CN202813390U - 焚烧炉炉排和给料装置控制装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置和系统，所述装置包括：采集设备、DCS控制单元和模拟量输出模块，其中：DCS控制单元与用于利用模拟量输入模块及开关量输入模块针对炉排和给料装置进行运行状态数据采集并处理，生成运行状态数据流的采集设备连接；所述DCS控制单元，用于接收现场总线输入的所述运行状态数据流并处理所述运行状态数据流；模拟量输出模块，与所述炉排和给料装置的受控设备对应设置，用于将处理得到的模拟量处理结果输出，所述模拟量处理结果用于控制所述炉排和给料装置的受控设备运行参数。所述装置和系统克服了通讯故障时检修难度高的缺陷。

Description

焚烧炉炉排和给料装置控制装置和系统

技术领域

本实用新型涉及垃圾焚烧控制技术领域，更具体地说，涉及一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置和系统。

背景技术

垃圾焚烧发电是将生活垃圾进行焚烧及处理后，驱动汽轮机等发电设备的新兴发电形式，所述垃圾焚烧发电以其降低城市垃圾污染，对废弃物重新利用并能承担一定的城市用电量而得到逐步推广。现有的垃圾焚烧发电厂多采用焚烧炉进行垃圾焚烧，并以给料装置供给垃圾料，完善合理的焚烧炉和垃圾给料装置及炉排的控制方法是实现高效垃圾焚烧发电的保障。

现有针对焚烧炉炉排和垃圾给料装置的控制是以PLC控制形式实现，即垃圾池中发酵后的垃圾由抓斗抓起，送到炉前料斗上方，再下降到料槽之中，在料槽中，由液压驱动油缸控制的给料装置按照PLC设定的速度运动进入炉膛；进入炉膛后的生活垃圾，在PLC控制下的炉排上，按照PLC规定的控制速度往复运动，并与从炉排底部进入的高温热空气（一次风）进行混合、翻动，使垃圾得以干燥、点火、燃烧以致燃烬。

然而，上述PLC控制的形式，需要与垃圾焚烧发电厂的其它设备，如主蒸汽压力控制设备、主蒸汽温度控制设备、一次风量控制设备和二次风量（调节炉膛烟气含氧量）控制设备等进行通讯配合及设备配合，来完成上述焚烧过程。而上述控制设备基于DCS技术，当出现PLC控制设备与DCS控制设备间的通讯故障时，需要分别对DCS控制设备和PLC控制设备进行故障判断、检修和调整，以排除故障。从而导致在现有所述以PLC形式控制炉排和给料装置的垃圾焚烧炉增加了故障搜寻、排查和维修的难度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置和系统，以实现利用DCS技术的控制形式，降低发生通讯故障时的排查和维修的难度。

一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置，包括：采集设备、DCS控制单元和模拟量输出模块，其中：

DCS控制单元与用于利用模拟量输入模块及开关量输入模块针对炉排和给料装置进行运行状态数据采集并处理，生成运行状态数据流的采集设备连接；

所述DCS控制单元，用于接收现场总线输入的所述运行状态数据流并处理所述运行状态数据流；

模拟量输出模块，与所述炉排和给料装置的受控设备对应设置，用于将处理得到的模拟量处理结果输出，所述模拟量处理结果用于控制所述炉排和给料装置的受控设备运行参数。

为了完善上述方案，测量所述焚烧炉的炉膛温度模拟量的模拟量输入模块具体为热电偶信号输入模块。

所述采集设备还设置有采集焚烧炉燃烬段的一次风的差压值通过现场总线输入至DCS控制单元进行处理的差压变送器，具体实现：

当所述焚烧炉燃尽段一次风的压差高于预设压差值时，所述DCS控制单元的垃圾厚度控制模块控制加大燃烬段炉排液压驱动比例调节阀阀位开度以加快焚烧炉燃烬段的运动速度；

当所述焚烧炉燃尽段一次风的压差低于预设压差值时，所述DCS控制单元的垃圾厚度控制模块控制减小燃烬段炉排液压驱动比例调节阀阀位开度以减慢焚烧炉燃烬段的运动速度。

所述DCS控制单元还包括：根据采集的主蒸汽流量模拟量，在所述DCS控制单元中判断主蒸汽流量变化趋势的趋势判断模块，具体实现：

当所述主蒸汽流量变化趋势为上升时，通过对应模拟量输出模块输出减小给料装置液压驱动比例调节阀阀位开度的模拟量处理结果；

当所述主蒸汽流量变化趋势为下降时，通过对应模拟量输出模块输出加大给料装置液压驱动比例调节阀阀位开度的模拟量处理结果。

一种焚烧炉炉排和给料装置控制系统包括：上述焚烧炉炉排和给料装置控制装置。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例中的焚烧炉炉排和给料装置控制装置基于DCS技术，采集炉排和给料装置模拟量及开关量后输入DCS控制单元中进行处理，并针对炉排和给料装置的受控设备发送模拟量处理结果，由于所述炉排和给料装置的控制方法基于DCS技术，可与垃圾焚烧厂的其他基于DCS技术的设备进行DCS模拟量处理结果的交互及并可对相应设备的直接控制，克服了现有技术中出现通讯故障时需要分别对DCS控制设备和PLC控制设备进行检修和调整，而增加故障排查和维修的难度的技术缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例公开的一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置结构示意图；

图2为本实用新型又一实施例公开的一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的一种焚烧炉炉排和给料装置控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置和系统，以实现利用DCS技术的控制形式，降低发生通讯故障时的排查和维修的难度。

图1示出了一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置包括：

采集设备1、DCS控制单元2和模拟量输出模块3，其中：

DCS控制单2元与用于利用模拟量输入模块及开关量输入模块针对炉排和给料装置进行运行状态数据采集并处理，生成运行状态数据流的采集设备1连接；

所述针对炉排和给料装置的运行状态数据包括：焚烧炉的炉膛温度模拟量和焚烧炉的炉膛压力模拟量、主蒸汽压力模拟量、垃圾厚度模拟量、给料速度模拟量、给料状态开关量、炉排速度模拟量、主蒸汽流量模拟量、一次风量控制量和二次风量控制量。

所述模拟量输入模块采集并处理上述运行状态数据中的模拟量，所述开关量输入模块采集并处理上述运行状态数据中的数字量。上述运行状态数据并非全部列举，仅就可直接针对上述运行状态数据进行调控，即上述运行状态数据为下述受控设备运行参数的直接调控运行状态数据进行举例，当然并不局限于此，在本说明书中还将根据采集的若干运行状态数据进行计算得到其他参量，并针对炉排和给料装置中相应受控设备实现基于DCS控制的实施例。

作为优选：所述采集设备还设置有采集焚烧炉燃烬段的一次风的差压值通过现场总线输入至DCS控制单元进行处理的差压变送器，具体实现：

当所述焚烧炉燃尽段一次风的压差高于预设压差值时，所述DCS控制单元的垃圾厚度控制模块控制加大燃烬段炉排液压驱动比例调节阀阀位开度以加快焚烧炉燃烬段的运动速度；

当所述焚烧炉燃尽段一次风的压差低于预设压差值时，所述DCS控制单元的垃圾厚度控制模块控制减小燃烬段炉排液压驱动比例调节阀阀位开度以减慢焚烧炉燃烬段的运动速度。

所述DCS控制单元2，用于接收现场总线输入的所述运行状态数据流并处理所述运行状态数据流；

所述DCS控制单元2针将现场总线传输来的运行状态数据流，按照预设软件程序分别对运行状态数据进行解析、识别和计算，不仅将识别后的参量与预设值进行比较，获得最终控制模拟量，并对某些计算后获得的中间参量与预设参量进行比较，得到最终的控制模拟量。

所述运行状态数据流是供给DCS控制单元2识别和解析的实时运行状态数据，以实现快速地处理效果。

模拟量输出模块3，与所述炉排和给料装置的受控设备对应设置，用于将处理得到的模拟量处理结果输出，所述模拟量处理结果用于控制所述炉排和给料装置的受控设备运行参数。

所述控制模拟量由对应的模拟量输出模块3输出，由炉排和给料装置的受控设备接收并响应控制相应运行参数。

需要说明的是：

测量所述焚烧炉的炉膛温度模拟量的模拟量输入模块具体为热电偶信号输入模块，该热电偶信号输入模块改善了现有基于PLC技术的炉排控制体中，借助温度变送器把炉膛温度信号转换为模拟量输入信号再进入PLC中处理的繁琐过程。

本实施例中的焚烧炉炉排和给料装置控制装置可与垃圾焚烧厂的其他基于DCS技术的设备进行DCS模拟量处理结果的交互及并可对相应设备的直接控制，克服了现有技术中出现通讯故障时需要分别对DCS控制设备和PLC控制设备进行检修和调整，而增加故障排查和维修的难度的技术缺陷。

以下作为DCS一体化控制方式中针对焚烧炉炉排和给料装置控制的实例，举例如下：

实施例一：

利用模拟量输入模块采集并处理针对炉膛温度、主蒸汽压力和主蒸汽流量模拟量时，形成炉膛温度、主蒸汽压力和主蒸汽流量的数据流：

所述垃圾热值和水分值由所述DCS控制单元2对多个参数计算得到，所述参数包括炉膛温度、主蒸汽压力和主蒸汽流量模拟量；

将该数据流通过现场总线输入至DCS控制单元2进行处理；

在DCS控制单元2中：

当DCS控制单元2处理得到垃圾热值低于预设垃圾热值和/或水分值高于预设水分值时，通过对应模拟量输出模块3输出加快干燥炉排运动速度并增加一次风风量的模拟量处理结果；

当DCS控制单元2处理得到垃圾热值高于预设垃圾热值和/或水分值低于预设水分值时，通过对应模拟量输出模块输出减慢干燥炉排运动速度并降低一次风风量的模拟量处理结果。

实施例二：

利用模拟量输入模块采集并处理针对干燥炉排炉膛内着火点位置，形成基于干燥炉排炉膛内着火点位置的数据流；

将该数据流通过现场总线输入至DCS控制单元进行处理；

在DCS控制单元2中：

当DCS控制单元2处理得到着火点位置滞后于预设着火点位置时，通过对应模拟量输出模块输出加快干燥炉排运动速度的模拟量处理结果；

当DCS控制单元2处理得到着火点位置超前于预设着火点位置时，通过对应模拟量输出模块3输出减慢干燥炉排运动速度的模拟量处理结果。

通常，DCS控制单元根据垃圾热值、水分和在炉膛内着火点的前后位置来控制干燥炉排的运动速度及干燥段的一次风量。当垃圾的热值偏低、水分过高时，DCS的干燥炉排速度控制模块将适当加快干燥炉排的运动速度，使得底层的垃圾在干燥炉排上得到充分的翻动，并同时增加干燥段的一次风风量，使得垃圾在足够高温的一次风烘烤下，在干燥炉排上能够得到充分的干燥而易燃；与此同时，DCS干燥炉排速度控制模块还严密监视垃圾在干燥炉排上着火点的位置。如果着火点的位置比预定位置超前，那么DCS干燥炉排速度控制模块适当降低干燥炉排运动速度；如果着火点的位置比预定位置滞后，那么DCS干燥炉排速度控制模块适当加快干燥炉排运动速度。

实施例三：

利用模拟量输入模块采集并处理针对焚烧炉的出口主蒸汽压力值和炉膛温度值，形成焚烧炉的出口主蒸汽压力值和炉膛温度的数据流；

将该数据流通过现场总线输入至DCS控制单元进行处理；

在DCS控制单元2中：

当DCS控制单元2处理得到主蒸汽压力低于预设主蒸汽压力值和/或炉膛温度低于预设炉膛温度值时，通过对应模拟量输出模块输出加快燃烧炉排运动速度及加大一次风量的模拟量处理结果；

当DCS控制单元2处理得到主蒸汽压力高于预设主蒸汽压力值和/或炉膛温度高于预设炉膛温度值时，通过对应模拟量输出模块3输出减慢燃烧炉排运动速度及减小一次风量的模拟量处理结果。

通常，DCS控制单元2根据垃圾焚烧炉出口主蒸汽压力和炉膛温度来控制燃烧炉排的运动速度和燃烧段的一次风量。当垃圾焚烧炉出口主蒸汽压力偏低时，DCS控制单元2可适当加快燃烧炉排的运动速度，并同时按比例适当加大燃烧段的一次风量，使得垃圾在燃烧段得到充分的燃烧，释放大量热量，从而导致垃圾焚烧炉出口主蒸汽压力升高。反之，当垃圾焚烧炉出口主蒸汽压力偏高时，DCS控制单元2可适当降低燃烧炉排的运动速度；并同时按比例适当减少燃烧段的一次风量，使得垃圾在燃烧段释放的热量减少，从而导致垃圾焚烧炉出口主蒸汽压力下降。

必须指出，如果垃圾焚烧炉的炉膛温度如果在正常范围内（例如850--1050℃），燃烧炉排不需要考虑炉膛温度的影响。如果炉膛温度偏低（例如接近850℃）时，那么DCS的燃烧炉排速度控制模块也将适当加快燃烧炉排的运动速度；并同时按比例适当加大燃烧段的一次风量，从而导致垃圾充分燃烧，释放热量，提高了炉膛温度。反之，如果垃圾焚烧炉的炉膛偏高（例如接近1050℃）时，DCS的燃烧炉排速度控制模块也将适当降低燃烧炉排的运动速度；并同时按比例适当减少燃烧段的一次风量，从而导致垃圾燃烧时释放的热量减少，降低了炉膛温度。

实施例四：

利用模拟量输入模块采集并处理针对炉膛温度模拟量、垃圾厚度模拟量和主蒸汽流量模拟量时，形成炉膛温度模拟量、垃圾厚度模拟量和主蒸汽流量模拟量的数据流；

将该数据流通过现场总线输入至DCS控制单元2进行处理；

所述DCS控制单元2处理得到的模拟量处理结果为针对垃圾给料装置速度的模拟量处理结果；

在DCS控制单元2中：

当DCS控制单元2处理得到垃圾给料速度低于预设垃圾给料速度时，通过对应模拟量输出模块3输出加大给料装置液压驱动比例调节阀阀位开度的模拟量处理结果；

当DCS控制单元2处理得到垃圾给料速度高于预设垃圾给料速度时，通过对应模拟量输出模块3输出减小给料装置液压驱动比例调节阀阀位开度的模拟量处理结果。

由该实施例可清楚地看到，在针对焚烧炉炉排和给料装置进行DCS控制时，需要与垃圾焚烧厂其他系统（汽水系统）的某些参数进行配合，以适应控制需求，达到了DCS控制一体化效果，从而在发生通讯故障时，可从ＤＣＳ故障角度进行排查和维修，克服了现有技术中别对DCS控制设备和PLC控制设备进行故障排查、检修和调整的技术缺陷。

图2示出了一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置，包括：

除图2图示及其对应说明的控制装置外，所述DCS控制单元还包括：根据采集的炉膛温度模拟量，判断炉膛温度变化趋势的趋势判断模块21；

根据采集的主蒸汽流量模拟量，在所述DCS控制单元中判断主蒸汽流量变化趋势；

当所述主蒸汽流量变化趋势为上升时，通过对应模拟量输出模块3输出减小给料装置液压驱动比例调节阀阀位开度的模拟量处理结果；

当所述主蒸汽流量变化趋势为下降时，通过对应模拟量输出模块3输出加大给料装置液压驱动比例调节阀阀位开度的模拟量处理结果。

垃圾焚烧炉的炉膛温度值，通常要求控制在850--1050℃范围内，那么当炉膛温度接近1000℃；并且当炉膛温度有继续上升的趋势，DCS控制单元就立即对给料装置发出指令，减少垃圾的给料量；并同时适当减少燃烧段的一次风量。反之，当炉膛温度接近900℃；当炉膛温度有继续下降的趋势，DCS控制单元就立即对给料装置发出指令，增加垃圾的给料量，并同时适当增加燃烧段的一次风量。如果此时炉膛温度继续下降，接近850℃时，垃圾焚烧发电厂中基于DCS技术的燃油系统控制模块会在自动延时1-2分钟以后，立即命令燃油系统的辅助油枪自动投油助燃，确保炉膛温度稳定在850℃以上。

当然，所述DCS控制单元中可相应设置所述炉排和给料装置的受控设备运行参数的控制模块，针对运行参数的控制实施例参见图1图示及其对应说明，相应控制模块不再赘述与图示，并不做细致划分及列举。

图3示出了一种焚烧炉炉排和给料装置控制系统，图1-2图示及其对应说明中的焚烧炉炉排和给料装置控制装置。

该控制系统包含了DCS操作员站4，将所述DCS控制器处理得到的模块处理结果进行显示、记录及人为干预操作的平台。图中还示出了与所述DCS操作员站互为冗余的DCS操作员站5，所述冗余DCS操作员站，保证了在出现主DCS操作员站出现故障时立即投入备用的DCS操作员站，保证控制系统的正常运行。

综上所述：

本实用新型实施例中的焚烧炉炉排和给料装置控制装置基于DCS技术，采集炉排和给料装置模拟量及开关量后输入DCS控制单元中进行处理，并针对炉排和给料装置的受控设备发送模拟量处理结果，由于所述炉排和给料装置的控制方法基于DCS技术，可与垃圾焚烧厂的其他基于DCS技术的设备进行DCS模拟量处理结果的交互及并可对相应设备的直接控制，克服了现有技术中出现通讯故障时需要分别对DCS控制设备和PLC控制设备进行检修和调整，而增加故障排查和维修的难度的技术缺陷。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种焚烧炉炉排和给料装置控制装置，其特征在于，包括：采集设备、DCS控制单元和模拟量输出模块，其中：

DCS控制单元与用于利用模拟量输入模块及开关量输入模块针对炉排和给料装置进行运行状态数据采集并处理，生成运行状态数据流的采集设备连接；

所述DCS控制单元，用于接收现场总线输入的所述运行状态数据流并处理所述运行状态数据流；

模拟量输出模块，与所述炉排和给料装置的受控设备对应设置，用于将处理得到的模拟量处理结果输出，所述模拟量处理结果用于控制所述炉排和给料装置的受控设备运行参数。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，包括：测量所述焚烧炉的炉膛温度模拟量的模拟量输入模块具体为热电偶信号输入模块。

3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述采集设备还设置有采集焚烧炉燃烬段的一次风的差压值通过现场总线输入至DCS控制单元进行处理的差压变送器，具体实现：

当所述焚烧炉燃尽段一次风的压差高于预设压差值时，所述DCS控制单元的垃圾厚度控制模块控制加大燃烬段炉排液压驱动比例调节阀阀位开度以加快焚烧炉燃烬段的运动速度；

当所述焚烧炉燃尽段一次风的压差低于预设压差值时，所述DCS控制单元的垃圾厚度控制模块控制减小燃烬段炉排液压驱动比例调节阀阀位开度以减慢焚烧炉燃烬段的运动速度。

4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述DCS控制单元还包括：根据采集的主蒸汽流量模拟量，在所述DCS控制单元中判断主蒸汽流量变化趋势的趋势判断模块，具体实现：

当所述主蒸汽流量变化趋势为上升时，通过对应模拟量输出模块输出减小给料装置液压驱动比例调节阀阀位开度的模拟量处理结果；

当所述主蒸汽流量变化趋势为下降时，通过对应模拟量输出模块输出加大给料装置液压驱动比例调节阀阀位开度的模拟量处理结果。

5.一种焚烧炉炉排和给料装置控制系统，其特征在于，包括：权利要求1-4任意一项权利要求中所述的焚烧炉炉排和给料装置控制装置。

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