CN1947073A - 废物燃烧过程的模拟和控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废物燃烧过程的模型，该模型是精确的且同时具有有限的计算复杂度，从而适用于控制或模拟废物焚烧工厂。废物堆由两层来表示，并且从气体燃烧阶段或火焰上方的热传递被限制为火焰和上面一层之间的热辐射相互作用。得到的用于废物焚烧炉排的基于模型的控制器考虑了经由过滤的白噪声的废物成分的可变性。该控制器可有助于操作者保持不变过程状况且在恒定能量输出的情况下使工厂产量最大化，或者实现对受过教育的操作者安全、可靠和有效运转废物能量工厂的训练模拟器。

Description

废物燃烧过程的模拟和控制

技术领域

本发明涉及废物燃烧和焚烧领域。它源自分别如权利要求1、9和10的前序部分中所述的对废物焚烧工厂中的废物燃烧过程建模的方法以及用于控制废物焚烧工厂的设备和用于模拟废物燃烧过程的设备。

背景技术

在废物焚烧工厂中处理城市和工业废物，以减少沉积的废物体积，以及将废物中对环境有害的成份诸如芳(族)烃或有机溶剂转化为无害的混合物。日益增加的将被处理的废物数量导致了具有多条轨道的焚烧工厂，该焚烧工厂能够每小时焚烧几十吨废物。所谓的废物能源工厂(waste-to-energy plant)不仅仅将废物焚烧成灰烬，它们还将燃烧热转换成蒸汽，例如区域供热，和/或电能，从而提高工厂的整体效率。

用于废气和灰烬处理及能量转换的专门高级的装置增加了该工厂的复杂性，因此需要合适的控制技术。然而，由于复杂的化学过程和不稳定的燃料质量，迄今为止没有足够的控制技术能够代替专业操作者。此外，在炉子的相关位置没有直接测量可利用的传感器数据，从而导致在控制参数变化之前数十秒钟的中断将通过传感器被记录下来。

试运转和运行废物焚烧工厂中的关键问题是废物成份的可变性，从而导致燃烧温度和废气成分及流量的波动。具体地，废物的热值或湿气含量、或者诸如砂石或砂砾之类物品的数量或者诸如金属之类的不易燃烧的材料可能在废物中很大程度地变化。

在废物焚烧工厂中可被使用以影响燃烧进程的最重要的控制参数是初级和次级燃烧空气的质量流、空气温度(如果对助燃空气的预加热是可行的)、返回的废气的数量、废物数量或者供给的燃料及传递速度或往复炉排(grate)的烧火速度。在使可被处理的废物数量最大化和/或使空气污染排放数量最小化的目的下，这些参数依据废物中水分含量的预期或非预期的变化及热值必须被优化。另一目的是将剩余灰烬中碳的数量限制在由环境法所给出的确定界限之下，或者限制炉内的火焰温度以保护墙砖，从而延长其寿命。

依据专利US 5,606,924，响应于通过红外照相机确定的燃料块的温度分布、在燃料气体中检测到的氧气含量或者产生的蒸汽质量流，可以调整燃烧进程。为了提高炉子性能对蒸汽输出要求的适应性，以及影响废气的成分，该专利建议检测在炉排中至少一部分上的燃料块的三维分布。在不同角度使用雷达或将多个摄像机指向燃料块来扫描燃料块周边，进而推断出在各个区域中由燃烧局部释放的能量数量。

在专利US 6,644,222B1中，公开了一种用于废物连续热燃烧的系统，包括产生与例如产生的蒸汽数量的目标和实际值之间差值成比例的控制信号的控制器，并且作用在供给蒸气数量和/或助燃空气的流量上。该系统进一步包括影响目标值的保护电路，以预防相关于燃料的低热值的某种类型的故障。

模型预测控制(MPC)是解决优化控制问题的过程，其包括关于系统输出和/或状态变量的系统动态约束。至少在某些工作点是有效的系统或过程模型允许关于该系统的当前状态、对外部变量和未来控制信号u的预测表述输出信号的操作系统轨线或次序。包含轨线或输出信号y的性能、成本或目标功能依据一些预定义标准和考虑一些预言的范围被优化。然后，从该优化过程中得到的优化的第一或下一个控制信号u₁被应用到该系统，并且基于随后观测到的系统状态和更新的外部变量，重复该优化过程。

发明内容

本发明的目的是控制废物焚烧工厂或模拟废物焚烧过程，这样废物焚烧过程同时是精确的且是有限计算复杂性的。通过依据权利要求1和9的用于控制废物焚烧工厂的方法和设备以及依据权利要求10的用于模拟废物燃烧过程的设备，实现这些目的。另外，根据从属权利要求，优选实施例是清楚的。

本发明的优点是产生废物焚烧过程的模型，该模型是足够精确的以可靠地再生该过程的主要特征，但并不是太繁琐以致于限制其在实时控制器或模拟工具中的应用。该模型确定合适的模型输入、模型状态和模型输出，通过将它们转换为状态或输出方程而结合不同物理、热力学和化学过程的主要方面，以及经由上层和下层接近废物堆，相同的或均匀的参数依次表述该上层和下层的模型状态。

在本发明的第一优选实施例中，从炉上方气体燃烧得到的火焰和废物层(waste bed)之间的热传递被限制为火焰和上层之间的热辐射型相互作用。然后，后者经由热传导将热中转给下层。在本发明的另一优选变型中，顶层或上层被假定具有有限的热容量，而不具有质量。

优选地，对应于类似成堆的废物流量或废物质量的实际量的模型状态是向量，该模型状态的成分被限制到水、木炭或可燃物、挥发物和惰性材料的主要要素，而对应于气体流量的那些模型状态是具有氧气、惰性气体、燃料或气体燃烧和蒸汽的成分。然而，不需要关于各种构成的化学特性的详细知识。

作为重要的燃烧过程的模型参数，作为对应于质量和比热的数学乘积的实际量的热惯性尤其是非常适合的。这是因为，例如，该堆的上层或顶层的质量和比热炉排上方火焰或气体燃烧体积是难于估计的。因此，各自的热惯性优选被用作模型参数，并且经由基于工厂特定数据的标准调整过程被确定。

在用于控制废物焚烧工厂的本发明方法和设备中，控制信号的产生优选包含线性模型或发生在所述工厂中的废物燃烧过程的更复杂模型的线性版本。基于所述线性模型的至少一个模型输出的所谓的稳健控制器或模型预测控制(MPC)方案被采用，用于给予模型的控制。

依据优选实施例的控制过程能够结合废物成分的变型或来自工厂具体标准燃烧燃料类型的经由过滤的白噪声型号的偏差。后者被添加到控制信号且被馈送到该过程的线性模型。噪声滤波器的参数可以通过估计已知控制信号和来自过去参数的对应系统输出信号来获得。

表示本发明核心的废物燃烧过程的模型被最有利的实施在废物焚烧工厂控制器中。后者可有助于操作者保持恒定的过程状况，在恒定能量输出的情况下使工厂的产出最大化，或者限制用于维持燃烧过程的辅助燃烧器的使用，而同时提供相对于废物成分改变的稳定性。在本发明的另一方面，该模型被实施在模拟设备中，允许废物燃烧过程或整个焚烧工厂的模拟。因此，可以实现训练模拟器，以教育操作者以安全、可靠和有效的方式运行废物能量工厂。

为了清楚的缘故，将被理解的是，在保护范围中，废物堆中对上层和下层表述决不排除包括布置在上述两层中任一侧上或其间的另外层的废物模型。同样地，保护范围目的不在于限制到所列的方法和设备，而是期望还覆盖对应的计算机程序。

附图说明

参考在附图中说明的优选示范实施例，在下面文本中将详细地解释本发明的主要内容，附图中：

图1示意性示出废物焚烧工厂，

图2描述废物燃烧过程的模型部分，

图3示出使用依据本发明的模型得到的模拟结果，以及

图4说明控制过程的线性过程。

在图及其表示中使用的参考标记被以简要形式列举在参考标记列表中。实际上，相同部件在图中使用同样的参考标记。

具体实施方式

图1示意性示出具有下面基本部分的废物焚烧工厂。输入供给机构或传动装置(10)将城市或工业废物、垃圾或其他碎片导入炉(11)，并且将前者搁置在支撑的可移动的炉排(12)上，从而形成废物层。炉排(12)通常包括一些相对移动的炉排板，用于对炉排(12)上的废物实施扩散、混合和通常向前的推进。可以设置辅助燃烧器13)，以启动或支持燃烧过程。在烟窗中收集燃烧的废气并引导向锅炉(14)，用于加热蒸汽。

没有一般性的损耗，焚烧过程被分为由废物串联跨越的四个区域：干燥区域(20)，用于高温分解和气化/挥发的第一燃烧区域(21)，用于烧焦氧化或固体燃烧的残余区域(22)和灰烬处理/烧结区域(23)。这些区域实际上在炉中并不是完全分离的，而是可以在一定范围上重叠。第二燃烧区域或火焰区域(24)在废物层上是相同的，在该区域发生高温分解气体的均匀气体阶段燃烧。不同数量的初级空气(Primary air)(30)通常从炉排下供给四个上述区域(20、21、22、23)。在炉排上方供给次级空气(31)，以确保气化和高温分解产物在第二燃烧区域(24)中完全燃烧。

在下面模型中考虑的“废物”的数量对应于炉排上的实际废物层的假想部分，并且被称为“堆(pile)”。为了考虑垂直方向也就是垂直于炉排的不均匀度，该堆被以薄上层或顶层以及至少一个大块的下层或废物层分割。所有层被假定为均匀的，以及它们各自参数将使用用于上层的指数“u”和用于至少一个下层或废物层的“w”来区分。堆的宽度通常被假定为与炉排宽度相符，以及一个接另一个排列的多个堆可以近似为完整的废物层。当初级空气横穿某一堆从炉排下流动时(在下面为下标“p”)，它加热、加速蒸汽和高温气体，从而变为所谓的废物气流(下标“g”)。废物气体流的可燃烧部分，通常称为“燃料”在第二燃烧区域(24)中燃烧，以及废气流(下标“f”)完全流向锅炉(14)。

图2中，描述了依据本发明的废物燃烧模型的各个部分。被称为蒸发(1.2)、高温分解(1.3)和固体燃烧(1.4)的三个基本过程通过适当的化学和/或热力学方程被各个区分和表述。后者已经被估计且被转换为如在下面说明书结束处在该模型的优选实施例中“执行”下所表示的形式。依据废物燃烧和燃烧空气供给及与炉排上废物的位置粗略对应，这些过程中之一主要发生在堆中。废物堆中的两层使用温度T_u、T_w和质量M_u、M_w被表述。后者是向量且它们成分对应于构成该层的各自数量的水、木炭或固体可燃烧、挥发物和惰性材料。在另一方面，初级空气使用它的四个主要成分氧气、惰性气体、燃料和蒸汽的初级空气温度T_p和流速f_p被表述。因此，流速f_p同样采用向量形式。

初级空气的流速f_p和温度T_p均表示焚烧工厂用于控制废物燃烧过程的参数。这种的其他参数例如是炉(11)的输入口处的废物的废物输送速度f_wi、炉排速度v_G或使用次级空气温度T_s和流速f_s表述的次级空气。在另一方面，温度T_wi和入口处的废物成分，也就是水、木炭、挥发物和惰性材料成分的相对数量，还有初级和次级空气的成分，也就是氧气、惰性气体、燃料和蒸汽成分的相对数量，通常不遵循调整或控制目的。

废物堆的高度H_w、废气中的氧气分数O_f和蒸汽产物S代表焚烧工厂的目标参数，以及任何控制努力的最终目的在于使它们的数值尽可能地接近一些目标值或设定的点。因此，为了确定作为模型输入的前述参数，废物燃烧模型的其他部分描述了炉排上废物的机械行为具有水/蒸汽循环及连接的废气和灰烬处理过程的热力学调节和相互作用。

因为气体阶段过程的动态远快于堆中固体废物的热力学动态，因此废物燃烧模型假定气体质量平衡和气体热量平衡是等效的以及稳态气体流在次级燃烧区域(24)或火焰中展开。在对应于次级燃烧区域(24)的具体体积的假设燃烧室中，不考虑气体的积累和/或压力的增加。废气向下游烟窗的排泄既没有受到火焰和烟窗之间压力梯度的阻碍又没有受到火焰和烟窗之间压力梯度加速，以及废气流f_f没有与废物气体的流动f_g和进入次级燃烧区域(24)的次级空气流f_s相混合。

在固体和气体基本燃烧过程(1.4、1.5)二者中，取决于相对引入的流动，所有固体或气体燃料或可利用的氧气总量被消耗掉。为了确定燃料和氧气的相对消耗量，采用了关于基础的化学过程的化学细节。因此，固体燃烧的反应速度可能被限制到在废物气流f_g等于零中对应于氧气含量的数值。

依据本发明，通过假定在次级燃烧区域(24)中仅有该堆的上层暴露给来自高温分解气体的气体阶段燃烧的热辐射，来简化废物燃烧模型。因此，从火焰至下层的热传递专门地经由来自上层的热传导而发生。该模型的各个部分之间的各自互相作用通过图2中的箭头被指示。该模型的优选实施例的细节在下面说明书的结尾处给出。

此外，上层可以被假定为没有质量，也就是M_u＝0，并且任意的薄，然而包括固定有限热惯性。在这种情况中，下层包括整个废物质量。上层的所述有限热惯性，以及在次级燃烧区域(24)中火焰或气体质量的热惯性为废物燃烧模型的可调谐参数。其精确值适用于具体的废物焚烧工厂，该模型被假定使用标准参数估计过程描述该工厂。

图3中显示各种模拟结果，该模拟结果从依据本发明的单堆标准成分和重几吨的废物的整个燃烧过程中得到的。各个图表示出初级空气流f_p和次级空气流f_s的0.6小时持续期间的瞬时演变，该初级空气流f_p和次级空气流f_s均仅仅包括惰性成分和氧气(以kg/s表示)，以及废物质量M_w的四种成分(以kg表示)。在时间0.14小时处，废物的挥发性成分开始燃烧，进而通过目的在于调整过量氧气速率至8％的控制动作逐步增加次级空气流f_s。当过量氧气比率O_f与火焰温度T_f相关时，前者(过量氧气比率O_f)被用于控制后者(火焰温度T_f)，从而确保最佳燃烧温度。此外，描绘了状态变量体积废物温度T_w、上层温度T_u和火焰温度T_f(全部以K表示)的结果进展。最后，作为该模型输出之一的过量氧气比率O_f被描述。

如上面所述的废物焚烧过程的模型是足够详细的，以定性地说明用于正确实际机构，但不太复杂而不限制其在实时控制废物焚烧工厂的系统中的应用。使用如阐明的过程模型，使用众所周知的基于模型的技术控制燃烧过程。适当的基于模型的控制器例如是所谓的稳健控制(robust control)、内部模型原理或模型预测控制(MPC)，其中优选控制器的选择可以取决于所采用的具体模型。

重要的扩展在于对废物成分中实际变形的结合。为此，上述模型是线性的，以及作为噪声源的废物变形包含乘以输入废物供给速度f_wi。因此，可以固定相对输入废物成分，例如对应于具有30％水的标准型的废物成分，在那里通过噪声项考虑了所有偏差。另外，因在各自比热向量C_pw和C_pg中固体废物和废物气体的材料参数被整理过，所以没有必要知道高温分解气体的精确化学成分。等价于，输出噪声可以被叠加在线性模型的输出值(S、O_f)。

更详细地且如图4中所述，扩展模型采用形式

y＝(H₂+GH₁)·e+GL·u               (公式1)

其中u是过程输入向量(对应于废物供给速率、炉排速度、初级和次级气流)，y是过程输出向量(氧气比率、蒸汽生成)，以及G和L是表述线性模型的传递函数矩阵。描述废物输入过程和产生实际供给速率f_wi的执行机构模型L和燃烧模型G均是固定的，而表述噪声效果的传递函数矩阵H₁和H₂均被参数化。E是白噪声源，由矩阵H₁、H₂过滤。所有四个矩阵从对上述模型的线性化中得到。

为了识别函数矩阵H₁和H₂的参数，采用u和y的测量值以最小化预测误差。如果H₁通过p被参数化且H₂通过q被参数化则下面形式的优选问题必须被解决

$\min \arg [p,q]\left|\right|\tilde{y}-(H_2\left(q\right)+{\mathrm{GH}}_1\left(p\right))\·\tilde{e}+\mathrm{GL}\·\tilde{u}\left|\right|$

(公式2)

其中

和

是在给定时间范围上的测量的输出和输入向量。公式2可以直接使用市售的优化软件被解决，或者这是优选的，被变换为扩展卡尔曼滤波器(Kalman Filter)问题。测量值

和 可以从现有工厂的闭环操作中得出。参数估计的计算复杂性不会对该模型在控制器的适用性产生危害，因为在控制器的任意标准操作期间之前或离线时执行参数估计。因此，只要新的测量值是可利用的或者系统行为中的重要改变是可疑的是，就可以开始对参数的更新。

依据本发明的控制系统作为管理控制链中的一部分，通过体系的超级外部控制环可以计算其设定点(也就是废气的目标氧气比率O_f或蒸汽产物S)。后者可以包括PID控制器，适应控制技术、模糊/专家控制器，基于神经网罗的控制器或基于其他模式的控制器。

在下面，给出了基于质量自由上层的废物焚烧模型的优选实施例]。

模型输入

废物供给速率(水、木炭、挥发物、惰性材料)和温度初级气流(氧气、惰性气体、燃料、蒸汽)和温度次级气流(氧气、惰性气体、燃料、蒸汽)和温度

v_g   炉排速度

Q     经由辅助燃烧器输入气体火焰的能量

模型状态(除了T_f，仅仅出现一次的如炉排中堆一样多的聚集)

具有水、木炭、挥发物、惰性材料成分的废物质量

下堆、上堆和火焰或废气温度

模型输出

具有氧气、惰性气体、燃料、蒸汽成分的废物和废气

废物气体温度以及废气或火焰温度

废物堆高度

废气中的氧气分数

蒸汽产物

其它变量/函数

堆高度变换

废物输送因子(用于调整物理单位)

废物比热

初级空气比热

次级空气比热

废物气体比热

废气比热

废物气体理想气体法定压力常数

废气理想气体法定压力常数

状态方程(用于上面模型状态)

${\stackrel{\·}{M}}_w=f_{\mathrm{wi}}-v_g\·k_v\·M_w-E_{\mathrm{mw}}-P_{\mathrm{mw}}-C_{\mathrm{mw}}$

$C_{\mathrm{pw}}\·M_w\·{\stackrel{\text{\·}}{T}}_w=C_{\mathrm{pw}}\·f_{\mathrm{wi}}\·T_{\mathrm{wi}}-C_{\mathrm{pw}}\·{\stackrel{\·}{M}}_w\·T_w-v_g\·k_v\·C_{\mathrm{pw}}\·M_w\·T_w$

$-E_Q-P_Q+C_Q+U_c+U_{\mathrm{wg}}$

上层热惯性 $\·{\stackrel{\·}{T}}_u=U_r-U_c$

火焰热惯性 $\·{\stackrel{\·}{T}}_f=(C_{\mathrm{pg}}\·f_g\·T_g+C_{\mathrm{ps}}\·f_s\·T_s-C_{\mathrm{pf}}\·f_f\·T_f+G_Q-U_r+Q)$

输出方程

f_c＝E_mg+P_mg+C_mg

f_g＝f_p+f_c

T_g＝(C_ppf_pT_p+(C_pgf_c+k_wg)T_w)/(C_pgf_g+k_wg)

H_w＝k_h·M_w

f_gf＝f_g+f_s

T_gf＝(C_pgf_gT_g+C_psf_sT_s)/(C_pgf_g+C_psf_s)(在点燃之前的混合温度)

f_f＝f_gf+G_mg

S＝S(f_f，T_f)依据使用的锅炉模型计算产生的蒸汽

$O_f=\frac{\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\end{array}\right]\·f_f}{\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\end{array}\right]\·f_f}$

基本过程模型

1.1固体废物和废物气体之间的热传递

基本描述

其他参数

执行

U_wg＝k_wg(T_w-T_g)

1.2蒸发

基本描述

质量蒸发函数

蒸发热量

其他参数

废物中水的蒸汽压力

气体中水的部分压力

蒸发速度常数

蒸发潜热

执行

$P_p-H2\mathrm{Ogas}=\frac{\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 1\end{array}\right]\·f_p}{\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\end{array}\right]\·f_p}\·({k_{\mathrm{pg}}}^T\·f_p\·T_p)$

$C_{\mathrm{water}}=\frac{\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\end{array}\right]\·M_w}{\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\end{array}\right]\·M_w}$

$P_{p-H2\mathrm{Owaste}}=\mathrm{PvsA\; exp}\left(\frac{\mathrm{PvsB}(T_w-273)}{T_w}\right)$

E_m＝k_evap(P_p-H2Owaste-P_p-H2Ogas)·C_water

E_mw＝E_mg＝E_m·E_mFractions

E_mFractions＝[0 0 0 1]^T

E_Q＝k_latent·E_m

1.3高温分解

基本描述

高温分解的质量

高温分解热量

其他参数

A       高温分解预指数

E_a     高温分解激活能

k_pyro   高温分解质量传递系数

k_energy  实施高温分解所需的热量

执行

$P_m=k_{\mathrm{pyro}}{\mathrm{Ae}}^{-E_a/R/T_m}\·\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 1& 0\end{array}\right]\·M_w$

P_mw＝P_m·P_mwFractions，P_mg＝P_m·P_mgFractions，

P_Q＝k_energy·P_m

1.4固体燃烧

基本描述

燃烧的废物质量

废物燃烧的热量

其他参数

A       燃烧预指数

E_a     燃烧激活能

k_wcomb  废物燃烧传递系数

k_energy  燃烧产生的热量

P_p-O2   气体中氧气的部分压力

执行

$P_{p-O2}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\end{array}\right]\·\left(\frac{f_p}{\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\end{array}\right]\·f_p}\right)$

$C_m=k_{\mathrm{wcomb}}{P}_{p-O2}\·{\mathrm{Ae}}^{-E_a/R/T_w}\·\left[\begin{array}{cccc}0& 1& 0& 0\end{array}\right]\·M_w$

C_mw＝C_m·C_mwFractions，C_mg＝C_m·C_mgFractions，

C_Q＝K_energy·C_m

如果在初级空气中没有足够的氧气用于燃烧率完全发生(比较fg的方程式)，则该项被限制到最大可能的数量，也就是以获得等于零的f_g中的氧气。

1.5气体燃烧(火焰)

基本描述

燃烧的气体质量

气体燃烧的热量

其他参数

A        燃烧预指数

E_a      燃烧激活能

k_gcomb    气体燃烧传递系数

K_energy    燃烧产生的热量

P_p-O2     气体中氧气的部分压力

执行

$P_{p-O2}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\end{array}\right]\·\left(\frac{f_{\mathrm{gf}}}{\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\end{array}\right]\·f_{\mathrm{gf}}}\right)$

$G_m=k_{\mathrm{gcomb}}{P}_{p-O2}\·{\mathrm{Ae}}^{-E_a/R/T_{\mathrm{gf}}}\·\left[\begin{array}{cccc}0& 1& 0& 0\end{array}\right]\·f_{\mathrm{gf}}$

G_Q＝k_energy·G_m

如在废物燃烧的情况中，由于f_g中氧气或气体的缺乏，反应速度Gm可能不是切实可行的，参见f_f表述式。如果是这种情况，则反应速度降低至最大可能性。

1.6上层热传递

基本描述

从火焰到废物上层的热辐射

从废物上层到废物下层的热传导

其他参数

从废物上层到气体火焰的热传递系数

从废物上层到废物堆的热传递系数

执行

$U_r=k_{\mathrm{rad}}(T_f^4-T_u^4)$

U_c＝k_cond(T_u-T_w)

标示列表

10    传动装置

11    炉

12    炉排

13    辅助燃烧器

14    锅炉

20    干燥区域

21    第一燃烧区域

22    残余区域

23    灰烬处理区域

24    第二燃烧区域

30    初级空气

31    次级空气

Claims (10)

1.一种通过响应废物焚烧工厂中废物燃烧过程中的测量的目标参数产生控制信号(u)来控制废物焚烧工厂的方法，

特征在于该控制信号(u)的产生是基于废物燃烧过程的模型的，该模型包含

-对应于该控制信号(u)的模型输入(f_wi，T_wi；f_p，T_p；f_s，T_s；v_g)，模型状态(M_w，T_w；M_u，T_u；T_f)和对应于目标参数(y)的模型输出(f_g，T_g；f_f，T_f，H_w；O_f；S)，

-将模型状态链接到模型输入的状态方程，和将模型输出链接到模型输入和模型状态的输出方程，

-表示废物层部分且包括下层和上层的堆，以及

-每个均形成模型状态的下层和上层的均匀分布质量(M_w，M_u)和空间恒定温度(T_w，T_u)。

2.依据权利要求1的方法，特征在于废物燃烧过程的模型进一步包括

-有限数量的基本过程(1.1至1.6)，其包括在代表火焰的基本气体燃烧过程(1.5)和该堆之间的基本热传递过程被限制到在火焰和上层之间的基本热辐射过程(U_r)。

3.依据权利要求1的方法，特征在于上层被假定不具有质量且具有有限的热容量。

4.依据权利要求1的方法，特征在于对应于固体物质或该堆的多层的模型输入或状态(f_wi，M_w；M_u)包括水、木炭、挥发物和惰性材料成分，以及对应于气流的模型输入或输出(f_p，f_s，f_g，f_f)包括氧气、惰性气体、燃料和蒸气。

5.依据权利要求1的方法，特征在于上层的热惯性和火焰的热惯性为可调整为具体焚烧工厂的废物燃烧过程模型的参数。

6.依据权利要求1的方法，特征在于废物燃烧过程模型为线性模型，并且控制信号(u)的生成优选基于包含废物燃烧过程模型的模型输出(H_w；O_f；S)的模型预测控制(MPC)。

7.依据权利要求6的方法，特征在于废物燃烧过程模型是基于标准废物成分的，并且经由白噪声(e)结合了废物成分(f_wi)的改变。

8.依据权利要求6的方法，特征在于白噪声项包括参数化的转换矩阵(H₁，H₂)，基于过去记录的控制信号(u)和测量的目标参数(y)确定或者更新该参数化的转换矩阵。

9.一种用于控制废物焚烧工厂的设备，其包括用于响应废物焚烧工厂中废物燃烧过程中的测量的目标参数(y)产生控制信号(u)的装置，

特征在于该控制信号(u)的产生是基于废物燃烧过程的模型的，该模型包含

-对应于该控制信号(u)的模型输入(f_wi，T_wi；f_p，T_p；f_s，T_s；v_g)，模型状态(M_w，T_w；M_u，T_u；T_f)和对应于目标参数(y)的模型输出(f_g，T_g；f_f，T_f，H_w；O_f；S)，

-将模型状态链接到模型输入的状态方程，和将模型输出链接到模型输入和模型状态的输出方程，

-表示废物层部分且包括下层和上层的堆，以及

-形成模型状态的各层的物质的均匀分布(M_w，M_u)和温度(T_w，T_u)。

10.一种基于废物燃烧过程模型模拟废物燃烧过程的设备，该模型包含

-模型输入(f_wi，T_wi；f_p，T_p；f_s，T_s；v_g)，模型状态(M_w，T_w；M_u，T_u；T_f)和模型输出(f_g，T_g；f_f，T_f，H_w；O_f；S)，

-将模型状态链接到模型输入的状态方程，和将模型输出链接到模型输入和模型状态的输出方程，

-表示废物层部分且包括下层和上层的堆，以及

-形成模型状态的各层的物质的均匀分布(M_w，M_u)和温度(T_w，T_u)。

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