，(Median(T11，T12...，T1i)为上部断面i个测点温度的中位数，Median(T21，T22...，T2i)为中部断面i个测点温度的中位数。
9.如权利要求6或7所述的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断方法，其特征在于，所述温度均值Tave(Δt1)、Tave(Δt2)和Tave(Δt3)，依次为Tave(5min)、Tave(15min)和Tave(1h)；所述Tw1、Tw2和Tw3的温度预警值依次为850℃、880℃和965℃。
10.如权利要求6或7所述的生活垃圾焚烧厂焚烧炉运行诊断系统，其特征在于，所述一次风流量均值Fave(Δt′)为Fave(15min)，按照如下公式计算：
Figure RE-FDA0003945228780000044
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