污泥焚烧燃烧风供应系统及控制方法与流程

    专利查询2026-05-11  0


    本发明涉及污泥焚烧处理,更具体的说是涉及一种污泥焚烧燃烧风供应系统及控制方法。


    背景技术:

    1、污泥焚烧是一种有效的污泥处理方式,通过高温燃烧将污泥中的有机物转化为二氧化碳和水,同时实现污泥的减量化、无害化和资源化,已成为大中型城市污泥处理的主流技术路线之一。

    2、污泥焚烧过程中涉及到了多个关键参数,例如燃烧温度、干湿污泥配比、燃烧风量配比等,对污泥焚烧的准确控制提出了较高的要求。其中,为了实现污泥的充分燃烧,降低co、nox等不完全燃烧副产物的排放水平,需要保证炉内温度的稳定。为了避免炉温过高、能耗利用率低的问题,需要满足不同处理负荷条件下的对燃烧风供应进行自动调节,而工作人员调整和控制炉内燃烧条件,难以满足污泥焚烧过程中燃烧风调整的实时性要求,无法有效地保证炉内燃烧的稳定性。

    3、因此,如何自动化地对污泥焚烧风的风量和配比进行调整,确保污泥焚烧系统的安全稳定运行是本领域技术人员亟需解决的问题。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明提供了一种污泥焚烧燃烧风供应系统及控制方法,能够依据污泥流化床焚烧炉的运行状态调节干湿污泥的投放比率以及燃烧风的风量和配比,确保通过流化床炉处理污泥的过程能持续稳定地进行自我维持的燃烧。

    2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    3、本发明公开了一种污泥焚烧燃烧风供应系统,包括:流化床焚烧炉、一次风机、烟气循环风机、传感器模块、控制模块、输入输出模块、污泥加投装置;

    4、所述一次风机和所述烟气循环风机的出风口均与所述流化床焚烧炉的进风口连接,分别为所述流化床焚烧炉提供一次风和循环风;所述烟气循环风机的进风口设置在所述流化床焚烧炉的排烟处,将燃烧室产生的烟气和颗粒物重新送入所述流化床焚烧炉内二次燃烧;

    5、所述控制模块分别与所述一次风机、所述烟气循环风机、所述传感器模块、所述输入输出模块信号连接;根据所述传感器模块检测到的炉床层温度、燃烧室室压、所述一次风机的风量、所述烟气循环风机的风量、以及所述输入输出模块输入的初始设定温度,采用预设控制方法对所述一次风和所述循环风的风量进行控制,并通过所述输入输出模块对所述污泥加投装置的供泥量发出提示;

    6、所述污泥加投装置根据所述输入输出模块的控制信号,控制所述污泥加投装置为所述流化床焚烧炉供泥。

    7、进一步的,所述污泥加投装置包括:高热值污泥投加装置和低热值污泥投加装置,分别用于控制干污泥和湿污泥的供泥量。

    8、进一步的,所述传感器模块包括:设置在所述一次风机的第一风量传感器,设置在所述烟气循环风机的第二风量传感器,设置在所述流化床焚烧炉的炉床层的温度传感器、设置在所述燃烧室内的压力传感器、设置在所述高热值污泥投加装置的第一计量传感器、设置在所述低热值污泥投加装置的第二计量传感器。

    9、进一步的,所述一次风机的进风口处还设置有一次风预热器,利用所述流化床焚烧炉产生的热量对所述一次风进行预加热。

    10、本发明还公开了一种污泥焚烧燃烧风供应系统的控制方法,具体步骤如下:

    11、s1、控制模块获取当前时刻的炉床层温度、燃烧室室压、一次风机的风量、烟气循环风机的风量、以及初始设定温度;当所述炉床层温度小于所述初始设定温度时转向s2,否则转向s5;

    12、s2、根据第一一次风更新公式,计算得到第一一次风供应量计算值,当所述第一一次风供应量计算值小于等于第一标准工况一次风风量判断值时转向s3,否则转向s4;

    13、s3、根据第一循环风更新公式,计算得到第一循环风供应量计算值,根据所述第一一次风供应量计算值、所述第一循环风供应量计算值分别向一次风机、烟气循环风机发送风量调整信号,转向s10;

    14、s4、一次风供应量、循环风供应量不进行调整,控制模块通过输入输出模块向运行人员发出提示,提醒运行人员提高高热值污泥投加装置转速、降低低热值污泥投加装置转速,转向s10;

    15、s5、根据第二一次风更新公式,计算得到第二一次风供应量计算值,当所述第二一次风供应量计算值大于等于最低流化风量时转向s6,否则转向s9;

    16、s6、当所述第二一次风供应量计算值大于等于第二标准工况一次风风量判断值时转向s7,否则转向s8;

    17、s7、根据第二循环风更新公式,计算得到第二循环风供应量计算值,根据所述第二一次风供应量计算值、所述第二循环风供应量计算值分别向一次风机、烟气循环风机发送风量调整信号,转向s10;

    18、s8、一次风供应量、循环风供应量不进行调整,控制模块通过输入输出模块向运行人员发出提示,提醒运行人员降低高热值污泥投加装置转速、提高低热值污泥投加装置转速,转向s10;

    19、s9、一次风供应量、循环风供应量不进行调整,控制模块通过输入输出模块向运行人员发出提示,提醒运行人员立即关停高热值污泥投加装置,启动低热值污泥投加装置1个周期时间,转向s10;

    20、s10、延迟一个单次周期时间,返回s1。

    21、进一步的,所述第一一次风更新公式为:gf1=gf1t×(1+i);

    22、所述第一循环风更新公式:gf2=gf2t×[1-(gf1t/gf2t)×i];

    23、所述第一标准工况一次风风量判断值为:gf10×(1+k×i);

    24、所述第二一次风更新公式为:gf1′=gf1t×(1-i);

    25、所述第二循环风更新公式:gf2′=gf2t×[1+(gf1t/gf2t)×i];

    26、所述第二标准工况一次风风量判断值为:gf10×(1-k×i);

    27、其中,gf1t、gf2t分别为当前时刻一次风风量值、循环风风量值;gf10为标准工况一次风风量值;i为燃烧空气周期变化系数;k为周期变化数最大值,k=10×m/t,m为标准工况下的过剩空气系数,t为单次周期时间;gf1、gf2分别为第一一次风供应量计算值、第一循环风供应量计算值,gf1′、gf2′分别为第二一次风供应量计算值、第二循环风供应量计算值。

    28、进一步的,所述标准工况一次风风量值通过以下方式获取:

    29、通过实验获取不同工况参数情况下的流化床焚烧炉废气中污染物浓度,整理得到多个样本数据;

    30、利用所述样本数据训练得到污染物浓度回归预测模型;

    31、在所述工况参数的设计范围内,随机生成初始粒子群,并初始化工况参数;

    32、将所述初始粒子群分为三个子粒子群,利用所述回归预测模型作为适应度函数,计算各所述子粒子群的适应度值,采用不同的收敛方向分别迭代更新各所述子粒子群中粒子的速度和位置,直至满足迭代次数;

    33、输出由各所述子粒子群确定的工况参数,并根据所述回归预测模型计算污染物浓度,选取污染物浓度最低的工况参数中的一次风风量值作为所述标准工况一次风风量值。

    34、进一步的,所述工况参数包括:一次风风量值、循环风风量值、污泥总含水量值、污泥总热值、炉床层温度值、燃烧室室压值;

    35、所述污染物浓度采用一氧化碳浓度和氮氧化物浓度之和表示。

    36、进一步的,所述回归预测模型为:

    37、y=<w,φ(x)>+b;

    38、其中,y∈r表示模型的输出x∈rn表模型的输入w∈rn是表示超平面的法向量,φ(x)是将x从n维映射到n维的映射函数,b是相对于过原点的超平面的偏移。

    39、进一步的,所述不同的收敛方向分别为:历史最优方向、历史全局最优方向、当次迭代最优方向;

    40、所述子粒子群中粒子的速度更新公式为:

    41、

    42、其中,分别表示收敛方向为历史最优方向、历史全局最优方向、当次迭代最优方向进行迭代更新的三个子粒子群中的粒子o、p、q在第l+1迭代的第d维的速度;分别表示收敛方向为历史最优方向、历史全局最优方向、当次迭代最优方向进行迭代更新的三个子粒子群中的粒子o、p、q在第l迭代的第d维的速度,c1、c2、c3分别表示对应的学习因子,分别表示对应的随机数,分别为对应的历史最优位置、历史全局最优位置、当次迭代最优位置,分别为粒子o、p、q对应的当前位置;ω表示速度更新的惯性权重;

    43、所述子粒子群中粒子的位置更新公式为:

    44、

    45、其中,分别为粒子o、p、q在第l+1迭代更新的位置。

    46、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种污泥焚烧燃烧风供应系统及控制方法,能够根据流化床焚烧炉内地运行状况,结合运行人员设定运行参数,自动对流化床焚烧炉的燃烧风即一次风和循环风的风量进行自动调节,还能够发出通知提醒运行人员调整高热值污泥投加装置和低热值污泥投加装置的转速,从而使流化床焚烧炉稳定运行在设定的工作参数内,进而使污泥中的可燃物充分燃烧,减少一氧化碳和氮氧化物的排放。


    技术特征:

    1.一种污泥焚烧燃烧风供应系统,其特征在于,包括:流化床焚烧炉、一次风机、烟气循环风机、传感器模块、控制模块、输入输出模块、污泥加投装置;

    2.根据权利要求1所述污泥焚烧燃烧风供应系统,其特征在于,所述污泥加投装置包括:高热值污泥投加装置和低热值污泥投加装置,分别用于控制干污泥和湿污泥的供泥量。

    3.根据权利要求2所述污泥焚烧燃烧风供应系统,其特征在于,所述传感器模块包括:设置在所述一次风机的第一风量传感器,设置在所述烟气循环风机的第二风量传感器,设置在所述流化床焚烧炉的炉床层的温度传感器、设置在所述燃烧室内的压力传感器、设置在所述高热值污泥投加装置的第一计量传感器、设置在所述低热值污泥投加装置的第二计量传感器。

    4.根据权利要求1所述污泥焚烧燃烧风供应系统,其特征在于,所述一次风机的进风口处还设置有一次风预热器,利用所述流化床焚烧炉产生的热量对所述一次风进行预加热。

    5.一种污泥焚烧燃烧风供应系统的控制方法,利用权利要求1至4任一项所述污泥焚烧燃烧风供应系统,对流化床焚烧炉的污泥焚燃烧焚烧风进行控制,其特征在于,具体步骤如下:

    6.根据权利要求5所述污泥焚烧燃烧风供应系统的控制方法,其特征在于,

    7.根据权利要求6所述污泥焚烧燃烧风供应系统的控制方法,其特征在于,所述标准工况一次风风量值通过以下方式获取:

    8.根据权利要求7所述污泥焚烧燃烧风供应系统的控制方法,其特征在于,

    9.根据权利要求7所述污泥焚烧燃烧风供应系统的控制方法,其特征在于,所述回归预测模型为:

    10.根据权利要求7所述污泥焚烧燃烧风供应系统的控制方法,其特征在于,


    技术总结
    本发明公开了一种污泥焚烧燃烧风供应系统及控制方法,涉及污泥焚烧处理领域,包括:流化床焚烧炉、一次风机、烟气循环风机、传感器模块、控制模块、输入输出模块、污泥加投装置;一次风机、烟气循环风机用于提供一次风、循环风;烟气循环风机将烟气重新送入燃烧室二次燃烧;控制模块根据传感器模块检测的炉床层温度、燃烧室室压、一次风机的风量、烟气循环风机的风量、输入输出模块输入的初始设定温度,采用预设控制方法进行风量控制,并对污泥加投装置的供泥量发出提示;污泥加投装置根据对应的控制信号,控制污泥加投装置为流化床焚烧炉供泥。本发明能够根据焚烧炉的状况对燃烧风进行自动调整,使焚烧炉安全稳定运行,减少污染物排放。

    技术研发人员:张冬凌,胡维杰,生骏,张鹏飞,李梦琼,潘伟,张骞
    受保护的技术使用者:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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