一种垃圾焚烧炉给料量控制方法

本发明涉及垃圾焚烧炉燃烧控制，特别涉及一种垃圾焚烧炉给料量控制方法。

背景技术：

0、技术背景

1、传统的垃圾填埋和堆肥处理方式存在占地面积大、产生难以处理的渗滤液和温室气体等诸多问题，限制了对垃圾的有效处理。相比之下，垃圾焚烧发电通过高温燃烧将垃圾转化为灰渣和烟气，可以有效减少垃圾的体积。同时，该方法能够回收利用燃烧过程中产生的部分能量，并将其转化为电力或热能，从而实现资源的再利用。鉴于垃圾焚烧发电的众多优点，该技术已经逐渐成为我国垃圾处理资源化的主要方式。

2、垃圾焚烧炉是专门用于进行垃圾焚烧过程的设备，通常由燃烧室、烟气处理系统和给料系统组成。在这些组成部分中，给料系统在垃圾焚烧时起着关键的作用。它的主要任务是将垃圾送入燃烧室，并通过管理和控制燃料层厚度，以确保焚烧过程的稳定性和高效性。由于给料量直接决定了焚烧炉内垃圾料层的厚度，因此对于燃烧过程的影响至关重要。给料量不稳定或过大过小都会对燃烧过程造成负面影响。过大的给料量可能会导致料层过厚，从而引起燃烧不完全和烟气排放问题，而过小的给料量则会影响燃烧效率和能量回收。然而，由于垃圾成分和性质的多样化，目前仍缺乏一种精确可靠的给料量控制方法。因此，通过监测燃烧室中的垃圾料层厚度，开发一种精确控制给料量的方法，对于机组适应负荷变化、确保垃圾焚烧过程的安全和高效性具有重要意义。

技术实现思路

1、为了提高垃圾焚烧炉在运行过程中的垃圾料层厚度控制效果，保持给料的均匀性及焚烧炉的高效稳定运行，本发明提出了一种应用于炉排式垃圾焚烧炉的给料量控制方法。

2、本发明提出一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，技术方案如下：

3、一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，基于预热段炉排上料层真实厚度的测量结果对推料器进行反馈指导并优化给料量，该方法包括以下步骤：

4、(a)在垃圾焚烧炉的适当位置安装垃圾料层厚度监测系统，标定调试完成后，对预热炉排上垃圾料层进行实时监测并获取垃圾料层厚度数据；

5、(b)确定合适的料层厚度设定值，具体可以根据炉内当前焚烧状况和垃圾燃烧特性来确定；

6、(c)将监测系统获取到的垃圾料层厚度测量值与设定值进行比较，根据比较结果，通过控制系统生成相应的控制信号；

7、(d)推料器接受控制信号并作出相应指令，自动调整给料量以及给料速率，从而控制料堆的厚度，确保其在设定范围内。

8、本发明中，步骤(a)所述提供了一种对垃圾料层厚度实时检测的方法，垃圾料层厚度监测系统包括:

9、获取垃圾料堆红外图像的数据采集单元和对原始红外图像处理后得到料层真实厚度的数据处理单元，所述数据采集单元是指，一种可接收中、远红外波段辐射能量，能够穿透火焰对后方垃圾料堆进行成像的红外相机，并通过以太网线将图像传输到数据处理单元；所述数据处理单元对采集到的红外图像进一步处理后得到垃圾料层厚度分布，主要流程如下：

10、(a1)加载红外相机采集到的原始图像，并进行预处理、孔洞填充处理和边缘检测，提取垃圾料堆区域边缘轮廓；

11、(a2)利用炉膛进(给)料与预热炉排之间的落差高度尺寸、相机的分辨率与视野角信息，换算单个像素实际大小；

12、(a3)根据像素大小，遍历边缘轮廓上所有像素点，对得到的垃圾料堆边缘轮廓图像进行像素距离计算，得到垃圾料堆实际厚度。

13、本发明中，步骤(a)所述监测系统的数据采集单元一般安装在炉膛后墙正中央位置，安装高度与进料平台高度平齐，上下高度范围为±0.1m，可捕捉到垃圾料堆的正视图，根据红外相机在部分炉膛现场的实际安装位置，当相机轴线可能存在一定倾角而不能够以正对面的视角观察进推料平台上的垃圾料堆，需对步骤(a1)图像增加校正处理。

14、本发明中，步骤(b)所述合适的料层厚度设定值是指，在正常运行状态下，焚烧炉内垃圾稳定燃烧时料层厚度的正常范围，在较低负荷时保持稳定厚度，当负荷率大于50％可线性增加，料层厚度f(x)见下式：

15、

16、其中：x—负荷率，％

17、r—线性增加系数，取5-20

18、h0—初始厚度，500mm

19、本发明中，步骤(c)～(d)所述将厚度监测系统的料层厚度计算量与设定值进行比较，得到垃圾厚度调整量，通过调节给料量进而实现对垃圾料层厚度的调整。所述给料量的调节通过推料器控制实现，具体体现为控制推料速度、推料形程，从而改变推料器动作频率，保证按需求控制给料量。

20、对推料器的pid调节过程包括：

21、(d1)当锅炉负荷量确定时，系统逻辑按照设定的负荷值根据线性关系f(x)函数换算出对应给料速度初始值v0；

22、(d2)根据料层厚度的设定值sv与测量参考值pv的偏差进行pid计算，得出垃圾厚度调整量mv；

23、(d3)将垃圾厚度调整量mv引入到料层厚度pid控制中，修正给料速度初始值v0；

24、(d4)修正后的给料速度初始值乘以相应推料速度调节因数得到左右侧推料器的推料速度设定值v；

25、(d5)pid控制器输出控制信号，将推料器速度转为阀门开度(m/h)，进而使得推料器按照设定速度v进行推料；

26、(d6)重复步骤(d2)～(d6)，当料层厚度再次被检测时，控制系统将继续进行反馈调整，以使料层厚度逐渐接近设定值sv。

27、本发明进一步提供了给料过程中对推料器的实际速度和行程修正的闭环控制方式，包括：

28、在焚烧炉推料器侧装设位移传感器，根据位移测量值pt计算得到的真实推料速度vt作为反馈值，推料器速度设定值v作为目标值，通过pid调节液压油缸阀门开度实现推料器实际推料速度的修正。

29、本发明还提供了一种减少偏料的给料量控制方法，在焚烧炉正常运行过程中，对推料器采取同步运行，当给料不均匀时，通过平衡系数，调整左右侧推料器异步运行，并根据厚度反馈值逐步纠正给料平衡，使其达到给料均匀。

30、和现有技术相比，本发明采用红外相机透过火焰对料层厚度进行实时监测，并将测量得到的真实厚度作为反馈自动调整给料量，具有如下有益效果：

31、(1)实时监测到的料层厚度更加直观和准确，相比传统的根据炉膛压力，一次风流量、一次风温度等参数间接计算料层厚度的方法，可提供更准确的厚度分布；

32、(2)根据实时监测到的料层厚度数据，快速而准确地调整给料量，可以更好地满足特定的厚度要求，并且对于厚度变化的响应更加迅速；

33、(3)减少人为误差对料层厚度控制的影响，降低人工操作强度和运行成本。

技术特征：

1.一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，所述步骤(a)具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，所述步骤(a2)中预处理包括图像校正，图像校正采用透视变换处理，具体流程为：

4.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，所述透视变换步骤(1)中关键点选择推料平台的四个角点，所述步骤(3)中变换操作具体通过下式进行：

5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，所述步骤(b)中料层厚度设定值为正常运行状态下焚烧炉内垃圾稳定燃烧时料层厚度的正常范围，在较低负荷时保持稳定厚度，当负荷率大于50％线性增加，料层厚度f(x)见下式：

6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，所述步骤(c)在厚度控制中引入料层实际厚度作为反馈，根据监测系统的测量结果与设定值的偏差，在后续过程中对给料量进行控制。

7.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，所述步骤(d)对推料器pid控制过程包括：

8.根据权利要求7所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，所述步骤(d6)中料层逐渐接近设定值sv的判定基准为即垃圾料层厚度偏差pv-sv稳定在5％以内时，认为真实厚度已接近设定值，反馈调整结束。

9.根据权利要求7所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，在焚烧炉推料器侧装设位移传感器，以方便进行推料器的运行进度监视，同时所测位移用于逻辑计算和控制，修正给料过程中推料器的实际速度和行程。

10.根据权利要求7所述的一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，其特征在于，发生偏料时，通过平衡系数调整左右侧推料器异步运行，逐步纠正给料平衡，减少偏料。

技术总结本发明公开了一种垃圾焚烧炉给料量控制方法，所述方法通过安装在焚烧炉后墙位置处的红外相机对位于火焰后方的垃圾料层进行成像拍摄，经过数据处理模块对图像进行处理后得到当前采集时刻下垃圾料层的实际厚度分布，并将该实时厚度分布作为反馈值引入料层厚度PID控制中，其次，按照实际运行负荷确定合适的料层厚度设定值，最后根据预热段炉排上料层真实厚度的测量结果与设定值偏差进行闭环调节，闭环输出通过改变推料器动作频率实现对给料量的优化控制；同时通过厚度检测系统得到的垃圾料层实时厚度分布，还可以调整左右侧推料器异步运行，并根据厚度反馈值逐步纠正给料平衡，减少偏料。本发明对给料量的调整控制方法易于实现，灵活性高，适用性强。技术研发人员：余波,盛稳,王贺,李框宇,肖宇轩,尹泳博,杨昊,周怀春受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18