垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统

977 编辑：中冶有色技术网来源：西安热工研究院有限公司

2023-12-26 14:11:53

权利要求书： 1.一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，包括：采集器，用于采集第一段炉排一次风风压、炉膛负压、焚烧炉实际蒸发量、第五段炉排静止时一次风压和燃尽段温度；

所述采集器的输出端连接有控制器；

所述控制器用于根据第一段炉排一次风风压和炉膛负压之间的差值控制给料炉排给料小车的行驶速度、根据焚烧炉实际蒸发量与蒸发量设定值之间的偏差控制第一段炉排的滑动速度、根据第五段炉排静止时一次风压和燃尽段温度控制第五段炉排滑动速度。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述采集器包括：用于获取第一段炉排一次风风压的第一数据采集单元；

用于获取炉膛负压的第二数据采集单元；

用于采集焚烧炉实际蒸发量的第三数据采集单元；

用于采集第五段炉排静止时一次风压的第四数据采集单元；

用于采集燃尽段温度的第五数据采集单元。

3.根据权利要求2所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述第一数据采集单元和第二数据采集单元的输出端和控制器的输入端之间设置有第一减法器。

4.根据权利要求2所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述第三数据采集单元的输出端和控制器的输入端之间设置有第二减法器。

5.根据权利要求2所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述第四数据采集单元的输出端和控制器的输入端之间设置有第一比较器。

6.根据权利要求2所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述第五数据采集单元的输出端和控制器的输入端之间设置有第二比较器。

7.根据权利要求2所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述第一数据采集单元安装在靠近一段炉排下侧落灰斗的水平管道上。

8.根据权利要求2所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述第二数据采集单元安装在第一烟道下口处。

9.根据权利要求2所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述第三数据采集单元安装在主蒸汽管道上。

10.根据权利要求2所述的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，其特征在于，所述第四数据采集单元安装在靠近五段炉排下侧落灰斗的水平管道上；所述第五数据采集单元装在第五段炉排排片下侧。

说明书：一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统技术领域[0001] 本实用新型技术属于垃圾焚烧炉自动控制系统研究领域，具体涉及一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统。背景技术[0002] 随着我国城镇化发展和文明乡村建设，城市生活垃圾总量明显的增加。早期单一的城市生活垃圾直接填埋处理方式对土壤、地下水、环境污染危害较大，无法实现可持续发展的目标。八十年代末我国开始引进了国外的城市生活垃圾焚烧技术，经过多年发展与研究，垃圾焚烧技术已经成功的国产化并投入了商业运营。利用城市生活垃圾焚烧供热或发电是垃圾无害化处理、资源重复利用的最理想方式之一。随着生态文明建设进一步完善，和现代化生态环境治理能力提高，对城市生活垃圾的焚烧控制和烟气排放提出了更高的要求。[0003] 垃圾焚烧炉结构主要分为机械式炉排结构、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉、热解气化焚烧炉。结合我国城市生活垃圾含水量高、成分复杂且没有预分拣、低热值等特点，机械式炉排焚烧炉对垃圾成分适应性好、垃圾燃烧充分、运行可靠、有害气体排放量少等特点，成为了我国垃圾焚烧炉的首选。[0004] 机械式炉排焚烧炉在焚烧垃圾之前，先在垃圾贮存池内用吊斗将生活垃圾混合拌匀，并让其充分发酵脱水，同时提高进炉垃圾的热值，改善燃烧效果。随后用吊斗将发酵后的垃圾抓起投入给料斗，垃圾沿给料溜槽下落到给料炉排上，给料炉排的入口与给料溜槽连接，出口与焚烧炉排相连。在正常运行时，给料溜槽内充满着垃圾，给料炉排定量的向焚烧炉排供应垃圾。由液压缸和移动架组合成的给料小车驱动着给料炉排片前后移动，将垃圾推入焚烧炉排。[0005] 垃圾燃烧过程分为干燥阶段水分蒸发、预热过程，燃烧放热过程和燃尽炉渣放热过程。第第一段炉排和第二段炉排属于干燥阶段，一次风机从垃圾池和给料炉排上方抽出空气，经过烟气和蒸汽预热器加热后的一次风，通过炉排片的空隙和上面的垃圾层进入炉内干燥垃圾，同时利用炉膛烟气和火焰的热辐射干燥垃圾。干燥后的垃圾进入第三段炉排和第四段炉排，在一次风的助燃下燃烧，一次风的风量大小可通过风机转速进行调节。垃圾进入第五段炉排的燃尽阶段以保证垃圾的燃尽并且充分利用燃尽垃圾的余热，以提高焚烧炉的热效率，燃尽的炉渣在第五段炉排出口落入捞渣机中。焚烧后的高温烟气进入余热锅炉，经过蒸发器、高温过热器、高温再热器、低温过热器、低温再热器及省煤器加热水产生蒸汽供热或供汽轮机发电。[0006] 多数垃圾焚烧炉排由四个标准段和一个加长的末端燃尽段单元组成。每个段都由滑动炉排片、翻动炉排片和固定炉排片组成。滑动炉排片产生水平方向的往复运动，推动垃圾层向下一段移动。翻动炉排片在动作时产生上下方向运动的翻转运动，实现垃圾层的拨火动作。在干燥阶段，翻动炉排通过翻动动作使垃圾层疏松，增大与加热后的一次风空气接触面积，加速了垃圾的干燥过程。在焚烧阶段，余热锅炉需要产出更多的蒸汽时，增加翻动炉排动作次数，提高一次风风量，相反需要压火时，减少翻动炉排动作次数，降低一次风风量。在燃尽阶段，通过翻动动作对炉渣松动，提高燃尽率，保证燃料的完全燃烧。[0007] 由于焚烧炉给料炉排的垃圾料层厚度没有直接的测量点可以准确的反应，进而无法直接计算给料量，并且给料炉排上的垃圾生料含水量大，估算的垃圾热值误差较大，进而使得焚烧炉的效率低以及稳定性差。因此，合理的垃圾料层和焚烧炉排控制方式，可以提高垃圾处理效率和保持稳定燃烧。发明内容[0008] 本实用新型的目的在于提供一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，解决了焚烧炉存在的效率低的缺陷。[0009] 为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：[0010] 本实用新型提供的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，包括：[0011] 采集器，用于采集第一段炉排一次风风压、炉膛负压、焚烧炉实际蒸发量、第五段炉排静止时一次风压和燃尽段温度；[0012] 所述采集器的输出端连接有控制器；[0013] 所述控制器用于根据第一段炉排一次风风压和炉膛负压之间的差值控制给料炉排给料小车的行驶速度、根据焚烧炉实际蒸发量与蒸发量设定值之间的偏差控制第一段炉排的滑动速度、根据第五段炉排静止时一次风压和燃尽段温度控制第五段炉排滑动速度。[0014] 优选地，所述采集器包括：[0015] 用于获取第一段炉排一次风风压的第一数据采集单元；[0016] 用于获取炉膛负压的第二数据采集单元；[0017] 用于采集焚烧炉实际蒸发量的第三数据采集单元；[0018] 用于采集第五段炉排静止时一次风压的第四数据采集单元；[0019] 用于采集燃尽段温度的第五数据采集单元。[0020] 优选地，所述第一数据采集单元和第二数据采集单元的输出端和控制器的输入端之间设置有第一减法器。[0021] 优选地，所述第三数据采集单元的输出端和控制器的输入端之间设置有第二减法器。[0022] 优选地，所述第四数据采集单元的输出端和控制器的输入端之间设置有第一比较器。[0023] 优选地，所述第五数据采集单元的输出端和控制器的输入端之间设置有第二比较器。[0024] 优选地，所述第一数据采集单元安装在靠近一段炉排下侧落灰斗的水平管道上。[0025] 优选地，所述第二数据采集单元安装在第一烟道下口处。[0026] 优选地，所述第三数据采集单元安装在主蒸汽管道上。[0027] 优选地，所述第四数据采集单元安装在靠近五段炉排下侧落灰斗的水平管道上；所述第五数据采集单元装在第五段炉排排片下侧。

[0028] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：[0029] 本实用新型提供的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，利用第一段炉排一次风风压、炉膛负压、焚烧炉实际蒸发量、第五段炉排静止时一次风压和燃尽段温度等参数的获取，并处理进而实现对给料炉排给料小车的行驶速度、第一段炉排的滑动速度和第五段炉排滑动速度的控制，进而改善了现有焚烧炉的垃圾焚烧处理效率和燃烧稳定性。附图说明[0030] 图1是本实用新型的系统结构示意图；[0031] 图2是给料炉排给料小车的行驶速度的流程示意图；[0032] 图3是第五段炉排滑动速度的流程示意图。具体实施方式[0033] 下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。[0034] 如图1至图3所示，本实用新型提供的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，以国内某电厂城市垃圾焚烧炉为依托工程，总结分析国内炉排焚烧炉数据，结合现场大量的实际运行数据，建立焚烧炉的垃圾给料炉排和焚烧炉排控制程序方案，对该焚烧炉结构和燃烧特性进行研究，为实现更好的垃圾焚烧处理效率和稳定性提供数据依据。[0035] 具体地，本实用新型提供的一种垃圾给料炉排和焚烧炉排的新型自动控制系统，包括第一数据采集单元、第二数据采集单元、第三数据采集单元、第四数据采集单元、第五数据采集单元、第一减法器、第二减法器、第一比较器、第二比较器和控制器，其中：[0036] 所述第一数据采集单元用于采集第一段炉排一次风风压，并将采集到的第一段炉排一次风风压传输至第一减法器。[0037] 所述第一数据采集单元为第一段炉排的一次风压力表，该一次风压力表安装于靠近一段炉排下侧落灰斗的水平管道上。[0038] 所述第二数据采集单元用于采集炉膛负压，并将采集到的炉膛负压传输至第一减法器。[0039] 所述第二数据采集单元为炉膛压力，安装于第一烟道下口。[0040] 所述第一减法器用于计算第一段炉排一次风风压和炉膛负压之间的差值，并将得到的差值传输至控制器。[0041] 所述控制器用于根据接收到的差值控制给料炉排给料小车的行驶速度。[0042] 所述第三数据采集单元用于采集焚烧炉实际蒸发量，并将采集到的焚烧炉实际蒸发量传输至第二减法器。[0043] 所述第三数据采集单元为主蒸汽流量，安装于主蒸汽管道上。[0044] 所述第二减法器用于计算焚烧炉实际蒸发量和蒸发量设定值之间的偏差，并将得到的偏差传输至控制器。[0045] 所述控制器用于根据得到的偏差控制第一段炉排的滑动速度。[0046] 第四数据采集单元用于采集第五段炉排静止时的一次风压，并将采集到的第五段炉排静止时的一次风压传输至第一比较器。[0047] 所述第四数据采集单元为第五段炉排一次风压力表，安装于靠近五段炉排下侧落灰斗的水平管道上。[0048] 第一比较器用于将接收到的第五段炉排静止时的一次风压与预设阈值进行比较，并将比较结果传输至控制器。[0049] 第五数据采集单元用于采集燃尽段的温度，并将采集到的燃尽段的温度传输至第二比较器。[0050] 所述第五数据采集单元为温度热电偶，安装在第五段炉排排片下侧。[0051] 所述第二比较器用于将接收到的燃尽段的温度与预设阈值进行比较，根据比较结果传输至控制器。[0052] 所述控制器用于根据得到的第二比较器和第一比较器的比较结果控制第五段炉排滑动速度。[0053] 本实用新型的工作原理是：[0054] 焚烧炉每段炉排左右两侧各配一台变频控制的一次风机，一次风通过蒸汽和烟气预热器加热之后，送至炉排下方的风室，经过炉排排片的通气孔或排片间的间隙进入炉排上的垃圾料床。因此，当第一段炉排一次风机定频运行且炉排排片没有滑动和翻动动作时，第一段炉排一次风压力与炉膛负压之间的差值，可以间接反应第一段炉排排片上较干燥的垃圾料层厚度变化，从而实现反比控制给料炉排给料小车行程速度和第一段炉排滑动速度。即当第一段炉排一次风压力与炉膛负压之间的差值变大时，意味着第一段炉排垃圾料层较厚，给料炉排给料小车速度需降低；当差值变小时，意味着第一段炉排垃圾料层较薄，避免空料的发生，进而使得进入第三、四段炉排燃烧时，导致热量不够，此时给料炉排给料小车速度需提高，其中，给料炉排给料小车速度最大值为2mm/s，最小为0mm/s。[0055] 同时，将焚烧炉实际蒸发量与蒸发量设定值之间的偏差做前馈修正给料炉排给料小车速度。当焚烧炉实际蒸发量与蒸发量设定值之间偏差增大时，焚烧炉第三、四段炉排正在燃烧的垃圾烟气温度高，需要提前降低给料炉排给料小车向第一段炉排推送垃圾生料的速度，即减小第一段炉排的滑动速度；当偏差变小时，需要提前增加给料小车推送的垃圾生料量，即增大第一段炉排的滑动速度；其中，第一段炉排滑动速度最大值为6mm/s，最小值为0mm/s。

[0056] 焚烧炉的燃烧阶段炉排料层实际燃烧工况主要反应在焚烧炉的实际蒸发量，炉膛温度主要由辅助燃烧器和二次风系统调节。因此采用焚烧炉实际蒸发量和蒸发量设定值之间的偏差值直接控制燃烧段滑动炉排速度和动作周期。[0057] 焚烧炉第五段炉排的滑动速度和动作周期通过燃尽段温度控制，同时用第五段炉排在不发生滑动和翻动动作时的一次风压来修正。[0058] 第五段炉排静止时的一次风压和燃尽段温度可以间接反应炉排料床厚度和垃圾是否完全燃烧。[0059] 第五段炉排静止时的一次风压偏大且燃尽段温度偏高，燃尽段料床垃圾还处于燃烧阶段，需降低第五段炉排滑动速度，提高燃尽段料床垃圾的燃烧时间，确保燃烧充分；[0060] 第五段炉排静止时的一次风压在正常范围内且燃尽段温度偏低时，燃尽段料床垃圾已彻底燃烬，需提高第五段炉排滑动速度，加快推出燃烬的炉渣。