CN212408684U - 危险废物焚烧系统控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种危险废物焚烧系统控制系统。危险废物焚烧控制系统包括：进料模块、燃烧模块、烟气处理模块和存储器、处理器，处理器用于根据第一位置目标温度、第二位置目标温度和预设数据处理模型确定第一位置燃烧器燃气流量和第二位置燃烧器燃气流量，并使用该第一位置燃烧器燃气流量和第二位置燃烧器燃气流量控制危险废物焚烧控制系统运行。本公开实施例可以提高危险废物焚烧系统的焚烧效率。

Description

危险废物焚烧系统控制系统

技术领域

本公开涉及环保设备技术领域，具体而言，涉及一种危险废物焚烧系统控制系统。

背景技术

危险废弃物处理的过程控制系统核心是焚烧过程的控制，也就是控制各种燃料和空气的流量来调节燃烧过程，保证燃烧温度稳定在设定值，波动不超过允许的偏差，从而确保焚烧处理过程符合工艺要求的温度。若温度偏低，达不到工艺要求的温度，会给下道工序带来困难并影响废弃物处理的质量；若炉温偏高，会浪费燃料、降低炉龄、增加烧损，甚至导致设备过烧而报废。

通常的温度控制系统是利用实际测量值与预设值的偏差量来调节废弃物处理量与助燃燃料量，以实现炉膛温度恒定。但是由于处理的危险废弃物热值和含水量变化剧烈，加料与温度的变化趋势并不相符，因而导致实际处理过程中控制效果并不理想。

相关技术中，存在应用模糊控制技术对危险废物焚烧处理系统实现实时监控、分析和优化的方案，但其效果存在诸多问题。在模糊控制器方面，由于输入量多，导致模糊规则多，使得模糊控制器的实现比较繁琐，运算也比较复杂，在现有的控制器的基础上难以实现实时计算、实施控制，对控制器要求高，极大地提高了设备成本。

因此设计合理的燃烧过程控制策略就显得非常必要和有着重要的意义。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本公开提供一种危险废物焚烧系统控制方法与危险废物焚烧系统控制系统，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致危险废物燃烧处理过程中多变量耦合、纯滞后、参数慢时变、干扰频繁等问题。

根据本公开的第一方面，提供一种危险废物焚烧系统控制系统，包括：

进料模块，包括天然气进料口、高热值废液进料口、低热值废液进料口、桶装医疗废物进料口、散装废物进料口、大块废物进料口，以及提升机、进料机构、料坑、破碎机、行车；

燃烧模块，包括回转窑、回转窑燃烧器、回转窑助燃风机、料罐出渣口、高温熔融、二燃室、二燃室燃烧器、二燃室助燃风机；

烟气处理模块，包括余热锅炉、急冷塔、干式脱酸塔、布袋除尘器、两级湿法洗涤塔、烟气加热器、引风机、SNCR系统、锅炉给水、急冷给水、石灰投加系统、活性炭投加系统、冷凝水回用装置；

存储器；

耦合到所述存储器和所述燃烧模块的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行以下控制指令：

获取第一位置目标温度和第二位置目标温度，所述第一位置和所述第二位置均为危险废物燃烧系统中的工艺位置；

根据所述第一位置目标温度、所述第二位置目标温度、预设数据处理模型确定第一位置燃烧器燃气流量和第二位置燃烧器燃气流量；

根据所述第一位置燃烧器燃气流量和所述第二位置燃烧器燃气流量控制所述危险废物焚烧控制系统。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设数据处理模型包括：

其中，A₁(x)、A₂(x)、B₁₁(x)、B₂₁(x)、B₁₂(x)、B₂₂(x)、C₁(x)、C₂(x)、x均为模型参数，y₁为第一位置目标温度，y₂为第二位置目标温度，u₁为第一位置燃烧器燃气流量，u₂为第二位置燃烧器燃气流量，ε₁、ε₂均是均值为零且方差为σ²的白噪声值，k为控制次序。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一位置为回转窑，所述第二位置为二燃室。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设数据处理模型的训练过程包括：

获取多组训练数据，每组所述训练数据包括同一时刻测量的所述第一位置目标温度、所述第二位置目标温度、所述第一位置燃烧器燃气流量和所述第二位置燃烧器燃气流量；

将所述多组训练数据带入所述预设数据处理模型，以获取模型参数A₁(x)、A₂(x)、B₁₁(x)、B₂₁(x)、B₁₂(x)、B₂₂(x)、C₁(x)、C₂(x)、x。

本公开实施例通过使用训练好的数据处理模型辅助确定危险废物燃烧系统的控制参数，可以解决多变量耦合、纯滞后、参数慢时变、干扰频繁等问题，以及使用复杂计算公式造成的计算量大、实时性差、对控制器性能要求高等缺陷，有效应用现有控制器提高燃烧效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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是本公开示例性实施例中危险废物焚烧系统控制过程的流程图。

图2是本公开实施例的危险废物燃烧系统的结构图。

图3是预设数据处理模型的训练过程流程图。

图4是本公开一个示例性实施例中一种电子设备的方框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

下面结合附图对本公开示例实施方式进行详细说明。

图1示意性示出本公开示例性实施例中危险废物焚烧系统控制过程的流程图。参考图1，危险废物焚烧系统控制过程100可以包括：

步骤S102，获取第一位置目标温度和第二位置目标温度；

步骤S104，根据所述第一位置目标温度、所述第二位置目标温度、预设数据处理模型确定第一位置燃烧器燃气流量和第二位置燃烧器燃气流量；

步骤S106，根据所述第一位置燃烧器燃气流量和所述第二位置燃烧器燃气流量控制所述危险废物焚烧控制系统。

本公开实施例通过使用训练好的数据处理模型辅助确定危险废物燃烧系统的控制参数，可以克服相关技术中手工控制带来的燃烧不充分、燃料浪费现象，以及使用复杂计算公式造成的计算量大、实时性差、对控制器性能要求高等缺陷，有效应用现有控制器提高燃烧效率。

图2是本公开实施例的危险废物燃烧系统的结构图。

参考图2，危险废物燃烧系统200可以包含进料模块21、燃烧模块22和烟气处理模块23三大部分以及耦接于燃烧模块22的处理器24和耦接于处理器的存储器25。

进料模块21可以包括天然气、高热值废液、低热值废液、桶装医疗废物、散装废物、大块废物等物料的进料口，以及提升机、进料机构、料坑、破碎机、行车等进料装置。燃烧模块22可以包括回转窑、回转窑燃烧器、回转窑助燃风机、料罐出渣口、高温熔融、二燃室、二燃室燃烧器、二燃室助燃风机等装置。烟气处理模块23可以包括余热锅炉、急冷塔、干式脱酸塔、布袋除尘器、两级湿法洗涤塔、烟气加热器、引风机、SNCR系统、锅炉给水、急冷给水、石灰投加系统、活性炭投加系统、冷凝水回用等装置。

处理器24用于执行如图1所示的控制过程以控制系统200运行，存储器25用于存储代码，这些代码用于执行如图1所示的控制过程。

为了更好地控制燃烧效率，本公开实施例中，使用回转窑作为控制的第一位置，回转窑燃烧器作为控制回转窑温度第一位置燃烧器，二燃室作为控制的第二位置，二燃室燃烧器作为控制回转窑温度的第二位置燃烧器。

即，可以预先根据用料以及进料量，通过计算确定能够使燃烧效率最高、燃料浪费最少的回转窑目标温度和二燃室目标温度，然后根据预设数据处理模型确定能够控制回转窑温度和二燃室温度的回转窑燃烧器燃气流量和二燃室燃烧器燃气流量，进而通过调节回转窑燃烧器燃气流量和二燃室燃烧器燃气流量使回转窑温度和二燃室温度达到计算的回转窑目标温度和二燃室目标温度。

由于目标温度均是实时计算的，且数据模型的模型参数已确定，因此该数据模型可以实时确定各位置燃烧室的燃气流量，具有实时性高、准确性好等优点。

在本公开实施例中，使用的预设数据处理模型为基于CARIMA(Controlled Auto-Regressive Integrated Moving Average，受控自回归积分滑动平均)模型改进的数据处理模型：

其中，A₁(x)、A₂(x)、B₁₁(x)、B₂₁(x)、B₁₂(x)、B₂₂(x)、C₁(x)、C₂(x)、x均为模型参数，y₁为第一位置目标温度，y₂为第二位置目标温度，u₁为第一位置燃烧器燃气流量，u₂为第二位置燃烧器燃气流量，ε₁、ε₂均是均值为零且方差为σ²的白噪声值，k为控制次序。

相对于传统的CARIMA模型，本公开实施例针对危险废物燃烧系统的多变量特征对广义预测算法做出了改变，将其调整为二输入、二输出模型，且设置了用于调节系统适应值的白噪声参数ε₁、ε₂。白噪声参数可以由模型应用人员自行设置(例如设置为常数)，以更好地调节数据处理模型，使其可以更好地适配不同系统，解决受控对象中存在的多变量耦合、纯滞后、参数时变等问题。

本公开实施例的数据处理模型是基于系统辨识建立的。系统辨识是在输入和输出数据基础上，从一类模型中确定一个与所测系统等价的模型。系统辨识有三个要素——数据、模型类和准则。系统辨识的主要内容包括：辨识试验设计、模型结构确定、参数估计、模型验证等等。系统辨识的经典方法是与经典控制理论相结合的。经典控制理论中分析的是单输入单输出系统，常用的系统模型是权函数、传递函数和频率特性。辨识的经典方法通常是在试验求得系统的阶跃响应、脉冲响应以及频率响应等非参数模型的基础上。

图3是预设数据处理模型的训练过程。

参考图3，预设数据处理模型的训练过程300可以包括：

步骤S1，获取多组训练数据，每组所述训练数据包括同一时刻测量的所述第一位置目标温度、所述第二位置目标温度、所述第一位置燃烧器燃气流量和所述第二位置燃烧器燃气流量；

步骤S2，将所述多组训练数据带入所述预设数据处理模型，以获取模型参数A₁(x)、A₂(x)、B₁₁(x)、B₂₁(x)、B₁₂(x)、B₂₂(x)、C₁(x)、C₂(x)、x。

其中，A₁(x)、A₂(x)、B₁₁(x)、B₂₁(x)、B₁₂(x)、B₂₂(x)、C₁(x)、C₂(x)例如均可以为数据矩阵，x＝z^-1，其中z是算子。

综上所述，本公开实施例现场数据的基础上，针对危险废物焚烧过程中回转窑与二燃室采用系统辨识的方法建立数据处理模型，以解决受控对象中存在的多变量耦合、纯滞后、参数时变等问题，能够在整个生产过程中确保人身和设备的安全，降低生产成本低、提高燃烧效率、抑制外部干扰，有效保持生产过程长期稳定运行。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种能够实现上述方法的电子设备。

所属技术领域的技术人员能够理解，本实用新型的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本实用新型的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

下面参照图4来描述根据本实用新型的这种实施方式的电子设备400。图4显示的电子设备400仅仅是一个示例，不应对本实用新型实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备400以通用计算设备的形式表现。电子设备400的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元410、上述至少一个存储单元420、连接不同系统组件(包括存储单元420和处理单元410)的总线430。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元410执行，使得所述处理单元410执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本实用新型各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元410可以执行如图1中所示的步骤。

存储单元420可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)4201和/或高速缓存存储单元4202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)4203。

存储单元420还可以包括具有一组(至少一个)程序模块4204的程序/实用工具4205，这样的程序模块4205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线430可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备400也可以与一个或多个外部设备500(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备400交互的设备通信，和/或与使得该电子设备400能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口440进行。并且，电子设备400还可以通过网络适配器460与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器460通过总线430与电子设备400的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备400使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本实用新型的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本实用新型各种示例性实施方式的步骤。

根据本实用新型的实施方式的用于实现上述方法的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本实用新型的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本实用新型操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

此外，上述附图仅是根据本实用新型示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和构思由权利要求指出。

Claims (3)

1.一种危险废物焚烧系统控制系统，其特征在于，包括：

进料模块，包括天然气进料口、高热值废液进料口、低热值废液进料口、桶装医疗废物进料口、散装废物进料口、大块废物进料口，以及提升机、进料机构、料坑、破碎机、行车；

燃烧模块，包括回转窑、回转窑燃烧器、回转窑助燃风机、料罐出渣口、高温熔融、二燃室、二燃室燃烧器、二燃室助燃风机；

烟气处理模块，包括余热锅炉、急冷塔、干式脱酸塔、布袋除尘器、两级湿法洗涤塔、烟气加热器、引风机、SNCR系统、锅炉给水、急冷给水、石灰投加系统、活性炭投加系统、冷凝水回用装置；

存储器；

耦合到所述存储器和所述燃烧模块的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行以下控制指令：

获取第一位置目标温度和第二位置目标温度，所述第一位置和所述第二位置均为危险废物燃烧系统中的工艺位置；

根据所述第一位置目标温度、所述第二位置目标温度、预设数据处理模型确定第一位置燃烧器燃气流量和第二位置燃烧器燃气流量；

根据所述第一位置燃烧器燃气流量和所述第二位置燃烧器燃气流量控制所述危险废物焚烧控制系统。

2.如权利要求1所述的危险废物焚烧系统控制系统，其特征在于，所述预设数据处理模型包括：

其中，A₁(x)、A₂(x)、B₁₁(x)、B₂₁(x)、B₁₂(x)、B₂₂(x)、C₁(x)、C₂(x)、x均为模型参数，y₁为第一位置目标温度，y₂为第二位置目标温度，u₁为第一位置燃烧器燃气流量，u₂为第二位置燃烧器燃气流量，ε₁、ε₂均是均值为零且方差为σ²的白噪声值，k为控制次序。

3.如权利要求1所述的危险废物焚烧系统控制系统，其特征在于，所述第一位置为回转窑，所述第二位置为二燃室。

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