适用于二段往复式垃圾焚烧炉排的自动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧控制系统，具体是适用于二段往复式垃圾焚烧炉排的自动控制系统及控制方法。

背景技术

随着我国生产力的提高，城镇化的发展，生活垃圾日益增长，填埋方式已经不能适应当前的情况，焚烧发电处理成为了主流选择，而生活垃圾焚烧发电技术路线中往复式机械炉排得到了越来越多的认可，占据了绝大部分的市场。在各类型的机械炉排中二段往复式机械炉排由于对入炉垃圾不要求分拣筛选，能充分适应高水分低热值垃圾，焚烧处理后热酌减率低等优势，占有了相当一部分市场份额。

二段往复式机械炉排的燃烧控制，需要运营人员凭借经验，结合炉膛温度、炉膛火焰情况、一次风压力等参数的波动变化情况，通过调整推料器、逆推炉与顺推炉排的运动速度来保证炉膛燃烧稳定，蒸发量产出平稳。这就对运营人员的经验和判断有非常高的要求，需要较长时期的培养才能胜任岗位；对于运行企业而言显然是个难点，因此亟待予以解决。

发明内容

本发明需要解决的技术问题，是克服上述背景技术的不足，提供一种用于二段往复式垃圾焚烧炉排的自动控制系统及控制方法，该自动控制系统及控制方法应能有效提升二段往复式机械炉排的自动化运行水平，减少对运营人员的手动操作技能要求，使炉膛燃烧更加稳定，从而稳定发电效能。

本发明提供的技术方案是：

一种适用于二段往复式垃圾焚烧炉排的自动控制系统；包括焚烧炉PLC系统、控制推料器的推料器液压比例阀以及依照垃圾焚烧运动方向布置的逆推炉排和顺推炉排；其特征在于：

所述逆推炉排下方依序布置有干燥段的一风室、燃烧段的二风室和三风室，顺推炉排下方布置有燃尽段的四风室，各个风室相互独立封闭，且分别配有对各风室一一供风的若干一次风支管；

一风室与干燥段炉膛之间配设有测量干燥段料层差压的一风室差压变送器，二风室与燃烧段炉膛之间配设有测量燃烧段料层差压的二风室差压变送器；

为一风室、二风室供风的一次风支管上，分别设置有流量计；

所述干燥段的炉膛两侧分别布置有测量高料位和低料位的两对微波传感器；

所述顺推炉排的炉排片上布置有用于测量燃尽段温度的热电偶；

所述若干风支管分别配有调节风量用的电动调风门；

所述焚烧炉PLC系统分别通过数据线电连接所有的差压变送器、流量计、微波传感器、热电偶、电动调风门、一次风机、控制推料器的推料器液压比例阀以及控制顺推炉排的顺推液压比例阀，以实现焚烧炉排的自动控制。

所述一风室差压变送器的一端接入一风室，另一端接入干燥段的炉膛，用于测量干燥段料层差压；所述二风室差压变送器的一端接入二风室，另一端接入燃烧段炉膛，用于测量燃烧段料层差压。

为一二风室供风的一次风支管保持直线段的长度大于5米，以保证测量的准确性。

布置在干燥段炉膛两侧的两对微波传感器，分别包括发射端与接收端，发射端与接收端分别安装在炉膛两侧可调整高度的支架上。

所述一次风支管接通一次风机且由一次风机供风。

所述焚烧炉PLC系统分别通过数据线电连接所有的差压变送器(一风室差压变送器1.1、二风室差压变送器1.2、三风室差压变送器1.3)、流量计(一风室流量计3.11、二风室流量计3.12)、微波传感器(第一微波传感器5.1、第二微波传感器5.2)、热电偶2、电动调风门(一风室电动调风门4.1、二风室电动调风门4.2、三风室电动调风门4.3、四风室电动调风门4.4)以及一次风机9，并接通控制推料器的推料器液压比例阀8.1、接通控制顺推炉排的顺推液压比例阀8.2，以实现焚烧炉排的自动控制。

本发明的控制方法如下：

(1)一风室差压变送器1.1的数值p1变大时：

①一风室差压变送器1.1的数值p1变大，且一风室流量计3.1的数值变化幅度远小于p1，则等待二风室差压变送器1.2的数值p2变化；若p2变大，则表明层偏厚，需要通过推料器液压比例阀8.1降低推料器的速度；调整幅度与差压变化幅度呈正相关，在p1、p2恢复至设定值的过程中，推料器速度调整幅度逐级减少直至恢复正常；

②如二风室差压变送器1.2的数值p2没有变大，而是一风室流量计3.1的数值变大，则可判断本次一风室差压变送器1.1数值波动为一次风流量波动造成，推料器的速度不做改变；

③如推料器速度已经降至最低值，且运行一段时间后一风室差压变送器的数值(p1)和二风室差压变送器的数值(p2)仍旧偏高，则需要提高一次风机(9)频率来增加一次风量用于满足炉膛过多垃圾的燃烧氧需求；当该过程中焚烧炉PLC系统检测到(p1)和(p1)数值开始下降且下降的速率达到设定值后，即须恢复一次风机的原设频率；

(2)一风室差压变送器的数值p1变小时，执行与上述步骤相反的操作。

(3)焚烧炉PLC系统7监测的热电偶2数值超过设定值，则可判断顺推炉排火势较旺、垃圾没有燃烧干净，则需要控制顺推液压比例阀8.3降低顺推炉排速度来保证垃圾在炉排面上有更多的停留时间，同时增加四风室电动调风门4.4开度k4的数值；反之则说明顺推炉排堆渣过多，需要加快速度进行排渣。

(4)安装在干燥段炉膛两侧的两对微波传感器，当第一微波传感器5.1的接收端失去信号说明燃烧段的生活垃圾料层超厚了，或/和第二微波传感器5.2的接收端收到信号则说明燃烧段的生活垃圾料层超薄了，此时都发出报警信号，要求运营人员介入进行人工操作。

本发明的有益效果是：

本发明通过风室压力波动来判断垃圾料层厚度的变化，迅速调整推料器、逆推炉排和顺推炉排的速度以及一次风机工作频率，保证料层厚度保持在合理范围；经实际应用证明，本发明能有效提升二段往复式机械炉排的自动化水平，大幅减少运营人员的手动操作，使炉膛燃烧更加稳定，蒸发量产生波动更为平稳，再加上其改造成本低，具有非常良好的市场前景。

附图说明

图1为本发明实施例的主视结构示意图。

图2是本发明实施例的控制系统结构示意图。

图中标号：一风室差压变送器1.1、二风室差压变送器1.2、三风室差压变送器1.3、一风室2.1、二风室2.2、三风室2.3、四风室2.4、一风室一次风支管3.1、一风室流量计3.11、二风室一次风支管3.2、二风室流量计3.12、三风室一次风支管3.3、四风室一次风支管3.4、一风室电动调风门4.1、二风室电动调风门4.2、三风室电动调风门4.3、四风室电动调风门4.4、第一微波传感器5.1、第二微波传感器5.2、支架6、焚烧炉PLC系统、推料器液压比例阀8.1、顺推液压比例阀8.2、一次风机9、热电偶10、顺推炉排11、逆推炉排12、推料器13、料斗14、余热发电集散控制系统15。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例进一步说明。

发明人经过深入研究得知：炉膛温度、炉膛火焰及一次风压力的波动是随垃圾料层厚度的变化而来的；比如当垃圾料层偏厚时，一次风穿透困难，垃圾不易着火，呈现出来的就是一次风压力变大，炉膛火焰乱窜、炉膛温度降低；而当垃圾料层偏薄，一次风迅速穿透，垃圾极易着火燃尽，所呈现出来的就是一次风压力变小，炉膛火焰旺盛，炉膛温度升高。由此可见炉排垃圾料层厚度的控制是炉膛稳定燃烧的关键。但是由于炉排垃圾料层厚度难以直接测量，且待火势、温度、压力这些表征现象肉眼可观时炉膛燃烧已趋失控，蒸发量波动剧烈，发电量受到影响。

有鉴于此，本发明提供了一种适用于二段式垃圾焚烧炉排的自动控制系统，该系统能通过风室压力波动来判断垃圾料层厚度的变化，迅速调整推料器、逆推炉排和顺推炉排的速度以及一次风机工作频率，保证料层厚度保持在合理范围，从而促使炉膛内垃圾稳定燃烧，蒸发量稳定。

附图所示的用于二段往复式垃圾焚烧炉排的自动控制系统；包括接通余热发电集散控制系统15的焚烧炉PLC7、控制推料器13的推料器液压比例阀8.1以及依照垃圾焚烧运动方向布置的逆推炉排和顺推炉排；

1.二段往复式机械炉排中逆推炉排下布置了三个风室，分别为干燥段的一风室2.1、燃烧段的二风室2.2和三风室2.3；顺推炉排下布置了燃尽段的四风室2.4；各个风室功能有别，相互独立，互不通风，分别由不同的一次风支管供风，而布置于每个一次风支管上的电动调风门可对风量进行调节。

2.一风室差压变送器1.1一端连接一风室2.1，另一端连接相应干燥段炉膛，用于测量干燥段料层差压；二风室差压变送器1.2一端连接二风室2.2，另一端连接相应燃烧段炉膛，用于测量燃烧段料层差压；一风室流量计3.11与二风室流量计3.12分别布置于为一二风室供风的一次风支管上，为了保证测量的准确性，设计的一次风支管有足够的直线段(优选直线段长度大于5米)。一风室对应的干燥段炉膛两侧布置了两对微波传感器5.1与5.2，每对传感器分为发射端与接收端，分别安装在炉膛两侧可调整高度的支架6上；顺推炉排炉排片上布置了热电偶2用于测量燃尽段温度。

本发明的控制方法是：

设备调试结束连续稳定运行一段时间后，将当前推料器、逆推炉排及顺推炉排的液压系统设定值分别记为a、b、c，一风室差压变送器1.1与二风室差压变送器1.2数值分别记为p1、p2，一风室流量计3.1与二风室流量计3.2数值分别记为f1、f2，一风室电动调风门4.1、二风室电动调风门4.2、三风室电动调风门4.3、四风室电动调风门4.4的开度数值分别记为k1、k2、k3、k4，热电偶2数值记为T，一次风机9频率数值记为w。

当一风室差压变送器1.1的数值p1变大，且一风室流量计3.1的数值变化幅度小于p1，焚烧炉PLC系统7收到这两个信号后进行计时，如果料层确实偏厚，随着逆推炉排的运动，偏厚料层会行进到燃烧段使得二风室差压变送器1.2的数值p2也会变大，如此焚烧炉PLC系统7就可以判定料层偏厚，从而需要通过推料器液压比例阀8.1降低推料器的速度，调整幅度与差压变化幅度呈正相关，在p1、p2恢复至设定值的过程中，推料器速度调整幅度逐级减少直至恢复正常。

如果二风室差压变送器1.2的数值p2没有变大，而是一风室流量计3.1的数值变大，则焚烧炉PLC系统7判断本次一风室差压变送器1.1数值波动为一次风流量波动造成，推料器的速度不做改变。

如推料器速度已经降至最低值(推料器设定了速度的最大值、正常值与最小值)，且运行一段时间后一风室差压变送器的p1和二风室差压变送器的p2数值仍旧偏高，焚烧炉PLC系统7则会提高一次风机9频率w来增加一次风量用于满足炉膛过多垃圾的燃烧氧需求；当该过程中焚烧炉PLC系统7检测到p1和p2数值开始下降且下降的速率达到设定值后，即须恢复一次风机9的原设频率。

当差压变送器1.1的数值p1变小，焚烧炉PLC系统7会执行与上述步骤相反操作。

焚烧炉PLC系统7一直监测热电偶2的数值，一旦温度T超过设定值，则判断顺推炉排火势较旺，垃圾没有燃烧干净，需要通过顺推液压比例阀8.3降低顺推炉排速度来保证垃圾在炉排面上有更多的停留时间，同时适当增加电动调风门4.4开度k4的数值；反之则说明顺推炉排堆渣过多，需要加快速度进行排渣。

安装在干燥段炉膛两侧的两对微波传感器，其中第一微波传感器5.1用于监测超高料位，第二微波传感器5.2用于监测超低料位，可根据不同地域生活垃圾的差异适当调整微波传感器在支架6上的位置。每对微波传感器分为发射端与接收端，发射端持续发射微波信号；当第一微波传感器5.1的接收端失去信号说明燃烧段的生活垃圾料层超厚了，第二微波传感器5.2的接收端收到信号则说明燃烧段的生活垃圾料层超薄了，焚烧炉PLC系统7都会发出报警信号，要求运营人员介入进行人工操作。