CN117053203A - 一种污泥干化焚烧系统控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种污泥干化焚烧系统控制方法,其根据焚烧系统预设的需要输出的蒸汽流量FU,基于热量关系,计算出污泥进料量FM燃烧所需的污泥物料量,然后在焚烧炉内污泥干化焚烧的过程中,实时监测焚烧炉输出的蒸汽流量FN_U,比较预设输出的蒸汽流量FN与焚烧产生的实时蒸汽流量FN_U,对焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV和二次风流量进行调整,通过对焚烧炉内的物料量和二次风流量控制当前焚烧产生的实时蒸汽流量FN_U的大小,使其与预设输出的蒸汽流量FN保持一致。本方法在确保安全生产的基础上,达到自动化控制的需求,并且极大地的降低了控制过程中的人工参与量。
Description
技术领域
本发明涉及废物资源化处理技术领域,具体为一种污泥干化焚烧系统控制方法。
背景技术
随着环保要求的提高,城市生活中产生的污泥,如:污水厂污泥、给水厂污泥、排水管道污泥、疏浚淤泥和建筑泥浆等等都需要进行无害化处理。通常的工艺步骤是:首先对污泥进行脱水,然后送入干化设备,如:机械脱水设备,进行初步干化处理,然后送入焚烧系统进行焚烧干化处理,最后再对焚烧后残渣进行掩埋等无害化处理。现有技术中,污泥干化焚烧系统通常采用计量采用缓冲斗的形式实现污泥的进料计量,通过高低料位、称重模块及进出料的启停进行间歇式的计量完成上料。如申请号为CN202122522051.9公开的一种地下式干污泥储存及上料系统就是通过此种方式进行上料尽量,然而此种方法计量精准度差,且对焚烧炉的连续稳定运行负面影响较大。同时,为了实现污泥干化焚烧系统的自动化控制,也有技术人员采用传感器监测炉温或床层厚度等参数,实现上料设备和焚烧控制的联锁控制,但是现有技术中的焚烧系统控制方法大多只进行单一的炉温或床层厚度等参数进行联锁控制,连锁控制结果准确度不够,整个过程仍需要较高的人工干预性。
发明内容
为了解决现有的污泥干化焚烧系统进料精准度和焚烧控制的准确度较差,焚烧控制需要较多人工干预的问题,本发明提供一种污泥干化焚烧系统控制方法,其可实现进料过程与焚烧过程的联合控制,确保进料过程和焚烧过程控制的准确性,极大地降低了控制过程中的人工参与量。
本发明的技术方案是这样的:一种污泥干化焚烧系统控制方法,其特征在于,其包括以下步骤:
S1:根据本次焚烧干化的污泥物料的种类,确定污泥干化焚烧系统安全工作时需要保持的污泥层工作厚度TH、工作炉温TEM和计量单位T内输出的蒸汽流量FN;
S2:根据预设的需要在计量单位T内的输出的蒸汽流量FN,计算出焚烧炉燃烧需要提供的热量QR;
FN=QR/H;
其中,QR为预设的蒸汽流量FN对应的卡路里单位MJ/H,H为蒸汽的焓值单位MJ/KG;
S3:根据燃烧所需热量QR计算出焚烧炉的单次进料量FM;
QR=(Wr+C*Fa)φ;
其中,污泥物燃烧热量Wr为污泥进料量FM对应的燃烧热值;φ为锅炉的热效率,C为空气热焓;
空气燃烧热量Fa为FDFSTN流量的空气燃烧后能够提供的热值:
FDFSTN=RAMDA×(CDFFST1×LHVSMS+CDFFST2)×RESSTN;
其中,FDFSTN为污泥进料量FM在炉内燃烧时所需空气流量,RAMDA为空气过剩率,LHVSMS为污泥物料的燃烧热值,RESSTN为污泥物料的物料投入量,RESSTN初次取值取值为进料系统的初始单次进料量FM;CDFFST1为污泥中的释放热量物质燃烧所需理论空气量转化系数;CDFFST2为污泥中不释放热量物质氧化所需理论空气量转化系数参数;
S4:基于FM,计算在计量单位T内的污泥干化焚烧系统焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV;
SV=FM/(n*T)
其中,FM为单位时间T内需要向焚烧炉内供应的污泥进料量;n为焚烧炉进料用螺旋设备的转速与输送量之间的关系参数,为螺旋设备自带系数;T为单次计量时间;
S5:计算污泥干化焚烧系统的燃烧所需的一次风流量和二次风流量;
一次风流量=二次风流量=FDFSTN*50%;
S6:启动焚烧炉后,按照所述一次风流量和所述二次风流量向焚烧炉供风,同时控制所述焚烧炉进料用螺旋设备以速度SV向焚烧炉供料;
S7:在燃烧过程中,通过测量焚烧炉料层上两端的差压以及燃烧炉输入空气流量,计算物料层厚度PAT和产生的蒸汽流量FN_U;
燃烧模式当前值物料厚度值PAT:
PAT=CPAT1×(PHE_U-PIN-PNOFF)
其中,其中,PHE_U为炉床下压力,PIN为炉内压力,PNOFF为压损,CPAT1为炉床压差与床料高度的转化系数参数;
焚烧产生的实时蒸汽流量FN_U:
其中,DLA_U为最大蒸汽流量时蒸汽管道直径,DLA_L为最小蒸汽流量时蒸汽管道直径,ZN_U为最大蒸汽流量时蒸汽压力调节阀开度,ZN_L为最小蒸汽量时蒸汽压力调节阀开度;PSH为阀前蒸汽压力,PNU为阀门压力损失,PN_U为最大蒸汽量时汽包蒸汽压力,PN_L为最小蒸汽量时汽包蒸汽压力,FDF为蒸汽工况流量,ACL7_U为汽包蒸汽压力修正系数,ACL8_U为阀前压力修正系数,APP_FDOFF为蒸汽流量偏差;
S8:判断计量单位T内的预设输出的蒸汽流量FN与当前焚烧产生的蒸汽流量FN_U的关系;
如果FN>FN_U,则当前燃烧产生的蒸汽流量未达到预设值,执行步骤S9;
如果FN<FN_U,则当前燃烧产生的蒸汽流量超过预设的焚烧炉提供蒸汽预设值,执行步骤S10;
如果FN_U=FN,则当前燃烧产生的蒸汽流量满足预设值,执行步骤S13;
S9:同时执行以下提高操作,以提高焚烧炉在计量单位T内输出的蒸汽流量FN后,执行步骤S11;
提高操作1:则调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变大;
提高操作2:则调整二次风流量,使之变大;
S10:同时执行以下降低操作,以降低焚烧炉在计量单位T内输出的蒸汽流量FN后,执行步骤S11;
降低操作1:则调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变小;
降低操作2:则调整二次风流量,使之变小;
S11:判断所述当前值物料厚度值PAT和预设的所述污泥层工作厚度TH的关系;
如果PAT<TH,则调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变大,然后执行步骤S12;
如果PAT>TH,则调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变小,然后执行步骤S12;
如果PAT=TH,则执行步骤S12;
S12:实时监测并调整焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间,抑制烟气中二噁英的产生;
S13:循环执行步骤S7~S12,不间断监控焚烧炉状态,实现对焚烧炉状态的动态控制;
S14:基于焚烧炉进料用螺旋设备从缓冲仓向焚烧炉进料;缓冲仓设置高料位和低料位;
执行步骤S2~S13的同时,实时地并行监测所述缓冲仓的物料高度,当缓冲仓内物料达到所述高料位时停止缓冲仓补料,当缓冲仓内物料到达低料位时,向缓冲仓内补料;
每次向缓冲仓补料的单次补料量FM的计算方法为:
FM=CMHH-CML+n*SV*T
其中,CMHH为缓冲仓内物料处于高料位时物料总重量;CML为仓内物料处于低料位时物料总重量;n为焚烧炉进料用螺旋设备的转速与输送量之间的关系参数;SV为焚烧炉进料用螺旋设备的转速;T为单次计量时间。
其进一步特征在于:
步骤S8执行之前,执行以下步骤,确认输出蒸汽压力的目标值和预设值的关系:
a1:计算预设的蒸汽流量FN对应的蒸汽压力FNP和前炉床下蒸汽流量FN_U对应的蒸汽压力FN_UP;
a2:比较FNP和FN_UP的关系;
如果FNP和FN_UP相等,则执行步骤S8;
否则,计算蒸汽流量偏差FNCDEV:
FNCDEV=(FNCNOW-FNCSTN)/FNCSTN
其中,FNCDEV为蒸汽流量偏差;FNCNOW为蒸汽流量调节阀当前值;FNCSTN蒸汽流量基准值,取值为计量单位T内的输出的蒸汽流量FN对应的值;
a3:对焚烧系统的输出蒸汽的蒸汽流量调节阀进行调节:
如果FNP>FN_UP,在[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]范围内按照预设的蒸汽压力调节阀开度控制表,将蒸汽流量调节阀调小,执行步骤a4;
如果FNP<FN_UP,在[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]范围内按照预设的蒸汽压力调节阀开度控制表,将蒸汽流量调节阀调大,执行步骤a4;
所述蒸汽压力调节阀开度控制表中规定了蒸汽流量偏差FNCDEV取不同的值时,对应的蒸汽压力调节阀开度控制值GNCCTL;
a4:循环执行步骤a1~a3;
如果GNCCTL超过了[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]的范围,FNP与FN_UP仍然不相等,则直接执行步骤S8;
其中,GNCCTL_MIN和GNCCTL_MAX分别为本系统中所述蒸汽流量调节阀允许调整的开合最小值和最大值;
调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV的方法包括:
b1:计算给料螺旋速度基准值VSSTN:
VSSTN=SMSVS×VSAVE+(1-SMSVS)×VSSTN前
其中,VSSTN为给料螺旋速度基准值,SMSVS为给料螺旋速度平滑系数,VSAVE为给料螺旋速度平均值,VSSTN前为给料螺旋速度基准前回值;
b2:计算燃烧室温度偏差TMCDEV:
TMCDEV=TMCNOW-TMCSTN
b3:基于温度速度修正对应表,判断给料螺旋速度燃烧室温度修正系数MVST:
所述温度速度修正对应表中记载了TMCDEV属于不同范围内时,MVST对应的值;
当TMCDEV∈(-∞,-60)时,MVST=0.2;
当TMCDEV∈[-60,-20)时,MVST=-0.005×TMCDEV-0.1;
当TMCDEV∈[-20,20]时,MVST=0;
当TMCDEV∈(20,45]时,MVST=-0.008×TMCDEV+0.16;
当TMCDEV∈(45,∞)时,MVST=-0.2;
b4:计算给料螺旋速度控制值:
VSCTL=(1+MVST)×VSSTN
其中,VSMIN≤VSCTL≤VSMAX,VSCTL为给料螺旋速度控制值,MVST为给料螺旋速度燃烧室温度修正系数,VSMIN为预设的给料螺旋速度最小值,VSMAX为预设的给料螺旋速度最大值;
b5:每次所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV调整时,每次调整的值大小为VSCTL;
调整二次风流量时,必须同时调整二次风挡板开度,具体的二次风挡板开度的调整方法包括以下步骤:
c1:计算二次风挡板的开度基准值;
二次风挡板开度基准值包括:大风量时开度最大基准值ZNUSTN和小风量时开度最小基准值ZNLSTN;
计算方法为:
当LHVSMS∈(0,2)时,ZNUSTN=60,ZNLSTN=20;
当LHVSMS∈[2,7]时,ZNUSTN=2×LHVSMS+56,ZNLSTN=3×LHVSMS+14;
当LHVSMS∈(7,∞)时,ZNUSTN=70;ZNLSTN=35;
LHVSMS为污泥物料的燃烧热值;
c2:计算大风量时挡板开度修正值MZNPAT;
当PATDEV∈(-∞,-20)时,MZNPAT=-6;
当PATDEV∈[-20,-6)时,MZNPAT=.5×PATDEV+3;
当PATDEV∈[-6,6]时,MZNPAT=0;
当PATDEV∈(6,20]时,MZNPAT=0.5×PATDEV-3;
当PATDEV∈(20,∞)时,MZNPAT=6;
其中,PATDEV为燃烧模式偏差,
PATDEV=PAT-MPATCTL;
其中,PAT为燃烧模式当前值,MPATCTL为燃烧模式基准值
c3:计算大风量时二次风挡板开度控制值ZNUCTL;
ZNUCTL=ZNUSTN+MZNPAT
其中,ZNUSTN为大风量时开度最大基准值;MZNPAT为计算大风量时挡板开度修正值;
c4:计算小风量时挡板开度修正值MZNTMC;
当TMCDEV∈[-∞,20]时,MZNTMC=0;
当TMCDEV∈(20,50]时,MZNTMC=0.125×TMCDEV+2.5;
当TMCDEV∈(50,∞)时,MZNTMC=5;
其中,TMCDEV为燃烧室温度偏差,计算方法为:
TMCDEV=TMCNOW-TMCSTN;
其中,TMCNOW为燃烧室温度当前值,TMCSTN为燃烧室温度基准值;
c5:计算小风量时二次风挡板开度控制值ZNLCTL;
ZNLCTL=ZNLSTN+MZNTMC
其中,ZNLSTN为小风量时开度最小基准值,MZNTMC为小风量时挡板开度修正值;
c6:以横坐标为风量,纵坐标为开度值,构建一个坐标系;将小风量时二次风挡板开度控制值ZNLCTL和大风量时二次风挡板开度控制值ZNUCTL放置到坐标系中,并做出一个穿过两点的直线,记作:开度控制线;
c7:获取当前需要注入的二次风流量,在所述开度控制线上,位于ZNLCTL和ZNUCTL之间的线段上,找到满足二次风流量的点,作为调整后的二次风挡板开度;
步骤S12中,实时监测并调整焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间,抑制烟气中二噁英的产生,具体包括以下步骤:
d1:在焚烧炉烟气出口设置温度传感器,实时监测焚烧炉烟气出口温度Texit;
d2:计算当前时刻的焚烧炉内的烟气停留时间TR:
其中,V为作为烟气二燃室的焚烧炉稀相区容积,FN_U为当前的焚烧系统输出的蒸汽流量,N为标准状况下蒸汽流量和烟气流量转换系数;Texit为实时焚烧炉出口烟气温度;
d3:比较TR和二噁英抑制时间阈值;
当TR≤所述二噁英抑制时间阈值时,降低FN_U的量,直到使TR>所述二噁英抑制时间阈值时停止;
否则,循环执行步骤d2~d3;
d4:实时监测烟气二燃室中的烟气温度Tsec;
当Tsec满足下列任意一个条件时,则开启辅助燃烧器,并执行步骤d5;
辅助燃烧器开启条件1:Tsec<855℃
辅助燃烧器开启条件2:连续5分钟的Tsec<860℃;
d5:所述辅助燃烧器开启后,在Tsec上升超过900℃后,确认Tsec是否满足下面条件;
辅助燃烧器关闭条件:连续5分钟的Tsec>880℃;
如果满足,则关闭所述辅助燃烧器;
否则,保持所述辅助然收起开启,直至满足所述辅助燃烧器关闭条件;
d6:循环执行步骤d2~d4,使焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间,同时满足抑制烟气中二噁英的产生条件;
其还包括以下步骤:
S15:在执行步骤S2~S14时,实时监测并调整焚烧炉内氧气浓度,使焚烧炉内的燃烧满足充分燃烧条件,具体包括以下步骤
d1:根据被本次焚烧干化的污泥物料的种类,设置焚烧炉的烟气的目标氧含量浓度范围[SOmin,SOmax],其中,SOmin为烟气中氧含量浓度的最小值,SOmax为烟气中氧含量浓度的最大值;
d2:在焚烧炉的烟气出口设置测试烟气中氧浓度的氧含量仪,并实时监测焚烧炉输出的烟气的中的氧含量St;
d3:确认St与目标氧含量浓度的关系;
当St<SOmin时,调整二次风流量,使之变大,同时调整二次风挡板开度;
当St>SOmax时,调整二次风流量,使之变小,同时调整二次风挡板开度;
否则,循环执行步骤d2~d3;
所述缓冲仓补料时初次启动补料用螺旋设备,需要对所述补料用螺旋设备进行标定;
所述补料用螺旋设备的单位时间补料量的标定方法,包括以下步骤:
e1:在储存物料的干泥仓和所述缓冲仓之间设置补料用螺旋设备和刮板机,
基于补料用螺旋设备从向所述缓冲仓进行运输,基于所述刮板机将所述补料用螺旋设备上的污泥送入所述缓冲仓;
e2:将所述补料用螺旋设备的频率设为:SupN;
同时运行所述补料用螺旋设备和所述刮板机;
e3:基于频率SupN向所述缓冲仓补料,直至所述缓冲仓的料位到达所述高料位后,记录所述补料螺旋运行时间记作:SupT1,测量此时所述缓冲仓的物料总量记作:SupW1;
e5:停止所述补料螺旋;
e6:持续确认所述缓冲仓中物料的总重量的变化,直至所述缓冲仓内物料总重量停止变化,记录此时的物料总量,记作:SupW2;
e7:计算当频率为SupN时,所述补料用螺旋设备的单位时间补料量SupQ;以及所述刮板机的储泥重量SccW:
SupQ=SupW2/SupT1;
SccW≈SupW2-SupW1。
本申请提供的一种污泥干化焚烧系统控制方法,其根据焚烧系统预设的需要输出的蒸汽流量FU,基于热量关系,计算出污泥进料量FM燃烧所需的污泥物料量,然后在焚烧炉内污泥干化焚烧的过程中,实时监测焚烧炉输出的蒸汽流量FN_U,比较预设输出的蒸汽流量FN与焚烧产生的实时蒸汽流量FN_U,对焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV和二次风流量进行调整,通过对焚烧炉内的物料量和二次风流量控制当前焚烧产生的实时蒸汽流量FN_U的大小,使其与预设输出的蒸汽流量FN保持一致;同时,实施监测当前焚烧炉的温度temp和预设的工作炉温TEM的关系,对二次风流量进行动态调整,以及实施监测当前值物料厚度值PAT和预设的所述污泥层工作厚度TH的关系,对调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV进行调整,确保焚烧炉能够保持安全工作;基于动态待调整后的SV,动态调整缓冲仓的补料量,确保缓冲仓本身的补料速度满足焚烧炉的进料需求,确保进料过程和焚烧过程控制的准确性,实现了完全地自动控制焚烧炉的进风量,以及对补料用螺旋设备的启动停止和焚烧炉进料螺旋的速度的自动控制;本方法在确保安全生产的基础上,达到自动化控制的需求,并且极大地的降低了控制过程中的人工参与量。
附图说明
图1为污泥干化焚烧系统的实施例的结构示意图;
图2为污泥进料用缓冲仓实施例的结构示意图;
图3为污泥干化焚烧系统控制方法的过程控制图。
具体实施方式
如图1所示,为使用本方法进行全自动控制的污泥焚烧系统的实施例,其包括:鼓泡流化床焚烧炉1,鼓泡流化床焚烧炉1基于污泥进料系统5进行物料存储和物料的上料。鼓泡流化床焚烧炉1上设置污泥进料口2、一次风入口3、二次风入口4、辅助燃烧器6、点火燃烧器7,鼓泡流化床焚烧炉1内腔位于二次风入口4上方位置为二燃室9,在二燃室9内设置脱硝反应区,鼓泡流化床焚烧炉1最顶端设置烟气出口8。本实施例中的二次风入口4设置为8个,每个二次风入口4分别设置电控装置控制二次风挡板开度。烟气出口8连通余热锅炉13,余热锅炉13上设置汽包14用于储存系统输出的蒸汽。
为了实现对系统的自动化控制,焚烧炉内各处根据控制测量需要设置压强检测设备12,实时测量焚烧炉内各处气体压力。汽包14中各处根据控制方法的测量需要设置压强检测设备12实时检测余热锅炉13输出的蒸汽压力,在蒸汽管道上设置蒸汽压力调节阀16,对汽包输出的蒸汽压力和流量进行调节。在诸如:二次风供风管道、一次风供风管道和烟气出口8等处的气体管道上设置气体流量计15,实时监测输入到焚烧炉的助燃风的风量,系统生成的烟气量。烟气出口8设置测试烟气中氧浓度的氧分析仪10和测试烟气温度的烟气温度传感器11。具体应用时,各个设备基于PLC协议实现数据通信互联,通过PLC控制器实现系统整体的自动化控制。
如图2所示,污泥进料系统5包括安装了称重传感器5-6的缓冲仓5-1,存储污泥的干泥仓5-3与缓冲仓5-1之间设置补料用螺旋设备5-4和刮板机5-5;缓冲仓5-1通过焚烧炉进料用螺旋设备5-2将污泥从污泥进料口2送入鼓泡流化床焚烧炉1。
缓冲仓5-1中内设置基于称重传感器5-6实现的称重模块,以及高料位和低料位(图中未标记),当缓冲仓5-1内的物料到达底料位时,通过补料用螺旋设备5-4从干泥仓5-3将物料输送到刮板机5-5上,刮板机5-5将物料提升到缓冲仓5-1的进料口补充到缓冲仓5-1中。当缓冲仓5-1中的物料到达高料位时,补料用螺旋设备5-4停止向缓冲仓5-1内补料。基于称重模块、高料位和低料位的设置,再结合对补料用螺旋设备5-4和刮板机5-5的传输参数的精准测量,确保缓冲仓5-1对焚烧炉的进料能够实现精准的自动控制。
为了确保物料输送的计量的准确性,缓冲仓补料时,初次启动补料用螺旋设备5-4时,需要对补料用螺旋设备5-4进行标定,找到刮板机内物料堆存量和补料用螺旋设备的频率与物料输送量的比例关系。
补料用螺旋设备的单位时间补料量的标定方法,包括以下步骤:
e1:在储存物料的干泥仓和缓冲仓之间设置补料用螺旋设备和刮板机,
基于补料用螺旋设备从向缓冲仓进行运输,基于刮板机将补料用螺旋设备上的污泥送入缓冲仓;
e2:将补料用螺旋设备的频率设为:SupN;
同时运行补料用螺旋设备和刮板机;
e3:基于频率SupN向缓冲仓补料,直至缓冲仓的料位到达高料位后,记录补料螺旋运行时间记作:SupT1,测量此时缓冲仓的物料总量记作:SupW1;
e5:停止补料螺旋;
e6:持续确认缓冲仓中物料的总重量的变化,直至缓冲仓内物料总重量停止变化,记录此时的物料总量,记作:SupW2;
e7:计算当频率为SupN时,补料用螺旋设备的单位时间补料量SupQ;以及刮板机的储泥重量SccW:
SupQ=SupW2/SupT1;
SccW≈SupW2-SupW1。
螺旋输送设备的转速和频率的关系为:
转速=(60*频率*60)/(2*π*螺旋机的螺距)
其中,频率是电源的频率,变频螺旋设备的频率可以根据实际需求进行调整;螺旋机的螺距是指螺旋机每转一圈时,螺旋线上的点向前移动的距离。螺旋机的转速是指螺旋机每分钟旋转的圈数,通常用转/分钟(RPM)表示。
基于称重模块、高料位和低料位的设置,配合对补料用螺旋设备5-4参数的精准测量,确保干泥仓对换冲仓的补料能够准确而且能够自动实现。
如图3所示,本申请包括一种污泥干化焚烧系统控制方法,其包括以下步骤。
S1:根据本次焚烧干化的污泥物料的种类,确定污泥干化焚烧系统安全工作时需要保持的污泥层工作厚度TH、工作炉温TEM和计量单位T内输出的蒸汽流量FN。具体的TH、TEM和FN的值,根据焚烧炉的种类,以及物料的成分,在启动焚烧炉之前进行设置。
本实施例中的污泥干化焚烧系统通过鼓泡流化床焚烧炉1焚烧产生的高热烟气,使用余热锅炉13输出蒸汽作为污泥干化焚烧系统的输出。污泥干化焚烧系统的焚烧控制的设计目的为:使锅炉总蒸汽流量保持给定的设定值,所以本方法中,通过对补料用螺旋设备5-4和焚烧炉进料用螺旋设备5-2的控制,实现向焚烧炉内稳定地输入污泥;本方法通过控制料层厚度,来控制物料足够的停留时间;调节一二次风,提供充足的氧气使物料充分氧化,提高搅拌强度;控制焚烧炉温度,保证物料燃烧需要的温度,实现通过控制物料层厚度、一次风量和二次风量等方式,降低焚烧炉内的污泥热灼减率,进而降污泥焚烧的机械未燃烧损失,提高燃烧的热效率,同时减少污泥残渣量,提高污泥焚烧后的减容;通过对二噁英产生条件的控制,减少烟气污染物排放;通过对二次风量的控制,确保控制焚烧炉温度稳定。
S2:根据预设的需要在计量单位T内的输出的蒸汽流量FN,计算出燃烧所需热量QR;
FN=QR/H;
其中,QR为预设的蒸汽流量FN对应的卡路里单位MJ/H,H为蒸汽的焓值单位MJ/KG。
S3:根据FN所需热量QR计算出单次进料量FM;
出炉内污泥物燃烧热量Wr和空气燃烧热量Fa;
QR=(Wr+C*Fa)φ;
其中,污泥物燃烧热量Wr为污泥进料量FM对应的燃烧热值;φ为锅炉的热效率,是锅炉的出场设定值,C为空气热焓,为固定值;
空气燃烧热量Fa为FDFSTN流量的空气燃烧后能够提供的热值:
FDFSTN=RAMDA×(CDFFST1×LHVSMS+CDFFST2)×RESSTN;
其中,FDFSTN为污泥进料量FM在炉内燃烧时所需空气流量;RAMDA为空气过剩率,为焚烧炉的参数,根据不同炉型有不同的值;LHVSMS为污泥物料的燃烧热值,实际应用中,每次规划焚烧控制计划前,会对物料成分进行检测,得到物料对应的燃烧热值;RESSTN为污泥物料的物料投入量,RESSTN初次取值取值为进料系统的初始单次进料量FM;CDFFST1为污泥中的释放热量物质燃烧所需理论空气量转化系数;CDFFST2为污泥中不释放热量物质氧化所需理论空气量转化系数参数,CDFFST1和CDFFST2在焚烧计划规划前,通过对物料成分的测量后获得。
S4:根据FM,计算在计量单位T内的污泥干化焚烧系统焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV;
SV=FM/(n*T)
其中,FM为单位时间内需要向焚烧炉内供应的污泥进料量;n为焚烧炉进料用螺旋设备的转速与输送量之间的关系参数,自带系数;T为单次计量时间。
S5:计算污泥干化焚烧系统的燃烧助燃所需的一次风流量和二次风流量;初始送风时,一次风流量和二次风流量以同样的流量送入焚烧炉;
一次风流量=二次风流量=FDFSTN*50%。
S6:启动焚烧炉后,按照一次风流量和二次风流量向焚烧炉供风,同时控制焚烧炉进料用螺旋设备以速度SV向焚烧炉供料。
焚烧炉启动前,根据本次作为焚烧物料的污泥的密度、热值等数据,以及预设的焚烧系统需要输出的蒸汽流量FN计算出燃烧所需热量QR,然后推导出需要投入的物料量、燃烧用风量,并综合热量损失,计算出系统自动控制所需的焚烧炉进料用螺旋设备给料量,风机频率等数据。将这些基于理论数据计算出的数据作为焚烧炉和进料系统启动用的初始数据。
S7:在燃烧过程中,为了保证实现生产安全性、以及控制热灼减率,需要控制炉内的物料层厚度。
通过设置在炉内的压强检测设备12,测量焚烧炉料层上两端的差压以及通过气体流量计15检测输入到燃烧炉的空气流量,计算当前时刻的物料层厚度PAT和产生的蒸汽流量FN_U。
燃烧模式当前值物料厚度值PAT:
PAT=CPAT(1)×(PHE_U-PIN-PNOFF)
其中,PHE_U为炉床下压力,通过传感器测量获得,PIN为炉内压力,通过传感器测量获得,PNOFF为压损,CPAT1为炉床压差与床料高度的转化系数参数。焚烧炉出厂后投入使用前,会进行各种调试实验,确认PNOFF、CAPT1等参数值。
炉床产生的是烟气,但是根据烟气比热容和蒸汽焓值,烟气流量和蒸汽流量是有固定的对应关系的,本方法中用N表示标准状况下蒸汽流量和烟气流量转换系:烟气流量=N*FN_U。
焚烧产生的实时蒸汽流量FN_U:
其中,DLA_U为最大蒸汽流量时蒸汽管道直径,DLA_L为最小蒸汽流量时蒸汽管道直径,ZN_U为最大蒸汽流量时蒸汽压力调节阀开度,ZN_L为最小蒸汽量时蒸汽压力调节阀开度;PSH为阀前蒸汽压力,PNU为实时阀门压力损失,PN_U为最大蒸汽量时汽包蒸汽压力,PN_L为最小蒸汽量时汽包蒸汽压力,FDF为蒸汽工况流量,ACL7_U为汽包蒸汽压力修正系数,根据锅炉和汽包从种类进行设置,ACL8_U为上流侧阀前压力修正系数,APP_FDOFF为蒸汽流量偏差,余热锅炉出厂后投入使用前,会进行各种调试实验,确认APP_FDOFF等参数值。PNU和ACL8_U是各种类型的阀门的设计值。
计算出当前时刻的物料层厚度PAT和产生的蒸汽流量FN_U之后,通过与预设目标值进行比较,对系统进行动态控制。确保系统输出蒸汽流量不会过大,导致发生安全问题,也不会过少导致生产效率过低的问题发生。
当发现余热锅炉13输出的蒸汽压力与预设的蒸汽压力不符时,先对蒸汽压力调节阀16进行调节,排查蒸汽压力与预设的蒸汽压力不符的原因是因为蒸汽压力调节阀16的阀门开合大小关系导致输出蒸汽压力发生变化,还是焚烧炉提供热量与预设的热量不符导致蒸汽压力出现误差。所以,步骤S8执行之前,执行以下步骤,确认输出蒸汽压力的目标值和预设值的关系:
a1:计算预设的蒸汽流量FN对应的蒸汽压力FNP和焚烧产生的实时蒸汽流量FN_U对应的蒸汽压力FN_UP;
a2:比较FNP和FN_UP的关系;
如果FNP和FN_UP相等,则执行步骤S8;
否则,计算蒸汽流量偏差FNCDEV:
FNCDEV=(FNCNOW-FNCSTN)/FNCSTN
其中,FNCDEV为蒸汽流量偏差;FNCNOW为蒸汽流量调节阀当前值;FNCSTN蒸汽流量基准值,取值为计量单位T内的输出的蒸汽流量FN对应的值;
a3:对焚烧系统的输出蒸汽的蒸汽流量调节阀进行调节:
如果FNP>FN_UP,在[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]范围内按照预设的蒸汽压力调节阀开度控制表,将蒸汽流量调节阀调小,执行步骤a4;
如果FNP<FN_UP,在[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]范围内按照预设的蒸汽压力调节阀开度控制表,将蒸汽流量调节阀调大,执行步骤a4;
蒸汽压力调节阀开度控制表中规定了蒸汽流量偏差FNCDEV取不同的值时,对应的蒸汽压力调节阀开度控制值GNCCTL,具体如下:
当FNCDEV∈(-∞,-15%)时,GNCCTL=GNCNOW+15%;
当FNCDEV∈[-15%,-10%)时,GNCCTL=GNCNOW+10%;
当FNCDEV∈[-10%,-5%)时,GNCCTL=GNCNOW+5%;
当FNCDEV∈[-5%,5%]时,GNCCTL=GNCNOW;
当FNCDEV∈(5%,10%]时,GNCCTL=GNCNOW-5%;
当FNCDEV∈(10%,15%]时,GNCCTL=GNCNOW-10%;
当FNCDEV∈(15%,∞)是,GNCCTL=GNCNOW-15%;
a4:循环执行步骤a1~a3;
如果GNCCTL超过了[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]的范围,FNP与FN_UP仍然不相等,则直接执行步骤S8;
其中,GNCCTL_MIN和GNCCTL_MAX分别为本系统中蒸汽流量调节阀允许调整的开合最小值和最大值。
如果确定了蒸汽压力过大或者过小的原因不是蒸汽压力调节阀16的阀门开合过小或者过大,而是因为焚烧炉提供的热量与预设出现误差,进而导致余热锅炉13产生的蒸汽与预设整理流量不符,则执行步骤S8。
本方法中,基于当前炉床下蒸汽流量FN_U作为焚烧炉燃烧负荷及工况结果反馈,通过实际蒸汽量和蒸汽量的设定值比较判断其他参数调整量,确保对污泥物料的干化工艺按照预设的目标进行,同时,以物料厚度作为判断工艺是否准确执行的直接影响因素,以燃烧温度作为判断工艺是否准确执行的间接影响因素,同时对焚烧炉的进料量、助燃风的风量进行动态调整,在保证焚烧质量的基础上确保焚烧炉内的燃烧符合预设的安全生产的需求。
S8:判断计量单位T内的预设输出的蒸汽流量FN与当前炉床下蒸汽流量FN_U的关系;
如果FN>FN_U,则当前燃烧产生的蒸汽流量未达到预设值,执行步骤S9;
如果FN<FN_U,则当前燃烧产生的蒸汽流量超过预设的焚烧炉提供蒸汽预设值,执行步骤S10;
如果FN_U=FN,则当前燃烧产生的蒸汽流量满足预设值,执行步骤S13。
S9:同时执行以下提高操作,以提高焚烧炉在计量单位T内输出的蒸汽流量FN后,执行步骤S11;
提高操作1:则调整焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变大;
提高操作2:则调整二次风流量,使之变大。
S10:同时执行以下降低操作,以降低焚烧炉在计量单位T内输出的蒸汽流量FN后,执行步骤S11;
降低操作1:则调整焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变小;
降低操作2:则调整二次风流量,使之变小。
S11:判断当前值物料厚度值PAT和预设的污泥层工作厚度TH的关系;
如果PAT<TH,则调整焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变大,然后执行步骤S12;
如果PAT>TH,则调整焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变小,然后执行步骤S12;
如果PAT=TH,则执行步骤S12。
本方法通过测量焚烧炉料层上两端的差压,计算物料层厚度。通过对焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV的控制,调整进入焚烧炉的物料的量,进而实现对物料层厚度的调节。进而实现对多个进料点的进料量的调整。通过控制物料层厚度在确保生产效率的基础上,还可防止因物料供应不足或供应过量导致炉温下降。
在燃烧过程中,需要控制炉内温度稳定在一定范围内,由此保持余热锅炉的蒸汽输出,以及保证物料和烟气的焚烧充分进行,和控制烟气中二噁英的产生条件,进而减少焚烧炉的烟气污染物排放。
步骤S12:实时监测并调整焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间,抑制烟气中二噁英的产生,具体包括以下步骤:
d1:在焚烧炉烟气出口设置温度传感器,实时监测焚烧炉烟气出口温度Texit;
d2:计算当前时刻的焚烧炉内的烟气停留时间TR:
其中,V为作为烟气二燃室的焚烧炉稀相区容积,FN_U为当前的焚烧系统输出的蒸汽流量,N为标准状况下蒸汽流量和烟气流量转换系数;Texit为实时焚烧炉出口烟气温度;
N为基于燃烧炉和预热锅炉的类型得到的固定值。
因为,烟气流量=N*FN_U,而N为标准状况下蒸汽流量和烟气流量转换系数,所以需要将烟气流量换算为摄氏温度Texit下的数值。气体流量的单位为升/秒,而烟气的二次燃烧主要在二燃室进行,所以通过烟气流量和二燃室的容积可以计算得到烟气在二燃室的停留时间。
d3:比较TR和二噁英抑制时间阈值;
当TR≤二噁英抑制时间阈值时:
基于公式:烟气流量=N*FN_U,FN=QR/H,以及QR=(Wr+C*Fa)φ,
本方法,具体实施时,通过调整降低焚烧炉实时输入污泥总热值Wr的数值实现降低实时蒸汽流量,即通过降低单位时间内送入焚烧炉的物料量、以及与调低单位时间内的进料量伴随的调低二次风的风量,来调整降低烟气流量,直到使TR>二噁英抑制时间阈值时满足烟气停留时间,则停止降低Wr;
否则,循环执行步骤d2~d3;
本实施例中,焚烧炉的稀相区,即二次风进风区域以上的区域作为烟气二燃室,烟气的焚烧充分进行,和控制烟气中二噁英的产生条件主要在此烟气二燃室中进行。为将炉中产生的二噁英降至最低水平,烟气必须在850℃或更高温度条件下保持2秒钟时间。所以,将二噁英抑制时间阈值设置为2秒,即需要将烟气在稀相区保留至少2秒时间。
d4:在焚烧炉进入稀相区和稀相区出口处设置温度传感器,实时监测烟气二燃室中的烟气温度Tsec;
当Tsec满足下列任意一个条件时,则开启辅助燃烧器,并执行步骤d5;
辅助燃烧器开启条件1:Tsec<855℃
辅助燃烧器开启条件2:连续5分钟的Tsec<860℃。
d5:辅助燃烧器开启后,在Tsec上升超过900℃后,确认Tsec是否满足下面条件;
辅助燃烧器关闭条件:连续5分钟的Tsec>880℃;
如果满足,则关闭辅助燃烧器;
否则,保持辅助然收起开启,直至满足辅助燃烧器关闭条件。
d6:循环执行步骤d2~d4,使焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间,同时满足抑制烟气中二噁英的产生条件。
S13:循环执行步骤S7~S12,不间断监控焚烧炉状态,实现对焚烧炉状态的动态控制。
为了确保燃烧充分,还需要对烟气中的氧浓度进行检测和控制,因为烟气中CO和NOx的浓度与烟气中氧浓度密切相关,一旦输入焚烧炉的助燃风(即:空气)不足,就会导致O2浓度下降,进而导致燃烧不充分,烟气中的CO和NOx的含量就会上升,所以需要控制空气中的氧气浓度,确保燃烧充分进行,进而确保烟气达到排放标准,所以,需要执行步骤S15。
S15:在执行步骤S2~S14时,实时监测并调整焚烧炉内氧气浓度,使焚烧炉内的燃烧满足充分燃烧条件,具体包括以下步骤:
d1:根据被本次焚烧干化的污泥物料的种类,设置焚烧炉的烟气的目标氧含量浓度范围[SOmin,SOmax],其中,SOmin为烟气中氧含量浓度的最小值,SOmax为烟气中氧含量浓度的最大值;
d2:在焚烧炉的烟气出口设置测试烟气中氧浓度的氧含量仪,并实时监测焚烧炉输出的烟气的中的氧含量St;
d3:确认St与目标氧含量浓度的关系;
当St<SOmin时,调整二次风流量,使之变大,同时调整二次风挡板开度;
当St>SOmax时,调整二次风流量,使之变小,同时调整二次风挡板开度;
否则,循环执行步骤d2~d3。
本方法中,通过调节二次风的空气流量对烟气氧浓度进行控制调节,使氧浓度保持为目标氧含量浓度。本实施例中,目标氧含量浓度设置为6%-9%,基于烟气出口8设置的测试烟气中氧浓度的氧分析仪10实时检测。
通过,对烟气中烟气浓度的控制、焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间的控制,以及对焚烧炉内氧气浓度的控制,确保焚烧炉内的物料和烟气的燃烧能够同时达到以下燃烧程度:
高温燃烧、足够的停留时间和空气烟气高度混合;
进而实现降低烟气中有害物含量达到排放标准,充分燃烧,能量充分转换利用的目的。
为了实现不间断地向焚烧炉内自动供料,本申请通过设置缓冲仓5-1,以及在缓冲仓5-1内设置称重传感器5-6,同时缓冲仓设置高料位和低料位;通过称重传感器5-6实时监测缓冲仓5-1内的物料余量,当物料余量到达低料位时,则通过补料用螺旋设备向缓冲仓5-1内补料,当物料余量达到高料位时,则停止向缓冲仓5-1内补料。无需人工控制,即可实现自动持续地对缓冲仓补料,进而确保缓冲仓能够持续地自动对焚烧炉进料。
S14:基于焚烧炉进料用螺旋设备从缓冲仓向焚烧炉进料;
执行步骤S2~S13的同时,实时地并行监测缓冲仓的物料高度,当缓冲仓内物料达到高料位时停止缓冲仓补料,当缓冲仓内物料到达低料位时,向缓冲仓内补料;
每次向缓冲仓补料的单次补料量FM的计算方法为:
FM=CMHH-CML+n*SV*T
其中,CMHH为缓冲仓内物料处于高料位时物料总重量;CML为仓内物料处于低料位时物料总重量;n为焚烧炉进料用螺旋设备的转速与输送量之间的关系参数;SV为焚烧炉进料用螺旋设备的转速;T为单次计量时间。
本申请中,调整焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV的方法包括:
b1:计算给料螺旋速度基准值VSSTN:
VSSTN=SMSVS×VSAVE+(1-SMSVS)×VSSTN前
其中,VSSTN为给料螺旋速度基准值,SMSVS为给料螺旋速度平滑系数,VSAVE为给料螺旋速度平均值,VSSTN前为给料螺旋速度基准前回值;
b2:计算燃烧室温度偏差TMCDEV:
TMCDEV=TMCNOW-TMCSTN
b3:基于温度速度修正对应表,判断给料螺旋速度燃烧室温度修正系数MVST:
温度速度修正对应表中记载了TMCDEV属于不同范围内时,MVST对应的值;
当TMCDEV∈(-∞,-60)时,MVST=0.2;
当TMCDEV∈[-60,-20)时,MVST=-0.005×TMCDEV-0.1;
当TMCDEV∈[-20,20]时,MVST=0;
当TMCDEV∈(20,45]时,MVST=-0.008×TMCDEV+0.16;
当TMCDEV∈(45,∞)时,MVST=-0.2;
实际应用中,焚烧炉的工作效率与向前的焚烧炉工作环境温度相关,所以需要根据当前焚烧炉的工作温度,对物料的进料进行修正,确保物料能够充分燃烧;
b4:计算给料螺旋速度控制值:
VSCTL=(1+MVST)×VSSTN
其中,VSMIN≤VSCTL≤VSMAX,VSCTL为给料螺旋速度控制值,MVST为给料螺旋速度燃烧室温度修正系数,VSMIN为预设的给料螺旋速度最小值,VSMAX为预设的给料螺旋速度最大值;
b5:每次焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV调整时,每次调整的值大小为VSCTL,确保不会因为进料量调整过小导致作用有限,也不会因为进料调整过大,导致其他参数更新不及时使焚烧炉内物料焚烧不充分。
每一次调整二次风流量时,为了确保二次风能够按照需要送入焚烧炉,同时不会因为风速过快或者过慢对焚烧炉内的物料焚烧产生不良影响,必须同时调整二次风挡板开度。具体的二次风挡板开度的调整方法包括以下步骤:
c1:计算二次风挡板的开度基准值;
二次风挡板开度基准值包括:大风量时开度最大基准值ZNUSTN和小风量时开度最小基准值ZNLSTN;ZNUSTN和ZNLSTN的初始值,根据不同的焚烧炉有不同的设置,具体参照焚烧炉技术参数表即可;
计算方法为:
当LHVSMS∈(0,2)时,ZNUSTN=60,ZNLSTN=20;
当LHVSMS∈[2,7]时,ZNUSTN=2×LHVSMS+56,ZNLSTN=3×LHVSMS+14;
当LHVSMS∈(7,∞)时,ZNUSTN=70;ZNLSTN=35;
LHVSMS为污泥物料的燃烧热值;
c2:计算大风量时挡板开度修正值MZNPAT;
当PATDEV∈(-∞,-20)时,MZNPAT=-6;
当PATDEV∈[-20,-6)时,MZNPAT=.5×PATDEV+3;
当PATDEV∈[-6,6]时,MZNPAT=0;
当PATDEV∈(6,20]时,MZNPAT=0.5×PATDEV-3;
当PATDEV∈(20,∞)时,MZNPAT=6;
其中,PATDEV为燃烧模式偏差,
PATDEV=PAT-MPATCTL;
其中,PAT为燃烧模式当前值,MPATCTL为燃烧模式基准值
c3:计算大风量时二次风挡板开度控制值ZNUCTL;
ZNUCTL=ZNUSTN+MZNPAT
其中,ZNUSTN为大风量时开度最大基准值;MZNPAT为计算大风量时挡板开度修正值;
c4:计算小风量时挡板开度修正值MZNTMC;
当TMCDEV∈[-∞,20]时,MZNTMC=0;
当TMCDEV∈(20,50]时,MZNTMC=0.125×TMCDEV+2.5;
当TMCDEV∈(50,∞)时,MZNTMC=5;
其中,TMCDEV为燃烧室温度偏差,计算方法为:
TMCDEV=TMCNOW-TMCSTN;
其中,TMCNOW为燃烧室温度当前值,TMCSTN为燃烧室温度基准值;
c5:计算小风量时二次风挡板开度控制值ZNLCTL;
ZNLCTL=ZNLSTN+MZNTMC
其中,ZNLSTN为小风量时开度最小基准值,MZNTMC为小风量时挡板开度修正值;
c6:以横坐标为风量,纵坐标为开度值,构建一个坐标系;将小风量时二次风挡板开度控制值ZNLCTL和大风量时二次风挡板开度控制值ZNUCTL放置到坐标系中,并做出一个穿过两点的直线,记作:开度控制线;
c7:获取当前需要注入的二次风流量,在开度控制线上,位于ZNLCTL和ZNUCTL之间的线段上,找到满足二次风流量的点,作为调整后的二次风挡板开度,确保从二次风进风口进入的风量既满足燃烧所需空气量又符合燃烧所需风速。
使用本发明的技术方案后,通过延时连续计量可实现物料的连续进料及出料,计量精准度较高,同时可实现物料的进料量、炉温、床层厚度、余热锅炉蒸发量、焚烧炉助燃风进风量、烟气氧含量等多参数联合动态控制,提高了焚烧炉连续稳定运行的可靠性,减少人为干预,调节性能好等特点。
Claims (7)
1.一种污泥干化焚烧系统控制方法,其特征在于,其包括以下步骤:
S1:根据本次焚烧干化的污泥物料的种类,确定污泥干化焚烧系统安全工作时需要保持的污泥层工作厚度TH、工作炉温TEM和计量单位T内输出的蒸汽流量FN;
S2:根据预设的需要在计量单位T内的输出的蒸汽流量FN,计算出焚烧炉燃烧需要提供的热量QR;
FN=QR/H;
其中,QR为预设的蒸汽流量FN对应的卡路里单位MJ/H,H为蒸汽的焓值单位MJ/KG;
S3:根据燃烧所需热量QR计算出焚烧炉的单次进料量FM;
QR=(Wr+C*Fa)φ;
其中,污泥物燃烧热量Wr为污泥进料量FM对应的燃烧热值;φ为锅炉的热效率,C为空气热焓;
空气燃烧热量Fa为FDFSTN流量的空气燃烧后能够提供的热值:
FDFSTN=RAMDA×(CDFFST1×LHVSMS+CDFFST2)×RESSTN;
其中,FDFSTN为污泥进料量FM在炉内燃烧时所需空气流量,RAMDA为空气过剩率,LHVSMS为污泥物料的燃烧热值,RESSTN为污泥物料的物料投入量,RESSTN初次取值取值为进料系统的初始单次进料量FM;CDFFST1为污泥中的释放热量物质燃烧所需理论空气量转化系数;CDFFST2为污泥中不释放热量物质氧化所需理论空气量转化系数参数;
S4:基于FM,计算在计量单位T内的污泥干化焚烧系统焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV;
SV=FM/(n*T)
其中,FM为单位时间T内需要向焚烧炉内供应的污泥进料量;n为焚烧炉进料用螺旋设备的转速与输送量之间的关系参数,为螺旋设备自带系数;T为单次计量时间;
S5:计算污泥干化焚烧系统的燃烧所需的一次风流量和二次风流量;
一次风流量=二次风流量=FDFSTN*50%;
S6:启动焚烧炉后,按照所述一次风流量和所述二次风流量向焚烧炉供风,同时控制所述焚烧炉进料用螺旋设备以速度SV向焚烧炉供料;
S7:在燃烧过程中,通过测量焚烧炉料层上两端的差压以及燃烧炉输入空气流量,计算物料层厚度PAT和产生的蒸汽流量FN_U;
燃烧模式当前值物料厚度值PAT:
PAT=CPAT1×(PHE_U-PIN-PNOFF)
其中,其中,PHE_U为炉床下压力,PIN为炉内压力,PNOFF为压损,CPAT1为炉床压差与床料高度的转化系数参数;
焚烧产生的实时蒸汽流量FN_U:
其中,DLA_U为最大蒸汽流量时蒸汽管道直径,DLA_L为最小蒸汽流量时蒸汽管道直径,ZN_U为最大蒸汽流量时蒸汽压力调节阀开度,ZN_L为最小蒸汽量时蒸汽压力调节阀开度;PSH为阀前蒸汽压力,PNU为阀门压力损失,PN_U为最大蒸汽量时汽包蒸汽压力,PN_L为最小蒸汽量时汽包蒸汽压力,FDF为蒸汽工况流量,ACL7_U为汽包蒸汽压力修正系数,ACL8_U为阀前压力修正系数,APP_FDOFF为蒸汽流量偏差;
S8:判断计量单位T内的预设输出的蒸汽流量FN与当前焚烧产生的蒸汽流量FN_U的关系;
如果FN>FN_U,则当前燃烧产生的蒸汽流量未达到预设值,执行步骤S9;
如果FN<FN_U,则当前燃烧产生的蒸汽流量超过预设的焚烧炉提供蒸汽预设值,执行步骤S10;
如果FN_U=FN,则当前燃烧产生的蒸汽流量满足预设值,执行步骤S13;
S9:同时执行以下提高操作,以提高焚烧炉在计量单位T内输出的蒸汽流量FN后,执行步骤S11;
提高操作1:则调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变大;
提高操作2:则调整二次风流量,使之变大;
S10:同时执行以下降低操作,以降低焚烧炉在计量单位T内输出的蒸汽流量FN后,执行步骤S11;
降低操作1:则调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变小;
降低操作2:则调整二次风流量,使之变小;
S11:判断所述当前值物料厚度值PAT和预设的所述污泥层工作厚度TH的关系;
如果PAT<TH,则调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变大,然后执行步骤S12;
如果PAT>TH,则调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV,使之变小,然后执行步骤S12;
如果PAT=TH,则执行步骤S12;
S12:实时监测并调整焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间,抑制烟气中二噁英的产生;
S13:循环执行步骤S7~S12,不间断监控焚烧炉状态,实现对焚烧炉状态的动态控制;
S14:基于焚烧炉进料用螺旋设备从缓冲仓向焚烧炉进料;缓冲仓设置高料位和低料位;
执行步骤S2~S13的同时,实时地并行监测所述缓冲仓的物料高度,当缓冲仓内物料达到所述高料位时停止缓冲仓补料,当缓冲仓内物料到达低料位时,向缓冲仓内补料;
每次向缓冲仓补料的单次补料量FM的计算方法为:
FM=CMHH-CML+n*SV*T
其中,CMHH为缓冲仓内物料处于高料位时物料总重量;CML为仓内物料处于低料位时物料总重量;n为焚烧炉进料用螺旋设备的转速与输送量之间的关系参数;SV为焚烧炉进料用螺旋设备的转速;T为单次计量时间。
2.根据权利要求1所述一种污泥干化焚烧系统控制方法,其特征在于:步骤S8执行之前,执行以下步骤,确认输出蒸汽压力的目标值和预设值的关系:
a1:计算预设的蒸汽流量FN对应的蒸汽压力FNP和前炉床下蒸汽流量FN_U对应的蒸汽压力FN_UP;
a2:比较FNP和FN_UP的关系;
如果FNP和FN_UP相等,则执行步骤S8;
否则,计算蒸汽流量偏差FNCDEV:
FNCDEV=(FNCNOW-FNCSTN)/FNCSTN
其中,FNCDEV为蒸汽流量偏差;FNCNOW为蒸汽流量调节阀当前值;FNCSTN蒸汽流量基准值,取值为计量单位T内的输出的蒸汽流量FN对应的值;
a3:对焚烧系统的输出蒸汽的蒸汽流量调节阀进行调节:
如果FNP>FN_UP,在[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]范围内按照预设的蒸汽压力调节阀开度控制表,将蒸汽流量调节阀调小,执行步骤a4;
如果FNP<FN_UP,在[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]范围内按照预设的蒸汽压力调节阀开度控制表,将蒸汽流量调节阀调大,执行步骤a4;
所述蒸汽压力调节阀开度控制表中规定了蒸汽流量偏差FNCDEV取不同的值时,对应的蒸汽压力调节阀开度控制值GNCCTL;
a4:循环执行步骤a1~a3;
如果GNCCTL超过了[GNCCTL_MIN,GNCCTL_MAX]的范围,FNP与FN_UP仍然不相等,则直接执行步骤S8;
其中,GNCCTL_MIN和GNCCTL_MAX分别为本系统中所述蒸汽流量调节阀允许调整的开合最小值和最大值。
3.根据权利要求1所述一种污泥干化焚烧系统控制方法,其特征在于:调整所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV的方法包括:
b1:计算给料螺旋速度基准值VSSTN:
VSSTN=SMSVS×VSAVE+(1-SMSVS)×VSSTN前
其中,VSSTN为给料螺旋速度基准值,SMSVS为给料螺旋速度平滑系数,VSAVE为给料螺旋速度平均值,VSSTN前为给料螺旋速度基准前回值;
b2:计算燃烧室温度偏差TMCDEV:
TMCDEV=TMCNOW–TMCSTN
b3:基于温度速度修正对应表,判断给料螺旋速度燃烧室温度修正系数MVST:
所述温度速度修正对应表中记载了TMCDEV属于不同范围内时,MVST对应的值;
当TMCDEV∈(-∞,-60)时,MVST=0.2;
当TMCDEV∈[-60,-20)时,MVST=-0.005×TMCDEV–0.1;
当TMCDEV∈[-20,20]时,MVST=0;
当TMCDEV∈(20,45]时,MVST=-0.008×TMCDEV+0.16;
当TMCDEV∈(45,∞)时,MVST=-0.2;
b4:计算给料螺旋速度控制值:
VSCTL=(1+MVST)×VSSTN
其中,VSMIN≤VSCTL≤VSMAX,VSCTL为给料螺旋速度控制值,MVST为给料螺旋速度燃烧室温度修正系数,VSMIN为预设的给料螺旋速度最小值,VSMAX为预设的给料螺旋速度最大值;
b5:每次所述焚烧炉进料用螺旋设备的转速SV调整时,每次调整的值大小为VSCTL。
4.根据权利要求1所述一种污泥干化焚烧系统控制方法,其特征在于:调整二次风流量时,必须同时调整二次风挡板开度,具体的二次风挡板开度的调整方法包括以下步骤:
c1:计算二次风挡板的开度基准值;
二次风挡板开度基准值包括:大风量时开度最大基准值ZNUSTN和小风量时开度最小基准值ZNLSTN;
计算方法为:
当LHVSMS∈(0,2)时,ZNUSTN=60,ZNLSTN=20;
当LHVSMS∈[2,7]时,ZNUSTN=2×LHVSMS+56,ZNLSTN=3×LHVSMS+14;
当LHVSMS∈(7,∞)时,ZNUSTN=70;ZNLSTN=35;
LHVSMS为污泥物料的燃烧热值;
c2:计算大风量时挡板开度修正值MZNPAT;
当PATDEV∈(-∞,-20)时,MZNPAT=-6;
当PATDEV∈[-20,-6)时,MZNPAT=.5×PATDEV+3;
当PATDEV∈[-6,6]时,MZNPAT=0;
当PATDEV∈(6,20]时,MZNPAT=0.5×PATDEV-3;
当PATDEV∈(20,∞)时,MZNPAT=6;
其中,PATDEV为燃烧模式偏差,
PATDEV=PAT–MPATCTL;
其中,PAT为燃烧模式当前值,MPATCTL为燃烧模式基准值
c3:计算大风量时二次风挡板开度控制值ZNUCTL;
ZNUCTL=ZNUSTN+MZNPAT
其中,ZNUSTN为大风量时开度最大基准值;MZNPAT为计算大风量时挡板开度修正值;
c4:计算小风量时挡板开度修正值MZNTMC;
当TMCDEV∈[-∞,20]时,MZNTMC=0;
当TMCDEV∈(20,50]时,MZNTMC=0.125×TMCDEV+2.5;
当TMCDEV∈(50,∞)时,MZNTMC=5;
其中,TMCDEV为燃烧室温度偏差,计算方法为:
TMCDEV=TMCNOW–TMCSTN;
其中,TMCNOW为燃烧室温度当前值,TMCSTN为燃烧室温度基准值;
c5:计算小风量时二次风挡板开度控制值ZNLCTL;
ZNLCTL=ZNLSTN+MZNTMC
其中,ZNLSTN为小风量时开度最小基准值,MZNTMC为小风量时挡板开度修正值;
c6:以横坐标为风量,纵坐标为开度值,构建一个坐标系;将小风量时二次风挡板开度控制值ZNLCTL和大风量时二次风挡板开度控制值ZNUCTL放置到坐标系中,并做出一个穿过两点的直线,记作:开度控制线;
c7:获取当前需要注入的二次风流量,在所述开度控制线上,位于ZNLCTL和ZNUCTL之间的线段上,找到满足二次风流量的点,作为调整后的二次风挡板开度。
5.根据权利要求1所述一种污泥干化焚烧系统控制方法,其特征在于:步骤S12中,实时监测并调整焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间,抑制烟气中二噁英的产生,具体包括以下步骤:
d1:在焚烧炉烟气出口设置温度传感器,实时监测焚烧炉烟气出口温度Texit;
d2:计算当前时刻的焚烧炉内的烟气停留时间TR:
其中,V为作为烟气二燃室的焚烧炉稀相区容积,FN_U为当前的焚烧系统输出的蒸汽流量,N为标准状况下蒸汽流量和烟气流量转换系数;Texit为实时焚烧炉出口烟气温度;
d3:比较TR和二噁英抑制时间阈值;
当TR≤所述二噁英抑制时间阈值时,降低FN_U的量,直到使TR>所述二噁英抑制时间阈值时停止;
否则,循环执行步骤d2~d3;
d4:实时监测烟气二燃室中的烟气温度Tsec;
当Tsec满足下列任意一个条件时,则开启辅助燃烧器,并执行步骤d5;
辅助燃烧器开启条件1:Tsec<855℃
辅助燃烧器开启条件2:连续5分钟的Tsec<860℃;
d5:所述辅助燃烧器开启后,在Tsec上升超过900℃后,确认Tsec是否满足下面条件;
辅助燃烧器关闭条件:连续5分钟的Tsec>880℃;
如果满足,则关闭所述辅助燃烧器;
否则,保持所述辅助然收起开启,直至满足所述辅助燃烧器关闭条件;
d6:循环执行步骤d2~d4,使焚烧炉内烟气温度和烟气停留时间,同时满足抑制烟气中二噁英的产生条件。
6.根据权利要求1所述一种污泥干化焚烧系统控制方法,其特征在于:其还包括以下步骤:
S15:在执行步骤S2~S14时,实时监测并调整焚烧炉内氧气浓度,使焚烧炉内的燃烧满足充分燃烧条件,具体包括以下步骤
d1:根据被本次焚烧干化的污泥物料的种类,设置焚烧炉的烟气的目标氧含量浓度范围[SOmin,SOmax],其中,SOmin为烟气中氧含量浓度的最小值,SOmax为烟气中氧含量浓度的最大值;
d2:在焚烧炉的烟气出口设置测试烟气中氧浓度的氧含量仪,并实时监测焚烧炉输出的烟气的中的氧含量St;
d3:确认St与目标氧含量浓度的关系;
当St<SOmin时,调整二次风流量,使之变大,同时调整二次风挡板开度;
当St>SOmax时,调整二次风流量,使之变小,同时调整二次风挡板开度;
否则,循环执行步骤d2~d3。
7.根据权利要求1所述一种污泥干化焚烧系统控制方法,其特征在于:所述缓冲仓补料时初次启动补料用螺旋设备,需要对所述补料用螺旋设备进行标定;
所述补料用螺旋设备的单位时间补料量的标定方法,包括以下步骤:
e1:在储存物料的干泥仓和所述缓冲仓之间设置补料用螺旋设备和刮板机,
基于补料用螺旋设备从向所述缓冲仓进行运输,基于所述刮板机将所述补料用螺旋设备上的污泥送入所述缓冲仓;
e2:将所述补料用螺旋设备的频率设为:SupN;
同时运行所述补料用螺旋设备和所述刮板机;
e3:基于频率SupN向所述缓冲仓补料,直至所述缓冲仓的料位到达所述高料位后,记录所述补料螺旋运行时间记作:SupT1,测量此时所述缓冲仓的物料总量记作:SupW1;
e5:停止所述补料螺旋;
e6:持续确认所述缓冲仓中物料的总重量的变化,直至所述缓冲仓内物料总重量停止变化,记录此时的物料总量,记作:SupW2;
e7:计算当频率为SupN时,所述补料用螺旋设备的单位时间补料量SupQ;以及所述刮板机的储泥重量SccW:
SupQ=SupW2/SupT1;
SccW≈SupW2-SupW1。
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