專利名稱：填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及對(duì)家庭及工廠等排出的廢棄物(以下稱城市垃圾)進(jìn)行焚燒處理用的填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法。
背景技術(shù)：
對(duì)城市垃圾進(jìn)行焚燒處理時(shí)，廣泛地應(yīng)用填料器式焚燒爐。這是因?yàn)樵撎盍掀魇嚼贌隣t能夠高效和連續(xù)地對(duì)大量的城市垃圾進(jìn)行焚燒，不會(huì)產(chǎn)生大量的NOx及CO等有害氣體，并且所需設(shè)備費(fèi)少，具有優(yōu)異的實(shí)用功效。
圖3表示現(xiàn)有的填料器式焚燒爐的一例，該填料器式焚燒爐100的構(gòu)成包括爐本體101；垃圾供給料斗102；給料裝置103；由干燥填料器104a、燃燒填料器104b、和后燃燒填料器104c組成的填料器104；料斗105a·105b·105c組成的料斗105；1次燃燒室106；2次燃燒室107；1次燃料空氣供給通路108；2次燃料空氣供給通路109；出灰口110及廢氣出口111等。
而且，向垃圾供給料斗102內(nèi)投入的城市垃圾W利用給料裝置103供給到爐本體101內(nèi)，并在干燥填料器104a的上面利用從下方供給的1次燃燒空氣A1a和來自處于高溫狀態(tài)的1次燃燒室106的輻射熱進(jìn)行加熱和干燥。由此，城市垃圾W中的水分及揮發(fā)分蒸發(fā)，同時(shí)釋放出CO(一氧化碳)及HC(炭化氫)等未燃燒氣體(還原氣體)。
干燥后的城市垃圾W繼續(xù)從干燥填料器104a送到燃燒填料器104b上，通過從下方供給1次燃燒空氣A1b起火燃燒，同時(shí)在燃燒填料器104b的下游側(cè)端部正好到達(dá)燃燼點(diǎn)。
在燃燒填料器104b的下游側(cè)端部，燃燼的城市垃圾W繼續(xù)送到后燃燒填料器104c上，在這里，利用從后燃燒填料器104c的下方供給的1次燃燒空氣A1c進(jìn)行廢氣燃燒。而且，利用廢氣燃燒使未燃分為5％以下的城市垃圾W的焚燒殘?jiān)?焚燒灰)從出灰口110向下方排出。
另一方面，伴隨城市垃圾W的焚燒產(chǎn)生的未燃燒氣體及未燃燒物，利用從各填料器104a·104b·104c的下方供給的1次燃燒空氣A1a、A1b、A1c及供給到2次燃燒室107的2次燃燒空氣A2，在2次燃燒室107內(nèi)進(jìn)行2次燃燒，可燃物完全燃燒后的廢氣從廢氣出口111排出。

發(fā)明內(nèi)容
然而，一般對(duì)城市垃圾W進(jìn)行焚燒的填料器式焚燒爐，首先要設(shè)定垃圾焚燒爐上要焚燒的垃圾量，即對(duì)垃圾焚燒爐的日垃圾供給量(T/天)或小時(shí)垃圾供給量(T/小時(shí))進(jìn)行設(shè)定；②然后以使用垃圾的物理參數(shù)求出的計(jì)算值及從垃圾焚燒爐的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得出的有關(guān)燃燒用空氣量的數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，設(shè)定燃燒該供給的垃圾所需的1次燃燒空氣A1及2次燃燒空氣A2的供給量；③其后，根據(jù)各設(shè)定值進(jìn)行垃圾焚燒爐的自動(dòng)運(yùn)行控制。
另外，垃圾焚燒爐運(yùn)行中，運(yùn)行操作人員要不斷地監(jiān)視各填料器104a、104b、104c上的城市垃圾的燃燒狀態(tài)及2次燃燒室107內(nèi)的未燃燒氣體和未燃燒物的燃燒狀態(tài)，根據(jù)其監(jiān)視結(jié)果對(duì)給料裝置103的動(dòng)作速度及各填料器104a、104b、104c的動(dòng)作速度、燃燒用空氣A1、A2的供給量等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制，使垃圾依次完全燃燒。
而且，上述的現(xiàn)有的垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，在供給垃圾焚燒爐的城市垃圾W的性狀(含水量及垃圾的品質(zhì))及供給量基本保持一定時(shí)，能夠高效穩(wěn)定地焚燒城市垃圾，發(fā)揮卓越的功效。
但是，向焚燒爐供給的城市垃圾W的性狀全年不是保持一定的，隨著季節(jié)及垃圾收集場(chǎng)所的不同有很大的變化。為此，對(duì)現(xiàn)有的垃圾焚燒爐的垃圾供給量(即給料裝置及各填料器的動(dòng)作速度)及燃燒用空氣量A1、A2預(yù)先進(jìn)行設(shè)定，以該設(shè)定值為基準(zhǔn)進(jìn)行焚燒爐運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行操作人員即使根據(jù)垃圾的性狀的變化盡可能迅速地調(diào)節(jié)垃圾焚燒爐的燃燒控制，要完全避免垃圾性狀的變化造成的燃燒狀態(tài)的變動(dòng)及惡化也是很困難的，結(jié)果以廢氣G的熱量為熱源的余熱鍋爐的蒸汽發(fā)生量產(chǎn)生很大變動(dòng)，或者2次燃燒室的未燃燒物及未燃燒氣體形成不完全燃燒，產(chǎn)生一氧化碳(CO)及二惡英等有害物質(zhì)。
特別是上述余熱鍋爐的蒸汽發(fā)生量的變化會(huì)造成利用其發(fā)電的蒸汽透平發(fā)電機(jī)的發(fā)電量的變動(dòng)，對(duì)有效利用垃圾發(fā)電電力產(chǎn)生種種障礙。
本發(fā)明的主要目的是，解決首先設(shè)定向垃圾焚燒爐的垃圾供給量和燃燒用空氣的供給量、以這些設(shè)定值為基礎(chǔ)進(jìn)行垃圾焚燒爐燃燒控制的場(chǎng)合存在的現(xiàn)有的上述問題，并提供一種垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，使垃圾焚燒爐焚燒城市垃圾生成的燃燒熱量盡可能地保持平穩(wěn)，以此來穩(wěn)定垃圾焚燒爐附設(shè)的余熱鍋爐的蒸汽發(fā)生量，進(jìn)行輸出變動(dòng)更少的發(fā)電。
為達(dá)到上述目的，在本發(fā)明中，以余熱鍋爐的蒸汽發(fā)生量為自動(dòng)燃燒控制的主要被控制項(xiàng)目，根據(jù)該蒸汽發(fā)生量控制垃圾焚燒爐的垃圾焚燒量，同時(shí)，以蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值為基礎(chǔ)控制1次燃燒空氣的供給量，使蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值發(fā)生變化，空燃比(燃料空氣量和燃料-垃圾量之比)也仍保持一定。
即本申請(qǐng)權(quán)利要求1的發(fā)明，其特征為，從填料器4的下方向填料器4的上方的1次燃燒室7供給一次燃燒空氣A1，使給料裝置5供給到填料器上的城市垃圾W進(jìn)行1次燃燒，同時(shí)向1次燃燒室7上方的2次燃燒室8供給2次燃燒空氣A2，使1次燃燒室7產(chǎn)生的未燃燒氣體和未燃燒物進(jìn)行2次燃燒，進(jìn)而，在具備吸收來自上述2次燃燒室8的廢氣G的熱量產(chǎn)生蒸汽的余熱鍋爐16的填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法中，首先對(duì)上述余熱鍋爐16的蒸汽發(fā)生量和廢氣G內(nèi)的O2濃度進(jìn)行設(shè)定，從上述蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值計(jì)算出在垃圾焚燒爐內(nèi)燃燒的城市垃圾W的基準(zhǔn)填料器速度和城市垃圾W的1次燃燒所需的1次燃燒基準(zhǔn)空氣量，根據(jù)該基準(zhǔn)填料器速度的計(jì)算值，控制給料裝置5及填料器4的垃圾送進(jìn)速度，同時(shí)根據(jù)上述1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值，控制向填料器4的下方供給的1次燃燒空氣量，另外，從上述O2濃度設(shè)定值計(jì)算出燃燒所需的2次燃燒基準(zhǔn)空氣量，同時(shí)根據(jù)該2次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值控制2次燃燒空氣量，由此使余熱鍋爐16的蒸汽發(fā)生量保持一定，并自動(dòng)焚燒城市垃圾。
另外，本申請(qǐng)權(quán)利要求2的發(fā)明，以權(quán)利要求1為基礎(chǔ)，利用蒸汽量檢測(cè)器19a檢測(cè)蒸汽發(fā)生量，從該蒸汽發(fā)生量的檢測(cè)值和上述蒸汽發(fā)生量設(shè)定值計(jì)算出蒸汽發(fā)生量的補(bǔ)償值，同時(shí)上述蒸汽發(fā)生量的檢測(cè)值比其設(shè)定值大時(shí)，減少1次燃燒空氣量，另外，蒸汽發(fā)生量的檢測(cè)值比其設(shè)定值小時(shí)，增加1次燃燒空氣量。
本申請(qǐng)權(quán)利要求3的發(fā)明，以權(quán)利要求1為基礎(chǔ)，利用1次燃燒空氣量檢測(cè)器22檢測(cè)1次燃燒空氣量，從該1次燃燒空氣量的檢測(cè)值和上述1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值計(jì)算出空燃比的補(bǔ)償值，同時(shí)上述1次燃燒空氣量的檢測(cè)值比1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值大時(shí)，根據(jù)上述補(bǔ)償值增加垃圾送進(jìn)速度，另外，上述1次燃燒空氣量的檢測(cè)值比1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值小時(shí)，減少垃圾送進(jìn)速度。
本申請(qǐng)權(quán)利要求4的發(fā)明，以權(quán)利要求1為基礎(chǔ)，利用O2濃度檢測(cè)器21a檢測(cè)廢氣G內(nèi)的O2濃度，從該O2濃度的檢測(cè)值和上述O2濃度的設(shè)定值計(jì)算出O2濃度的補(bǔ)償值，同時(shí)上述02濃度的檢測(cè)值比其設(shè)定值大時(shí)，減少2次燃燒空氣量A2，另外，上述O2濃度的檢測(cè)值比其設(shè)定值小時(shí)，增加2次燃燒空氣量A2。
本申請(qǐng)權(quán)利要求5的發(fā)明，以權(quán)利要求1為基礎(chǔ)，把燃燒填料器4b的下方的料斗6b分成2～4個(gè)區(qū)域，控制向各區(qū)域供給的1次燃燒空氣量。
本申請(qǐng)權(quán)要求6的發(fā)明，以權(quán)利要求1為基礎(chǔ)，把廢氣G內(nèi)的O2濃度的設(shè)定值定為1～2％，另外把1次燃燒空氣A1的空氣比μ1定為0.8～1.1。


圖1表示實(shí)施本發(fā)明的填料器式垃圾焚燒爐的概況的縱剖面圖。
圖2表示有關(guān)本發(fā)明的填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制的方框結(jié)構(gòu)圖。
圖3表示現(xiàn)有的填料器式垃圾焚燒爐的概況的縱剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1是表示實(shí)施有關(guān)本發(fā)明的自動(dòng)燃燒控制方法的填料器式垃圾焚燒爐的整體構(gòu)成圖。
該填料器式垃圾焚燒爐1的結(jié)構(gòu)為爐壁構(gòu)成的爐本體2；投入城市垃圾W的垃圾投入料斗3；焚燒城市垃圾W的填料器4；向填料器4供給城市垃圾W的給料裝置5；配置在填料器4的下方的填料器下料斗6；由形成在填料器4上方的1次燃燒室7和形成在1次燃燒室7上方的2次燃燒室8組成的燃燒室；排出焚燒灰的出灰口9；排出廢氣G的廢氣出口10；從填料器4的下方向1次燃燒室7內(nèi)供給1次燃燒空氣A1的1次燃燒空氣供給裝置(鼓風(fēng)機(jī))11；1次燃燒空氣A1的供給通路12；2次燃燒空氣供給裝置(鼓風(fēng)機(jī))13；2次燃燒空氣的供給通路14；2次燃燒空氣供給噴嘴15；余熱鍋爐16；氣包16a；透平發(fā)電機(jī)17和垃圾供給天車18等。
另外，在通往上述透平發(fā)電機(jī)17的蒸汽供給通路17a上設(shè)有蒸汽量檢測(cè)器19a，在廢氣管道20上設(shè)有廢氣G內(nèi)的O2濃度檢測(cè)器21a。
進(jìn)而，在通往上述各填料器料斗6a～6c的各1次燃燒空氣供給通路12a～12c上設(shè)有風(fēng)量調(diào)整用閘板裝置D1～D4，另外在通往燃燒填料器4b的1次燃燒空氣供給通路12b1、12b2上設(shè)有風(fēng)量檢測(cè)器22a、22b。
同樣，在2次燃燒空氣供給通路14、14a、14b上分別設(shè)有風(fēng)量檢測(cè)器23a及閘板裝置D5～D7。
再者，在給料裝置5、干燥填料器4a、燃燒填料器4b、后燃燒填料器4c上分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24、25、26、27。
廢氣G內(nèi)的O2濃度的檢測(cè)信號(hào)S1從O2濃度檢測(cè)裝置21，另外余熱鍋爐16蒸汽發(fā)生量的檢測(cè)信號(hào)S2從蒸汽量檢測(cè)裝置19分別連續(xù)地輸入到填料器式垃圾焚燒爐1的自動(dòng)燃燒控制的中心-自動(dòng)燃燒控制裝置28。
垃圾送進(jìn)速度控制信號(hào)S3、1次燃燒空氣量控制信號(hào)S4及2次燃燒空氣量控制信號(hào)S5分別從該自動(dòng)燃燒控制裝置28發(fā)送到垃圾送進(jìn)速度控制裝置29、1次燃燒空氣量控制裝置30及2次燃燒空氣量控制裝置23。
進(jìn)而，上述垃圾送進(jìn)控制裝置29對(duì)給料裝置5的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24、干燥填料器4a的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25、燃燒填料器4b的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)26及后燃燒填料器4c的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)27的動(dòng)作分別進(jìn)行控制。
接受到上述1次燃燒空氣量控制信號(hào)S4的1次燃燒空氣量控制裝置30，接收利用1次燃燒空氣量檢測(cè)器22a、22b檢測(cè)出的向燃燒填料器4b供給的1次燃燒空氣量的檢測(cè)信號(hào)S6，同時(shí)利用閘門控制信號(hào)S7對(duì)1次燃燒空氣供給通路12b1、12b2的閘板裝置D2、D3的開度進(jìn)行控制。
而且，在圖1的實(shí)施例中，是以干燥填料器4a的填料器下料斗6a為區(qū)域1，另外以燃燒填料器4b的填料器下料斗6b1、6b2為區(qū)域2，但也可以以前者為區(qū)域2用的料斗，另外以后者為區(qū)域4用的料斗。
另外，在圖1的實(shí)施例中，是利用1次燃燒空氣量控制裝置30只對(duì)向燃燒填料器4b的下方供給的1次燃燒空氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，但也可以在此基礎(chǔ)上再利用對(duì)閘門D1及D4進(jìn)行開度控制來調(diào)整向干燥填料器4a下方供給的1次空氣量及向后燃燒填料器4c的下方供給的1次燃燒空氣量。
進(jìn)而，在圖1的實(shí)施例中，是對(duì)自動(dòng)燃燒控制裝置28、垃圾送進(jìn)控制裝置29、1次燃燒空氣量控制裝置30、2次燃燒空氣量控制裝置23、蒸汽量檢測(cè)裝置19和O2濃度檢測(cè)裝置21等分別進(jìn)行單體配置的，但是當(dāng)然也可以把上述各裝置28、29、30、23、19、21作為一體組裝到自動(dòng)燃燒控制裝置28中。
填料器式垃圾焚燒爐的動(dòng)作在實(shí)施本發(fā)明的填料器式垃圾焚燒爐1中，從垃圾料斗3投入到爐本體2內(nèi)的城市垃圾W在干燥填料器4a、燃燒填料器4b和后燃燒填料器4c上依次前進(jìn)，同時(shí)從1次燃燒空氣供給裝置11，通過1次燃燒空氣供給通路12及各填料器4a、4b、4c向1次燃燒室7供給1次燃燒空氣A1，進(jìn)行燃燒。
即從垃圾供給料斗3投入到爐內(nèi)的城市垃圾W由給料裝置5連續(xù)地供給到干燥填料器4a上，在這里，利用從干燥填料器4a下方供給的1次燃燒空氣A1與后段的燃燒填料器4b及后燃燒填料器4c上燃燒生成的高溫的燃燒氣體進(jìn)行干燥，同時(shí)城市垃圾W的一部分開始燃燒。
由此，城市垃圾W中的水分蒸發(fā)，同時(shí)CO及HC等未燃燒氣體釋放出來。
接著，經(jīng)干燥的城市垃圾W繼續(xù)從干燥填料器4a送到燃燒填料器4b上，在這里，利用從燃燒填料器4b供給的1次燃燒空氣A1起火燃燒，同時(shí)在燃燒填料器4b的下游側(cè)端部上正好達(dá)到燃燼點(diǎn)。
而且，在燃燒填料器4b的下游側(cè)端部上燃燼的城市垃圾W繼續(xù)送到后燃燒填料器4c上，在這里，利用從后燃燒填料器4c的下面供給的1次燃燒空氣A1進(jìn)行廢氣燃燒，變成幾乎沒有未燃燒物的焚燒灰之后，從出灰口9下落到冷卻水槽(圖示省略)內(nèi)排出。
并且，利用上述給料裝置5向干燥填料器4a上供給的城市垃圾W的供給量如后所述，控制成使余熱鍋爐16的發(fā)生蒸汽量基本保持一定。
填料器式焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法圖2是上述圖1所示的填料器式焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制的方框構(gòu)成圖。在填料器式焚燒爐運(yùn)行時(shí)，首先設(shè)定余熱鍋爐16的蒸汽發(fā)生量(步驟E1)、然后設(shè)定廢氣G內(nèi)的O2濃度(步驟E2)。
上述蒸汽發(fā)生量設(shè)定后，根據(jù)其設(shè)定值計(jì)算1次燃燒空氣量(步驟E3)，根據(jù)該計(jì)算值進(jìn)行1次燃燒空氣量的控制(步驟E4)。
另外上述蒸汽發(fā)生量設(shè)定后，計(jì)算出確保蒸汽發(fā)生量所需的垃圾燃燒熱量，即計(jì)算出得到垃圾焚燒爐內(nèi)應(yīng)燃燒的城市垃圾量用的基準(zhǔn)填料器速度(步驟E7)，根據(jù)該計(jì)算值進(jìn)行垃圾送進(jìn)速度，即給料裝置5的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24及各填料器4a、4b、4c的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25、26、27的動(dòng)作速度的控制(步驟E8)。
進(jìn)而，設(shè)定上述廢氣G內(nèi)的O2濃度后，根據(jù)該O2濃度的設(shè)定值計(jì)算出2次燃燒基準(zhǔn)空氣量(步驟E5)，根據(jù)該計(jì)算值進(jìn)行2次燃燒空氣供給裝置13的控制(步驟E6)。
還要從利用1次燃燒空氣檢測(cè)器22a、22b檢測(cè)出的1次燃燒空氣量的實(shí)際值和1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值計(jì)算出空燃比的補(bǔ)償值(步驟E9)，利用其計(jì)算值進(jìn)行上述垃圾送進(jìn)速度控制的補(bǔ)償(步驟E10)。
同樣，利用O2濃度檢測(cè)器21a檢測(cè)出的O2濃度的檢測(cè)值計(jì)算出O2濃度的補(bǔ)償值(步驟E11)，利用其計(jì)算值進(jìn)行2次燃燒空氣量控制的補(bǔ)償(步驟E12)。
蒸汽發(fā)生量方面也是一樣，根據(jù)蒸汽量檢測(cè)器19a檢測(cè)出的蒸汽發(fā)生量計(jì)算出蒸汽發(fā)生量的補(bǔ)償值(步驟E13)，利用其計(jì)算值對(duì)1次燃燒空氣量控制進(jìn)行補(bǔ)償(步驟E14)。例如現(xiàn)實(shí)的蒸汽發(fā)生量比設(shè)定值少時(shí)，向增加1次燃燒空氣量的方向進(jìn)行控制，通過空燃比的補(bǔ)償值的計(jì)算值(步驟E9)向增加垃圾供給量的方向進(jìn)行垃圾送進(jìn)速度的控制，以便增加燃燒熱量。
下面，根據(jù)上述圖2所示的本發(fā)明的自動(dòng)燃燒控制的方框圖對(duì)主要控制步驟的意義進(jìn)行說明。
蒸汽發(fā)生量的設(shè)定(步驟E1)在本發(fā)明中，圖1的余熱鍋爐16的蒸汽發(fā)生量作為主控制項(xiàng)目。上述余熱鍋爐16的蒸汽發(fā)生量與燃燒城市垃圾W產(chǎn)生的燃燒熱量成比例關(guān)系。即控制上述蒸汽發(fā)生量與控制垃圾焚燒量有直接的聯(lián)系，使城市垃圾的焚燒處理計(jì)劃易于制訂。
上述蒸汽發(fā)生量與垃圾焚燒量的關(guān)系用數(shù)學(xué)公式表示，可以用下述的(1)式和(2)式表示。
蒸汽發(fā)生量(t/h)＝Ks·燃燒熱量(MJ/h)……(1)燃燒熱量(MJ/h)＝Kc·垃圾的發(fā)熱量(MJ/kg)·垃圾焚燒量(kg/h)……(2)式中，Ks及Kc是系數(shù)。
即上述(1)式及(2)式表明，控制蒸汽發(fā)生量變成控制燃燒熱量，另外控制燃燒熱量因?yàn)槔陌l(fā)熱量是一個(gè)固定值，所以變成控制垃圾焚燒量。
1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算(步驟E3)在垃圾焚燒爐的控制中，穩(wěn)定空氣比λ(實(shí)際燃燒使用的空氣量λ與完全燃燒所需的理論空氣量λ0之比)對(duì)于抑制燃燒時(shí)有害物質(zhì)的發(fā)生及穩(wěn)定廢氣量帶來的廢氣處理設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是極其重要的關(guān)鍵。因此，為了避免產(chǎn)生根據(jù)蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值改變空氣比的情況，使用蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值，利用下述的(3)及(4)式求出作為基準(zhǔn)的1次燃燒空氣量。
理論燃燒空氣量λ0(km3n/h)＝α·蒸汽量設(shè)定值Qb(t/h)+β……(3)1次燃燒基準(zhǔn)空氣量λ1(km3n/h)＝1次燃燒空氣比μ1·理論燃燒空氣量λ0(km3n/h)……(4)式中，α及β是系數(shù)。
2次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算(步驟E5)在填料器式垃圾焚燒爐中，僅從作為燃料的城市垃圾W的下面供給1次燃燒空氣A1是不能使城市垃圾W完全燃燒的，一部分變成未燃燒氣體流入2次燃燒室8。因此，要向2次燃燒室8供給2次燃燒空氣A2，與未燃燒氣體攪拌、混合，使之完全燃燒。
因此，作為填料器式垃圾焚燒爐的燃燒空氣比還必須考慮2次燃燒空氣量，作為基準(zhǔn)的2次燃燒空氣量λ2用下面的(5)及(6)式計(jì)算。
O2廢氣O2濃度設(shè)定值2次燃燒基準(zhǔn)空氣量λ2(km3n/h)＝2次燃燒空氣比μ2·理論燃燒空氣量λ0(km3n/h)……(6)但(5)式中O2是廢氣G內(nèi)的O2濃度設(shè)定值。而且，O2濃度的設(shè)定值通常為1～2％、1次燃燒空氣比μ1在0.8～1.1左右中選定。
基準(zhǔn)填料器速度的計(jì)算(E7)在填料器式垃圾焚燒爐中，為了以設(shè)定的蒸汽發(fā)生量和決定的燃燒空氣比焚燒城市垃圾W，需要向填料器式垃圾焚燒爐內(nèi)供給與其相對(duì)應(yīng)的燃料材料-城市垃圾W。
因此，利用下述的(7)式從蒸汽發(fā)生量設(shè)定值計(jì)算向填料器式垃圾焚燒爐內(nèi)供給垃圾的給料裝置5及各填料器4a、4b、4 c的速度的基準(zhǔn)值。
基準(zhǔn)填料器速度S＝(cm/min)＝α1·蒸汽量設(shè)定值Qb(t/h)+β1……(7)式中，α1及β1是系數(shù)。
蒸汽發(fā)生量的補(bǔ)償值的計(jì)算(步驟E13)
城市垃圾W的發(fā)熱量如果全都一樣，那么供給相當(dāng)于基準(zhǔn)燃燒空氣量的空氣量，且利用基準(zhǔn)填料器速度供給城市垃圾W及進(jìn)行燃燒，就能得到設(shè)定的蒸汽發(fā)生量。但是，因?yàn)槌鞘欣鳺的發(fā)熱量不是一定的，所以其影響表現(xiàn)為表示燃燒熱量的余熱鍋爐的蒸汽發(fā)生量的實(shí)際值產(chǎn)生變動(dòng)。
為此，對(duì)1次燃燒空氣量進(jìn)行如下的計(jì)算補(bǔ)償，以使蒸汽發(fā)生量的實(shí)際值接近于設(shè)定值。
即蒸汽發(fā)生量的實(shí)際值＞蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值時(shí)，減少1次燃燒空氣量，抑制燃燒來減少燃燒熱量；另外，蒸汽發(fā)生量的實(shí)際值＜蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值時(shí)，增加1次燃燒空氣量，促進(jìn)燃燒來增加燃燒熱量。
該補(bǔ)償值的計(jì)算方法可以采用傳統(tǒng)控制理論的PID控制及現(xiàn)代控制理論的最佳調(diào)節(jié)器及模糊控制等所有的方法。
空燃比的補(bǔ)償值的計(jì)算(步驟E9)利用上述的蒸汽發(fā)生量的補(bǔ)償值的計(jì)算對(duì)1次燃燒空氣量加以補(bǔ)償，燃料空氣比就會(huì)偏離設(shè)定的基準(zhǔn)。
因此，要計(jì)算出實(shí)際的1次燃燒空氣量的實(shí)際值和1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值的偏差并進(jìn)行如下的補(bǔ)償，使燃料空氣比接近確定的空氣比。
1次燃燒空氣量的實(shí)際值＞1次燃燒基準(zhǔn)空氣量時(shí)，因?yàn)槿剂?城市垃圾W少，需要根據(jù)蒸汽發(fā)生量的補(bǔ)償值的計(jì)算增加燃燒熱量，為此要增多1次燃燒空氣量。因此，要加快垃圾送進(jìn)速度，增多燃料-垃圾的量。
另外，1次燃燒空氣量的實(shí)際值＜1次燃燒基準(zhǔn)空氣量時(shí)，因?yàn)槿剂?城市垃圾W多，需要根據(jù)蒸汽發(fā)生量的補(bǔ)償值的計(jì)算減少燃燒熱量，為此要減少1次燃燒空氣量。因此，要減慢垃圾送進(jìn)速度，減少燃料-垃圾的量。
該補(bǔ)償值的計(jì)算方法和上述一樣，可以采用傳統(tǒng)控制理論的PID控制及現(xiàn)代控制理論的最佳調(diào)節(jié)器及模糊控制等所有的方法。
O2濃度補(bǔ)償值的計(jì)算(步驟E11)利用上述的空燃比的補(bǔ)償值的計(jì)算對(duì)垃圾送進(jìn)速度加以補(bǔ)償，能夠使空氣比接近確定的值。但是，垃圾的送進(jìn)速度與燃燒速度相比非常滯后，對(duì)于瞬時(shí)的燃燒變動(dòng)要檢測(cè)廢氣G中的O2濃度，并對(duì)2次燃燒空氣量加以補(bǔ)償，以使其實(shí)際值接近設(shè)定值。
即O2濃度的實(shí)際值＞O2濃度的設(shè)定值時(shí)，因?yàn)閷?shí)際的空氣比變大，所以要減少2次燃燒空氣量。
另外，O2濃度的實(shí)際值＜O2濃度的設(shè)定值時(shí)，因?yàn)閷?shí)際的空氣比變小，所以要增多2次燃燒空氣量。
該補(bǔ)償值的計(jì)算方法可以采用傳統(tǒng)控制理論的PID控制及現(xiàn)代控制理論的最佳調(diào)節(jié)器及模糊控制等所有的方法。
發(fā)明的效果在本發(fā)明中，在對(duì)設(shè)有余熱鍋爐的填料器式垃圾焚燒爐進(jìn)行運(yùn)行控制時(shí)，其構(gòu)成為首先，設(shè)定余熱鍋爐的蒸汽發(fā)生量和廢氣內(nèi)的O2濃度，并從前者的蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值對(duì)所需的燃燒熱量即城市垃圾的供給量等和1次燃燒空氣的供給量進(jìn)行控制，另外，從后者的O2濃度的設(shè)定值對(duì)2次燃燒空氣的供給量進(jìn)行控制，同時(shí)利用蒸汽發(fā)生量、1次燃燒空氣量和2次燃燒空氣量的各檢測(cè)值對(duì)上述垃圾供給量等和1次·2次燃燒空氣量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
其結(jié)果，能夠與以向現(xiàn)有的垃圾焚燒爐內(nèi)供給的垃圾供給量為基準(zhǔn)，進(jìn)行垃圾焚燒爐的運(yùn)行控制時(shí)一樣，蒸汽發(fā)生量不會(huì)因垃圾質(zhì)的變化產(chǎn)生大的變動(dòng)，可以使蒸汽透平發(fā)電機(jī)的輸出保持穩(wěn)定，供給高品質(zhì)的電力。
另外，即使垃圾質(zhì)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，也不必像現(xiàn)有的填料器式垃圾焚燒爐的運(yùn)行控制那樣，由操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)城市垃圾的供給系統(tǒng)和燃燒用空氣的供給系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，可以對(duì)城市垃圾實(shí)行更穩(wěn)定的自動(dòng)燃燒。
本發(fā)明如上所述，發(fā)揮了優(yōu)異的實(shí)用的功效。
權(quán)利要求
1.一種填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，該填料器式垃圾焚燒爐在從填料器(4)的下面向填料器(4)的上方的1次燃燒室(7)供給1次燃燒空氣(A1)，對(duì)利用給料裝置(5)供給的填料器上的城市垃圾(W)進(jìn)行1次燃燒，同時(shí)向1次燃燒室(7)的上方的2次燃燒室(8)供給2次燃燒空氣(A2)，對(duì)在1次燃燒室(7)內(nèi)產(chǎn)生的未燃燒氣體及未燃燒物進(jìn)行2次燃燒，具有進(jìn)而吸收來自上述2次燃燒室(8)的廢氣(G)的熱量從而發(fā)生蒸汽的余熱鍋爐(16)，其特征為，首先對(duì)上述余熱鍋爐(16)的蒸汽發(fā)生量和廢氣(G)內(nèi)的O2濃度進(jìn)行設(shè)定，從上述蒸汽發(fā)生量的設(shè)定值計(jì)算出在垃圾焚燒爐內(nèi)燃燒的城市垃圾(W)的基準(zhǔn)填料器速度和城市垃圾(W)的1次燃燒所需的1次燃燒基準(zhǔn)空氣量，根據(jù)該基準(zhǔn)填料器速度的計(jì)算值，控制給料裝置(5)及填料器(4)的垃圾送進(jìn)速度，同時(shí)根據(jù)上述1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值，控制向填料器(4)的下方供給的1次燃燒空氣量，另外，從上述O2濃度設(shè)定值計(jì)算出2次燃燒所需的2次燃燒基準(zhǔn)空氣量，同時(shí)根據(jù)該2次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值控制2次燃燒空氣量，由此使余熱鍋爐(16)的蒸汽發(fā)生量保持一定，并使城市垃圾自動(dòng)燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，其特征為，利用蒸汽量檢測(cè)器(19a)檢測(cè)蒸汽發(fā)生量，從該蒸汽發(fā)生量的檢測(cè)值和上述蒸汽發(fā)生量設(shè)定值計(jì)算出蒸汽發(fā)生量的補(bǔ)償值，同時(shí)當(dāng)上述蒸汽發(fā)生量的檢測(cè)值比其設(shè)定值大時(shí)，減少1次燃燒空氣量，另外，當(dāng)蒸汽發(fā)生量的檢測(cè)值比其設(shè)定值小時(shí)，增加1次燃燒空氣量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，其特征為，利用1次燃燒空氣量檢測(cè)器(22)檢測(cè)1次燃燒空氣量，從該1次燃燒空氣量的檢測(cè)值和上述1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值計(jì)算出空燃比的補(bǔ)償值，同時(shí)當(dāng)上述1次燃燒空氣量的檢測(cè)值比1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值大時(shí)，根據(jù)上述補(bǔ)償值增加垃圾送進(jìn)速度，另外，當(dāng)上述1次燃燒空氣量的檢測(cè)值比1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值小時(shí)，減少垃圾送進(jìn)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，其特征為，利用O2濃度檢測(cè)器(21a)檢測(cè)廢氣(G)內(nèi)的O2濃度，從該O2濃度的檢測(cè)值和上述O2濃度的設(shè)定值計(jì)算出O2濃度的補(bǔ)償值，同時(shí)當(dāng)上述O2濃度的檢測(cè)值比其設(shè)定值大時(shí)，減少2次燃燒空氣量(A2)，另外，當(dāng)上述O2濃度的檢測(cè)值比其設(shè)定值小時(shí)，增加2次燃燒空氣量(A2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，其特征為把燃燒填料器(4b)的下方的料斗(6b)分成2～4個(gè)區(qū)域，控制向各區(qū)域供給的1次燃燒空氣量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，其特征為把廢氣(G)內(nèi)的O2濃度的設(shè)定值定為1～2％，另外把1次燃燒空氣(A1)的空氣比μ1定為0.8～1.1。
全文摘要
本發(fā)明的目的是，使在設(shè)有余熱鍋爐的填料器式垃圾焚燒爐上，即使供給填料器式垃圾焚燒爐的城市垃圾的供給量及其性狀有很大的變化，也能經(jīng)常從余熱鍋爐得到接近設(shè)定量的蒸汽發(fā)生量，并能夠從蒸汽透平發(fā)電機(jī)穩(wěn)定地獲得規(guī)定的電氣輸出。為此，在本發(fā)明中，提供一種填料器式垃圾焚燒爐的自動(dòng)燃燒控制方法，首先使來自余熱鍋爐的蒸汽發(fā)生量為自動(dòng)燃燒控制的第1控制對(duì)象，進(jìn)行確保該設(shè)定的蒸氣發(fā)生量用的基準(zhǔn)填料器速度的計(jì)算，以及為得到設(shè)定的蒸汽發(fā)生量焚燒所需的供給量的城市垃圾W所需的1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算，根據(jù)上述基準(zhǔn)填料器速度的計(jì)算值控制垃圾送進(jìn)速度，同時(shí)根據(jù)后者的1次燃燒基準(zhǔn)空氣量的計(jì)算值進(jìn)行1次燃燒空氣量的控制，進(jìn)而，從燃燒廢氣G內(nèi)的O
文檔編號(hào)F23G5/00GK1534234SQ03128609
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者藤川博之, 下田清廣, 廣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社田熊