CN117109012B - 焚烧炉控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种焚烧炉控制方法、装置、设备及存储介质，涉及焚烧炉环保减排技术领域，焚烧炉包括相连的第一燃烧室和第二燃烧室，该方法包括：调整烟气流速，在第一燃烧阶段内进行预热，根据窜气量、第一排放数据、排放标准值输出烟气流速范围；根据烟气流速范围设定烟气流速，在第二燃烧阶段进行预热，根据炉温和第二排放数据获取节点炉温；在第二燃烧室内的炉温达到节点炉温后的第三燃烧阶段，启动所述第一燃烧室。本申请通过获取的烟气流速范围来选择烟气流速，能提高燃烧效率，使第二燃烧室在排放合格的同时尽快达到目标炉温，获取向实际燃烧阶段转换的节点炉温，使得第一燃烧室的燃烧产物进入第二燃烧室后能更充分的燃烧。
Description
技术领域
本申请涉及焚烧炉环保减排技术领域，尤其涉及一种焚烧炉控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
遗物祭品焚烧炉是用于集中焚烧处理遗物祭品以及相关固体废弃物的焚烧设备，遗物祭品焚烧炉在焚烧过程中会产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氯化氢及二噁英等各种大气污染物。
目前，为了减少焚烧炉排放的污染物，使得排放符合国家标准，通常通过加装烟气处理装置等对燃烧产物进行后处理以减少排放的污染物浓度，或者调整炉温来确保燃料充分燃烧。
其中，烟气处理装置只能对烟气中的部分污染物进行处理，处理成本较高，不能从源头上降低燃烧产生的污染物浓度。而炉温控制需要考虑燃烧炉的特性，依赖于工程人员的实操经验，容易由于过度追求炉温控制造成能源浪费或追求节能而导致超标排放。
发明内容
本申请实施例提供一种焚烧炉控制方法、装置、设备及存储介质，用以解决相关技术中难以减少焚烧炉产生的污染物浓度的缺陷，所述技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种焚烧炉控制方法，所述焚烧炉包括相连的第一燃烧室和第二燃烧室，所述方法包括：
调整所述第二燃烧室的烟气流速，在第一燃烧阶段内对所述第二燃烧室进行预热，获取在不同烟气流速下所述焚烧炉的第一排放数据，基于所述第一排放数据不高于排放标准值时对应的烟气流速确定烟气流速上限；获取不同烟气流速下所述焚烧炉的窜气量，基于窜气量不高于窜气量阈值时对应的烟气流速确定烟气流速下限；根据所述烟气流速上限和所述烟气流速下限输出烟气流速范围；
基于所述烟气流速范围设置烟气流速，在第二燃烧阶段内对所述第二燃烧室进行预热，实时采集所述第二燃烧室的炉温和第二排放数据，获取所述第二燃烧室的稳定燃烧阶段内所述第二排放数据低于所述排放标准值时对应的节点炉温；
在所述第二燃烧室内的炉温达到所述节点炉温后的第三燃烧阶段，启动所述第一燃烧室；
其中，所述第一燃烧阶段和所述第二燃烧阶段对所述第二燃烧室进行预热时，所述焚烧炉的鼓风量和喷油量保持恒定；所述稳定燃烧阶段内，排放物氧含量的变化率低于变化率阈值。
在第一方面的一种可选方案中，所述第一排放数据包括所述第二燃烧室进入所述稳定燃烧阶段后的排放物氧含量和至少一种污染物的含量，所述第二排放数据包括所述第二燃烧阶段内随时间变化的排放物氧含量和至少一种污染物的排放量。
在第一方面的一种可选方案中，所述基于所述第一排放数据不高于排放标准值时对应的烟气流速确定烟气流速上限，包括：
预设多个目标烟气流速，分别获取初始烟气流速调整至各个所述目标烟气流速的阶段内的第一排放数据，以所述第一排放数据不高于所述排放标准值为约束条件，通过线性规划计算满足所述约束条件的临界烟气流速，以所述临界烟气流速为烟气流速上限。
在第一方面的一种可选方案中，所述获取所述第二燃烧室的稳定燃烧阶段内所述第二排放数据低于所述排放标准值时对应的节点炉温，包括：
获取所述稳定燃烧阶段内所述第二燃烧室的炉温随时间的变化趋势以及所述第二排放数据随时间的变化趋势，基于所述第二排放数据随时间的变化趋势得到所述第二排放数据低于所述排放标准值对应的时刻，基于所述第二燃烧室的炉温随时间的变化趋势得到所述时刻的炉温，输出所述时刻的炉温为节点炉温。
在第一方面的一种可选方案中，所述启动所述第一燃烧室之后，还包括：
预设所述第二燃烧室的目标炉温，根据所述目标炉温与实际炉温的差值和差值的变化率调整所述第一燃烧室的引风量和所述鼓风量，直至所述第二燃烧室达到所述目标炉温。
在第一方面的一种可选方案中，所述启动所述第一燃烧室之后，还包括：
通过模糊控制方法调整所述第一燃烧室的所述引风量和所述鼓风量，基于所述目标炉温与所述实际炉温的差值和差值的变化率调整模糊控制的控制参数。
第二方面，本申请实施例还提供一种焚烧炉控制装置，包括：
第一控制模块，用于调整所述第二燃烧室的烟气流速，在第一燃烧阶段内对所述第二燃烧室进行预热；
第一处理模块，用于获取在不同烟气流速下所述焚烧炉的第一排放数据，基于所述第一排放数据不高于排放标准值时对应的烟气流速确定烟气流速上限；获取不同烟气流速下所述焚烧炉的窜气量，基于窜气量不高于窜气量阈值时对应的烟气流速确定烟气流速下限；根据所述烟气流速上限和所述烟气流速下限输出烟气流速范围；
第二控制模块，用于基于所述烟气流速范围设置烟气流速，在第二燃烧阶段内对所述第二燃烧室进行预热；
第二处理模块，用于实时采集所述第二燃烧室的炉温和第二排放数据，获取所述第二燃烧室的稳定燃烧阶段内所述第二排放数据低于所述排放标准值时对应的节点炉温；
第三控制模块，用于在所述第二燃烧室内的炉温达到所述节点炉温后的第三燃烧阶段，启动所述第一燃烧室；
其中，所述第一燃烧阶段内，固定鼓风量和喷油量对所述第二燃烧室进行预热，所述第二燃烧阶段；所述稳定燃烧阶段内，排放物氧含量的变化率低于变化率阈值。
在第二方面的一种可选方案中，所述启动所述第一燃烧室后，所述第三控制模块还用于预设所述第二燃烧室的目标炉温，并根据所述目标炉温与实际炉温的差值和差值的变化率对所述第一燃烧室的引风量和所述鼓风量进行调节，直至所述第二燃烧室达到所述目标炉温。
第三方面，本申请实施例还提供一种焚烧炉控制设备，所述控制设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本申请实施例第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的方法。
第四方面，本申请还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的方法。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法，通过获取的烟气流速范围来选取烟气流速，既能提高燃烧效率，使第二燃烧室尽快的达到所需要的炉温并减少耗油量，还能将排放污染物含量控制在排放标准值以下，避免了相关技术过度追求升温采取的低烟气流速导致的能源浪费和排放污染物超标，还避免了因选取过大烟气流速导致的升温效率过低；还通过烟气流速、排放污染物含量和第二燃烧室炉温的实时数据，获取第二燃烧室的预热阶段向第一燃烧室的实际燃烧阶段转换的节点炉温，使得第一燃烧室的燃烧产物进入第二燃烧室后能更充分的燃烧，从而避免相关技术中第一燃烧室点火初期的不充分燃烧产生的过量污染物。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种焚烧炉控制系统的架构示意图；
图2是相关技术的一种遗物祭品焚烧炉的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法的效果示意图；
图5是本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法的效果示意图；
图6是本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法的效果示意图；
图7是本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法的效果示意图；
图8是本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法的效果示意图；
图9是本申请实施例提供的PID控制器的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的一种焚烧炉控制装置的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的一种焚烧炉控制设备的结构示意图；
附图标记：1、炉门；2、主燃室；3、送风口；4、燃烧器；5、二燃室；6、出烟口；7、清灰口；8、机械炉排；9、点火器。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请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，本领域普通技术人员在没有作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。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块。
需要说明的是，本申请涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里描述或图示的那些以外的顺序实施。
可以理解地，遗物祭品焚烧炉指集中焚烧处理遗物祭品和固体废弃物的焚烧设备，其中，遗物是指死者留下来的物品，祭品是指祭奠死者的物品，遗物祭品焚烧排放的污染物是重要的殡葬污染源，其燃烧过程主要产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氯化氢及二噁英等有毒有害的大气污染物，遗物祭品焚烧炉产生的燃烧产物需符合GB13801-2015中的大气污染物排放限值。
现有的遗物祭品焚烧炉一般都包括主燃室和二燃室，二燃室主要用于将主燃室产生的一氧化碳等不完全燃烧烟气进行二次燃烧，因此，为使烟气充分燃烧，要求二燃室先于主燃室启动，并要求二燃室燃烧温度为850～1100℃。在主燃室启动遗物祭品的焚烧前，通常先启动二燃室的燃烧器进行预热以提高二燃室的炉温，二燃室炉温的提高可以有效加快焚烧的反应速率，从而减少一氧化碳、氮氧化物的排放。
现有的遗物祭品焚烧炉在二燃室的预热阶段，可以通过调整引风机的功率调整烟气流速进而控制二燃室的炉温，烟气流速与炉温的升高速度成反比关系，烟气流速越大，炉温上升越慢，烟气流速越小，炉温上升越快；相关技术一般为了追求快速升温，会取较小的烟气流速从而以最快速度达到850～1100℃，但是会消耗额外的燃料，且快速燃烧容易导致燃料燃烧不充分燃烧，会产生过量的污染物；为了追求节能，则会取较大的烟气流速，能避免快速燃烧导致的燃料燃烧不充分，但是由于烟气流速过大，反而会快速带走炉内的热量，会降低燃烧效率，燃烧产物中的可燃气体如一氧化碳的比例会升高，不利于达到GB13801-2015的排放要求。且相关技术中并未给出二燃室启动后主燃室启动节点的判断依据，若主燃室启动时，二燃室的温度较低，此时二燃室不能有效的处理主燃室产生的一氧化碳等不完全燃烧烟气，不利于减少排放；若主燃室启动时，二燃室的温度过高，二燃室会消耗额外的燃料，不利于节能。
可以理解地，相关技术中的主燃室为第一燃烧室，二燃室为第二燃烧室。
基于上述内容，本申请实施例提供了一种焚烧炉控制方法，通过获取的烟气流速范围来控制烟气流速，既能提高燃烧效率，使第二燃烧室尽快的达到所需要的炉温以减少耗油量，还能将排放污染物含量控制在排放标准值以下，避免了相关技术选取不恰当的烟气流速导致的能源浪费和排放污染物超标。进一步通过烟气流速、排放污染物含量和第二燃烧室炉温的实时数据，获取第二燃烧室的预热阶段向第一燃烧室的实际燃烧阶段转换的节点炉温，使得第一燃烧室的燃烧产物进入第二燃烧室后能更充分的燃烧，从而避免相关技术中第一燃烧室点火初期的不充分燃烧产生的过量污染物。
接下来请参考图1，其为本申请一示例性实施例提供的一种焚烧炉控制系统的架构示意图。如图1所示，该焚烧炉控制系统包括：焚烧炉控制终端110和服务器120。其中：
焚烧炉控制终端110包括数据处理设备111、执行设备112和信息采集设备113，所述焚烧炉控制终端110用于通过执行设备112调整焚烧炉的第二燃烧室的烟气流速，通过信息采集设备113采集焚烧炉的第一排放数据、第二排放数据、窜气量和炉温，通过数据处理设备111处理所述信息采集设备113采集的数据，并确定烟气流速上限、烟气流速下限、烟气流速范围和节点炉温，所述执行设备112在第二燃烧室内的炉温达到节点炉温后的第三燃烧阶段，启动所述第一燃烧室。焚烧炉控制终端110还可以通过网络建立与服务器120的数据关系，并通过该网络和服务器120建立数据连接关系，例如焚烧炉控制终端110可以接收服务器的控制指令，通过执行设备112调整第二燃烧室的烟气流速，并在第二燃烧室内的炉温达到节点炉温后的第三燃烧阶段，启动所述第一燃烧室，还可以通过该网络向服务器120发送信息采集设备113采集的焚烧炉的第一排放数据、第二排放数据、窜气量和炉温，还能通过该网络向服务器120发送数据处理设备111确定的烟气流速上限、烟气流速下限、烟气流速范围和节点炉温。
服务器120可以通过网络接收来自信息采集设备113采集的焚烧炉的第一排放数据、第二排放数据、窜气量和炉温。服务器120还可以接收数据处理设备111确定的烟气流速上限、烟气流速下限、烟气流速范围和节点炉温。服务器120还可以通过网络将控制指令发送至焚烧炉控制终端110，通过执行设备112调整第二燃烧室的烟气流速，并在第二燃烧室内的炉温达到节点炉温后的第三燃烧阶段，启动所述第一燃烧室。
上述焚烧炉控制方法不限于上述焚烧炉控制终端110执行，还可以由焚烧炉控制终端和服务器120结合执行，本说明书实施例对此不作具体限定，以下实施例全部以由焚烧炉控制终端110执行上述焚烧炉控制方法为例进行说明。
网络可以是在焚烧炉控制终端110和任意一个服务器120之间提供通信链路的介质，也可以是包含网络设备和传输介质的互联网，不限于此。传输介质可以是有线链路，例如但不限于，同轴电缆、光纤和数字用户线路(digital subscriber line，DSL)等，或无线链路，例如但不限于，无线上网(wireless fidelity，WIFI)、蓝牙和移动设备网络等。
可以理解地，图1所示的焚烧炉控制系统中的焚烧炉控制终端110和服务器120的数目仅作为示例，在具体实现中，该控制系统中可以包含任意数目的焚烧炉控制终端和服务器，本说明书实施例对此不作具体限定。例如但不限于，服务器120可以是多个服务器组成的服务器集群，焚烧炉控制终端110可以是多个焚烧炉控制终端组成的焚烧炉控制终端集群。
下面结合具体地实施例对本申请进行详细说明。本申请实施例中的焚烧炉为遗物祭品焚烧炉，包括相连的第一燃烧室和第二燃烧室；可以理解的，焚烧炉的第一燃烧室和第二燃烧室在结构上相连，包括但不限于通过风道或烟道连接，第一燃烧室即为主燃烧室，第二燃烧室为二燃室，请参见图2中示例的一种遗物祭品焚烧炉，该焚烧炉包括炉门1、主燃室2、送风口3、燃烧器4、二燃室5、出烟口6、清灰口7、机械炉排8和点火器9。图2仅给出一种焚烧炉的示例，不应解释为对本发明的限定。
接下来结合图1，以焚烧炉控制终端执行焚烧炉控制方法为例，介绍本申请实施例提供的焚烧炉控制方法。具体请参见图3，图3示出了本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法的流程示意图。如图3所示，该焚烧炉控制方法包括以下步骤：
S301，调整第二燃烧室的烟气流速，在第一燃烧阶段内对第二燃烧室进行预热，获取在不同烟气流速下焚烧炉的第一排放数据，基于第一排放数据不高于排放标准值时对应的烟气流速确定烟气流速上限；获取不同烟气流速下焚烧炉的窜气量，基于窜气量不高于窜气量阈值时对应的烟气流速确定烟气流速下限；根据烟气流速上限和烟气流速下限输出烟气流速范围。
具体地，启动燃烧室内的燃烧器开始对第二燃烧室的预热，第一燃烧阶段即第二燃烧室的预热阶段，在该预热阶段内，维持喷油量和鼓风量不变。其中，可以通过调整焚烧炉的鼓风机的功率实现，从而调整输入的鼓风量，鼓风机用于为焚烧炉提供参与燃烧的空气(氧气)；可以通过调整喷油器的开度控制输入的燃料量。
具体地，可以通过调整引风机的功率来调整烟气流速，引风机可以设置在第二燃烧室的出风口处，引风机用于将燃烧产生的烟气排出，本申请实施例对此不作限定。
具体地，第一排放数据包括第二燃烧室稳定燃烧后的排放物中的氧含量和至少一种污染物的含量，即第二燃烧室进入稳定燃烧阶段后的排放物中的氧含量和至少一种污染物的含量，可理解为对应的氧浓度和至少一种污染物的浓度。污染物包括但不限于GB13801-2015中规定的排放气体中的至少一种，具体包括烟尘、二氧化硫、氮氧化物(以NO2计)、一氧化碳、氯化氢、二噁英类以及烟气黑度，单位可以为mg/m3。
可以理解地，本申请实施例中获取的污染物的含量为污染物浓度，污染物浓度以每立方米大气中污染物的质量数来表示的浓度为质量-体积浓度，单位是mg/m3。
可选的，可以在焚烧炉的第二燃烧室的炉体位置任意一处加装温度传感器，在烟囱的监测孔中安装氧含量传感器和至少一种污染气体传感器，从而进行不同参数设置下焚烧炉预热阶段及实际燃烧阶段的排放数据采集。
可以理解的是，可以通过氧含量的变化率得知燃烧反应的阶段，当处于稳定燃烧阶段时排放物中的氧含量在一段时间内保持稳定，即氧含量在一段时间内的变化率小于设定的变化率阈值。
具体地，在获取了第一排放数据后，需要将排放数据与对应气体的排放标准值进行比较，排放标准值可参见表1。
表1遗物祭品焚烧大气污染物排放限值
具体地，分别设置多个烟气流速，分别进行预热，从而得到第二燃烧室处于稳定燃烧阶段后的排放数据，以第一排放数据中气体含量不大于对应气体的排放限值的数值为约束条件，容易得到对应的烟气流速，以此为烟气流速上限，当烟气流速大于烟气流速上限，排放的污染物含量会超过表1给出的污染物排放限值。
具体地，预设多个目标烟气流速，分别获取初始烟气流速调整至各个目标烟气流速的阶段内的第一排放数据，以第一排放数据不高于排放标准值为约束条件，可以理解地，所述第一排放数据不高于排放标准值即第一排放数据中的各类排放气体含量均不高于排放标准值中的对应标准，通过线性规划计算满足约束条件的临界烟气流速，以临界烟气流速为烟气流速上限。
具体地，设置多个目标烟气流速进行预热时，预热升温阶段，温度急剧上升能够造成烟气膨胀，可以测量焚烧炉炉体的窜气量，若窜气量大于窜气量阈值，则表明焚烧炉因烟气膨胀而漏烟，以此作为烟气流速下限的判定依据，以窜气量刚好处于窜气量阈值时对应的烟气流速为烟气流速下限；其中，窜气量取决于焚烧炉的结构和气密性，窜气量和第一排放数据可以同时测量，也可以分别测量，本申请实施例此不作限定。
示例性地，以一氧化碳的排放为例，计算烟气流速上限，选取目标烟气流速分别包括：1333Nm3/h、1730Nm3/h、2161Nm3/h、2379Nm3/h、2596Nm3/h、2794Nm3/h、2979Nm3/h、3174Nm3/h、3356Nm3/h、3552Nm3/h，一共设置从初始烟气流速增加至上述10个目标烟气流速10个阶段的烟气流速，并对应采集排烟口一氧化碳排放和氧含量。将各阶段线性拟合，可得烟气流速与氧含量和一氧化碳排放量关系，请参考图4。以烟气流速增加到各个目标烟气流速之间的阶段为横轴，即阶段1-10，分别对应前述的10个阶段的烟气流速，设定一氧化碳排放量不大于排放限值下的烟气流速对应阶段为x，基于测量数据，可以得到公式如下：
具体地，根据GB13801-2015的规定，需要将实测污染物排放浓度转换为大气污染物基准含氧量排放浓度，公式如下：
其中，OS为实测的干烟气中氧气的浓度，％；CS,CO为实测的大气污染物排放浓度，CCO为大气污染物基准含氧量排放浓度,mg/m3；VL为实时烟气流速，Nm3/h。
根据GB13801-2015的规定，焚烧炉排放限值为：
CCO≤200mg/m3 公式(3)
在公式(1)的基础上通过线性规划的方法并结合公式(2)、公式(3)，容易计算得到x≤0.31，对应的烟气流速上限为Vmax＝1456Nm3/h。
基于窜气量计算得到烟气流速下限为1333Nm3/h，不难得到烟气流速范围为[1333Nm3/h,1456Nm3/h]，在该烟气流速范围内，燃室预热阶段既不会出现漏气现象，还能保持较快的温度上升，也能减少因燃料燃烧的影响而造成的一氧化碳数值超标。
S302，基于烟气流速范围设置烟气流速，在第二燃烧阶段内对第二燃烧室进行预热，实时采集第二燃烧室的炉温和第二排放数据，获取第二燃烧室的稳定燃烧阶段内第二排放数据低于排放标准值时对应的节点炉温。
具体地，以步骤301中计算得到的烟气流速范围选取任一烟气流速，鼓风量和喷油量均保持恒定，对第二燃烧室进行预热。
可以理解的，第一燃烧阶段和第二燃烧阶段都是对第二燃烧室进行预热的过程，可以分多次燃烧分别进行第一燃烧阶段和第二燃烧阶段，也可以同时进行第一燃烧阶段和第二燃烧阶段，分别获取第一排放数据、第二排放数据以及炉温。
具体地，第二排放数据包括从第二燃烧室炉温为常温至预热结束全过程中的排放数据，具体包括第二燃烧阶段内随时间变化的排放物氧含量和至少一种污染物的排放量。
具体地，在预热阶段的初期，由于燃料的不完全燃烧，排放污染物较多，因此需要获取稳定燃烧阶段的数据。可以获取稳定燃烧阶段内第二燃烧室的炉温随时间的变化趋势以及第二排放数据随时间的变化趋势，基于第二排放数据随时间的变化趋势得到第二排放数据低于排放标准值对应的时刻，基于第二燃烧室的炉温随时间的变化趋势得到对应时刻的炉温，输出对应时刻的炉温为节点炉温。
示例性地，以烟气流速为烟气流速范围中的某一数值，测量一氧化碳的排放，每间隔3s进行一次数据采集，得到如图5示例的对第二燃室预热阶段的升温状态及其相应排放的一氧化碳和烟气含氧量进行采集分析得到的关系曲线，横轴为采集频率，图中f0-f1区间内氧含量趋于稳定，为稳定燃烧阶段。
其中，第二燃烧室点火预热后，当采集频率f0＝22时，由燃料燃烧生成的一氧化碳实测数值达到峰值，按公式(2)折算后可得CCO＝2293.4mg/m3(限值为200mg/m3)；随着燃烧的逐渐稳定，氧含量趋于稳定均值16.15％左右，根据式(1)反推出一氧化碳合格排放临界点f1相应实测数值CS,L＝97mg/m3，相对应的炉温为560℃，由此可得当炉温T大于等于560℃时，第二燃烧室预热阶段由燃料产生的一氧化碳排放数值进入合格排放阶段，下一步可启动主燃室进行实际焚烧。
S303在第二燃烧室内的炉温达到节点炉温后的第三燃烧阶段，启动第一燃烧室。
具体的，第三燃烧阶段为实际燃烧阶段，在第一燃烧室启动燃烧后，随着烟气量的增加，需要适当调整烟气流速，避免炉温降低导致的烟气反应速率降低和排放数值的升高。
进一步的，可以以第二燃烧室的炉温为目标，调整引风量和鼓风量，可以分别选取几个目标温度，测量每组目标温度的排放数据。
示例性地，选取三组实际燃烧实验，每组焚烧遗物祭品30Kg。在三组实际焚烧实验的过程中，以第二燃烧室的炉温为目标调节焚烧炉的引风量和鼓风量，三组目标温度分别为τ1＝[600℃，650℃]，τ2＝(650℃，700℃]，τ3＝(700℃，750℃]，τ1＝[600℃，650℃]时得到焚烧炉工况参数与常规污染物排放关系如图6所示，τ2＝(650℃，700℃]时得到焚烧炉工况参数与常规污染物排放关系如图7所示，τ3＝(700℃，750℃]时得到焚烧炉工况参数与常规污染物排放关系如图8所示。横轴为数据的采集频率，污染物排放数据每3s采集一次，炉温和烟气流速(flow，mg/m3)每5s采集一次。
图6、图7和图8的上半部分为实际燃烧过程中常规污染物排放量，从竖轴从左到右分别为氧含量(％)、一氧化碳含量(mg/m3)、二氧化氮含量(mg/m3)和二氧化硫含量(mg/m3)，横轴为数据的采集频率，污染物排放数据每3s采集一次；图6、图7和图8的下半部分为焚烧炉烟气流速和炉温的曲线图，竖轴从左至右分别为烟气流速flow(Nm3/h)和炉温T(℃)，横轴为数据的采集频率，炉温和烟气流速每5s采集一次。
从三组实际燃烧获取的一氧化碳含量和氧气含量的均值分别为：
通过公式(2)换算得到三组实际燃烧的一氧化碳的最终排放量分别为：
τ1:ρCO＝16.67mg/m3；
τ2:ρCO＝9.82mg/m3；
τ3:ρCO＝7.73mg/m3；
通过三组实际燃烧的数据可以得到，本申请实施例在第二燃烧室的炉温大于600℃时，烟气中一氧化碳的排放量就已经处在排放限值内，且处于较低的排放水平，而相关技术中要求第二燃烧室炉温达到850℃以上，本申请实施例有利于节省燃料，不需要达到850℃，可以减少预热时间从而提高焚烧炉的燃烧效率。
本申请实施例提供的一种焚烧炉控制方法，通过获取的烟气流速范围来控制烟气流速，既能提高燃烧效率，使第二燃烧室尽快的达到所需要的炉温并减少耗油量，还能将排放污染物含量控制在排放标准值以下，避免了相关技术过度追求升温采取的低烟气流速导致的能源浪费和排放污染物超标，还避免了因选取过大烟气流速导致的升温效率过低；进一步通过烟气流速、排放污染物含量和第二燃烧室炉温的实时数据，获取第二燃烧室的预热阶段向第一燃烧室的实际燃烧阶段转换的节点炉温，使得第一燃烧室的燃烧产物进入第二燃烧室后能更充分的燃烧，从而避免相关技术中第一燃烧室点火初期的不充分燃烧产生的过量污染物。
在另一个实施例中，本申请实施例的所述方法，在第三燃烧阶段内可以设定第二燃烧室的目标炉温，根据目标炉温与实际炉温的差值和差值的变化率调整第一燃烧室的引风量和鼓风量，直至第二燃烧室达到目标炉温。
具体的，可以通过模糊控制方法调整第一燃烧室的引风量和鼓风量，基于目标炉温与实际炉温的差值和差值的变化率调整模糊控制的控制参数，通过模糊控制方法控制第一燃烧室的引风机和鼓风机。
示例性地，采用图9示出的模糊PID控制器，通过实验获取PID的初始参数，包括比例参数kp，积分参数ki以及微分参数kd；
在炉温达到节点炉温后，启用模糊PID控制，被控对象为第一燃烧室的引风机和鼓风机，通过热电偶采集第二燃烧室内的炉温，将第二燃烧室内的炉温与设定的目标炉温进行比较得到偏差E和偏差增量Ec作为模糊PID的输入量。根据适用于焚烧炉系统的模糊规则表获取PID参数的变化量Δkp，Δki，Δkd，经过解模糊后得到精确的变化量Δkp，Δki，Δkd，进而得到精确的控制参数kp，ki以及kd，完成对焚烧炉的控制。
相对于现有技术，本申请实施例的所述方法给出了预热阶段向实际燃烧阶段的转换节点炉温，在该节点炉温之后再接入模糊控制方法控制第二燃烧室的炉温，能最大效率的利用模糊控制方法实现实际燃烧阶段的精确控制，在给定的节点炉温时，第二燃烧室已经处于稳定燃烧状态，即处在稳定燃烧阶段内，能更快的确定模糊控制的参数，有利于提高模糊控制的精度和准确度，确保焚烧炉的燃烧效率及排放指标的达成。
下述为本申请的装置实施例，可以用于执行本申请的方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请的方法实施例。
接下来请参见图10，为本申请一个示例性实施例提供的焚烧炉控制装置的结构示意图。该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的全部或一部分，还可以作为独立的模块集成于服务器上。该装置10包括第一控制模块1000、第一处理模块1010、第二控制模块1020、第二处理模块1030和第三控制模块1040，其中：
第一控制模块1000，用于调整第二燃烧室的烟气流速，在第一燃烧阶段内对第二燃烧室进行预热；
第一处理模块1010，用于获取在不同烟气流速下焚烧炉的第一排放数据，基于第一排放数据不高于排放标准值时对应的烟气流速确定烟气流速上限；获取不同烟气流速下焚烧炉的窜气量，基于窜气量不高于窜气量阈值时对应的烟气流速确定烟气流速下限；根据烟气流速上限和烟气流速下限输出烟气流速范围；
第二控制模块1020，用于基于烟气流速范围设置烟气流速，在第二燃烧阶段内对第二燃烧室进行预热；
第二处理模块1030，用于实时采集第二燃烧室的炉温和第二排放数据，获取第二燃烧室的稳定燃烧阶段内第二排放数据低于排放标准值时对应的节点炉温；
第三控制模块1040，用于在第二燃烧室内的炉温达到节点炉温后的第三燃烧阶段，启动第一燃烧室。
可选地，在启动第一燃烧室后，第三控制模块1040还用于预设第二燃烧室的目标炉温，并根据目标炉温与实际炉温的差值和差值的变化率对第一燃烧室的引风量和鼓风量进行调节，直至第二燃烧室达到目标炉温。
需要说明的是，上述实施例提供的焚烧炉控制装置13在执行焚烧炉控制方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与焚烧炉控制方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种焚烧炉控制设备，焚烧炉控制设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述任一实施例方法的步骤。
请参见图11，为本申请实施例提供的一种焚烧炉控制设备的结构框图。
如图11所示，焚烧炉控制设备1100与设置在焚烧炉1300上的传感器、执行器连接，接收传感器采集的数据并对执行器下达控制指令，焚烧炉控制设备1100包括有：处理器1101和存储器1102。
本申请实施例中，处理器1101为计算机系统的控制中心，可以是实体机的处理器，也可以是虚拟机的处理器。处理器1101可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器1101可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable LogicArray，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。
处理器1101也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central Processing Unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。
存储器1102可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器1102还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在本申请的一些实施例中，存储器1102中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器1101所执行以实现本申请实施例中的方法。
一些实施例中，焚烧炉控制设备1100还包括有：外围设备接口1103和至少一个外围设备。处理器1101、存储器1102和外围设备接口1103之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口1103相连。具体地，外围设备包括：显示屏1104、摄像头1105和音频电路1106中的外围设备接口1103可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器1101和存储器1102。
在本申请的一些实施例中，处理器1101、存储器1102和外围设备接口1103被集成在同一芯片或电路板上；在本申请的一些其他实施例中，处理器1101、存储器1102和外围设备接口1103中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现。本申请实施例对此不作具体限定。
显示屏1104用于显示UI。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏1104是触摸显示屏时，显示屏1104还具有采集在显示屏1104的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器1101进行处理。此时，显示屏1104还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。
在本申请的一些实施例中，显示屏1104可以为一个，设置在焚烧炉控制设备1100的前面板；在本申请的另一些实施例中，显示屏1104可以为至少两个，分别设置在焚烧炉控制设备1100的不同表面或呈折叠设计；在本申请的再一些实施例中，显示屏1104可以是柔性显示屏，设置在焚烧炉控制设备1100的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏1104还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏1104可以采用LCD(Liquid CrystalDisplay，液晶显示屏)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)等材质制备。
摄像头1105用于采集图像或视频。可选地，摄像头1105包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头设置在焚烧炉控制设备的前面板，后置摄像头设置在焚烧炉控制设备的背面。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头、长焦摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能、主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality，虚拟现实)拍摄功能或者其它融合拍摄功能。在本申请的一些实施例中，摄像头1105还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。
音频电路1106可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波，并将声波转换为电信号输入至处理器1101进行处理。出于立体声采集或降的目的，麦克风可以为多个，分别设置在焚烧炉控制设备1100的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。
电源1107用于为焚烧炉控制设备1100中的各个组件进行供电。电源1107可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源1107包括可充电电池时，该可充电电池可以是有线充电电池或无线充电电池。有线充电电池是通过有线线路充电的电池，无线充电电池是通过无线线圈充电的电池。该可充电电池还可以用于支持快充技术。
本申请实施例中示出的焚烧炉结构框图并不构成对焚烧炉控制设备1100的限定，焚烧炉控制设备1100可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一实施例的方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种焚烧炉控制方法，所述焚烧炉包括相连的第一燃烧室和第二燃烧室，其特征在于，所述方法包括：
调整所述第二燃烧室的烟气流速，在第一燃烧阶段内对所述第二燃烧室进行预热，获取在不同烟气流速下所述焚烧炉的第一排放数据，基于所述第一排放数据不高于排放标准值时对应的烟气流速确定烟气流速上限；获取不同烟气流速下所述焚烧炉的窜气量，基于窜气量不高于窜气量阈值时对应的烟气流速确定烟气流速下限；根据所述烟气流速上限和所述烟气流速下限输出烟气流速范围；
基于所述烟气流速范围设置烟气流速，在第二燃烧阶段内对所述第二燃烧室进行预热，实时采集所述第二燃烧室的炉温和第二排放数据，获取所述第二燃烧室的稳定燃烧阶段内所述第二排放数据低于所述排放标准值时对应的节点炉温；
在所述第二燃烧室内的炉温达到所述节点炉温后的第三燃烧阶段，启动所述第一燃烧室；
其中，所述第一燃烧阶段和所述第二燃烧阶段对所述第二燃烧室进行预热时，所述焚烧炉的鼓风量和喷油量保持恒定；所述稳定燃烧阶段内，排放物氧含量的变化率低于变化率阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一排放数据包括所述第二燃烧室进入所述稳定燃烧阶段后的排放物氧含量和至少一种污染物的含量，所述第二排放数据包括所述第二燃烧阶段内随时间变化的排放物氧含量和至少一种污染物的排放量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一排放数据不高于排放标准值时对应的烟气流速确定烟气流速上限，包括：
预设多个目标烟气流速，分别获取初始烟气流速调整至各个所述目标烟气流速的阶段内的第一排放数据，以所述第一排放数据不高于所述排放标准值为约束条件，通过线性规划计算满足所述约束条件的临界烟气流速，以所述临界烟气流速为烟气流速上限。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述第二燃烧室的稳定燃烧阶段内所述第二排放数据低于所述排放标准值时对应的节点炉温，包括：
获取所述稳定燃烧阶段内所述第二燃烧室的炉温随时间的变化趋势以及所述第二排放数据随时间的变化趋势，基于所述第二排放数据随时间的变化趋势得到所述第二排放数据低于所述排放标准值对应的时刻，基于所述第二燃烧室的炉温随时间的变化趋势得到所述时刻的炉温，输出所述时刻的炉温为节点炉温。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动所述第一燃烧室之后，还包括：
预设所述第二燃烧室的目标炉温，根据所述目标炉温与实际炉温的差值和差值的变化率调整所述第一燃烧室的引风量和所述鼓风量，直至所述第二燃烧室达到所述目标炉温。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述启动所述第一燃烧室之后，还包括：
通过模糊控制方法调整所述第一燃烧室的所述引风量和所述鼓风量，基于所述目标炉温与所述实际炉温的差值和差值的变化率调整模糊控制的控制参数。
7.一种焚烧炉控制装置，所述焚烧炉控制装置包括相连的第一燃烧室和第二燃烧室，其特征在于，包括：
第一控制模块，用于调整所述第二燃烧室的烟气流速，在第一燃烧阶段内对所述第二燃烧室进行预热；
第一处理模块，用于获取在不同烟气流速下所述焚烧炉的第一排放数据，基于所述第一排放数据不高于排放标准值时对应的烟气流速确定烟气流速上限；获取不同烟气流速下所述焚烧炉的窜气量，基于窜气量不高于窜气量阈值时对应的烟气流速确定烟气流速下限；根据所述烟气流速上限和所述烟气流速下限输出烟气流速范围；
第二控制模块，用于基于所述烟气流速范围设置烟气流速，在第二燃烧阶段内对所述第二燃烧室进行预热；
第二处理模块，用于实时采集所述第二燃烧室的炉温和第二排放数据，获取所述第二燃烧室的稳定燃烧阶段内所述第二排放数据低于所述排放标准值时对应的节点炉温；
第三控制模块，用于在所述第二燃烧室内的炉温达到所述节点炉温后的第三燃烧阶段，启动所述第一燃烧室；
其中，所述第一燃烧阶段内，固定鼓风量和喷油量对所述第二燃烧室进行预热，所述第二燃烧阶段；所述稳定燃烧阶段内，排放物氧含量的变化率低于变化率阈值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述启动所述第一燃烧室后，所述第三控制模块还用于预设所述第二燃烧室的目标炉温，并根据所述目标炉温与实际炉温的差值和差值的变化率对所述第一燃烧室的引风量和所述鼓风量进行调节，直至所述第二燃烧室达到所述目标炉温。
9.一种焚烧炉控制设备，所述控制设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述控制方法的步骤。
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| CN117109012A (zh) | 2023-11-24 |
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