一种实时估算垃圾热值的方法
【专利摘要】本发明提供一种实时估算垃圾热值的方法，包括：基于垃圾热值设定值和锅炉蒸汽负荷设定值得到垃圾给料量设定值；基于锅炉蒸汽负荷设定值，通过自动燃烧控制系统中的锅炉蒸汽负荷控制器传输控制信号给垃圾给料控制器；基于垃圾给料量设定值和所述控制信号，通过垃圾给料控制器输出垃圾给料量实际值；基于垃圾给料量实际值和锅炉蒸汽负荷设定值得到垃圾热值实际值；根据垃圾给料量实际值和垃圾热值实际值，将垃圾燃烧系统输出的锅炉蒸汽流量实际值反馈给锅炉蒸汽负荷控制器。根据本发明，可以大幅缩短整个计算过程，显著提高垃圾热值估算的准确性和可靠性。
【专利说明】
-种实时估算垃圾热值的方法
技术领域
[0001] 本发明设及垃圾焚烧领域，具体而言设及一种实时估算垃圾热值的方法。
【背景技术】
[0002] 我国经济发展及城市化进程使得城市生活垃圾量大幅增加，垃圾焚烧发电是将垃 圾无害化、减量化、资源化处置的有效途径，垃圾焚烧处理不仅能取到环保效果，同时垃圾 焚烧的余热可产生蒸汽用于发电、供热，节约能源，是较好的资源回收利用方式。
[0003] 垃圾热值是在垃圾焚烧电厂运行中普遍关屯、的重要数据，垃圾热值对于控制垃圾 燃烧系统的配风量、垃圾给料量、垃圾停留时间等的实际数值具有重要意义。在垃圾焚烧电 厂，对垃圾的实际热值进行实验室分析，根本不能用于实时控制。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种实时估算垃圾热值的方法，其特征在于，包 括：
[0005] 基于垃圾热值设定值和锅炉蒸汽负荷设定值得到垃圾给料量设定值；
[0006] 基于所述锅炉蒸汽负荷设定值，通过自动燃烧控制系统中的锅炉蒸汽负荷控制器 传输控制信号给垃圾给料控制器；
[0007] 基于所述垃圾给料量设定值和所述控制信号，通过所述垃圾给料控制器输出垃圾 给料量实际值；
[000引基于所述垃圾给料量实际值和所述锅炉蒸汽负荷设定值得到垃圾热值实际值；
[0009] 根据所述垃圾给料量实际值和所述垃圾热值实际值，将垃圾燃烧系统输出的锅炉 蒸汽流量实际值反馈给所述锅炉蒸汽负荷控制器。
[0010] 在一个示例中，通过所述自动燃烧控制系统中的计算模块得出所述垃圾给料量设 定值和所述垃圾热值实际值。
[0011] 在一个示例中，所述计算模块的运算按照下述公式进行：
[0012]
[001引其中，Cwaster为垃圾单位热值，单位Kcal/kg ; Qf为锅炉蒸汽负荷，单位t A ; Cpw为饱 和蒸汽单位热值，单位Kcal; Cps为锅炉主给水单位热值，单位Kcal; W为垃圾给料量，单位kg; n为锅炉热效率。
[0014] 在一个示例中，所述公式成立的前提条件是垃圾燃烧的整个过程始终处于过氧燃 烧状态，保证燃烧风系统的稳定。
[0015] 在一个示例中，从DCS操作站中选择所述垃圾热值设定值和所述锅炉蒸汽负荷设 定值。
[0016] 根据本发明，可W大幅缩短整个计算过程，显著提高垃圾热值估算的准确性和可 靠性。
【附图说明】
[0017]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
[001引附图中：
[0019] 图1为对垃圾热值进行实时估算的流程图。
【具体实施方式】
[0020] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节W便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可W无需一个或多个运些细节而得W 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0021] 为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的方法步骤和/或结构。显然， 本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细 描述如下，然而除了运些详细描述外，本发明还可W具有其他实施方式。
[0022] 应当理解的是，本发明能够W不同形式实施，而不应当解释为局限于运里提出的 实施例。相反地，提供运些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给 本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸W及相对尺寸可能被夸大。自始至终 相同附图标记表示相同的元件。
[0023] 应当理解的是，当在本说明书中使用术语"包含"和/或"包括"时，其指明存在所述 特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、 步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括 复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。
[0024] 在垃圾燃烧过程中，垃圾热值会产生波动，影响垃圾实际热值的因素包括垃圾成 分、垃圾灰分和垃圾水分。
[0025] 在垃圾焚烧电厂，垃圾管理人员利用各种手段对进仓垃圾进行充分的混合，并根 据垃圾进仓时间进行分别堆放，每个垃圾焚烧电厂都有属于自己的成熟的垃圾仓管理经 验，可W基本保证垃圾成分基本一致，故不用考虑垃圾成分对垃圾实际热值的影响。但是， 垃圾灰分和垃圾水分依然不能保证完全一致，每年的不同阶段，垃圾灰分和垃圾水分会有 巨大的不同。
[00%]垃圾灰分对垃圾热值造成的波动变化由下式表征：
[0027]
(1-1)
[002引其中，Cl为垃圾原有热值，单位Kcal/kg;C2为减少灰分后的垃圾实际热值，单位 Kcal/kg;AA为垃圾含水率。
[0029] 垃圾水分对垃圾热值造成的波动变化由下式表征：
[0030]
(1-2)
[0031] 其中，C3为垃圾原有热值，单位Kcal/kg; C4为垃圾实际热值，单位Kcal/kg; Ai为垃 圾原有含水率;A2为水分降低后的垃圾含水率。
[0032] 由公式（1-1)和（1-2)可知，垃圾灰分和含水率的不同会造成垃圾热值的波动，需 要实时掌握垃圾的实际热值，运对于控制垃圾燃烧系统的配风量、垃圾给料量、垃圾停留时 间等的实际数值具有重要意义。
[0033] 为此，本发明提出一种实时估算垃圾热值的方法，采用该方法可W根据锅炉蒸汽 负荷和垃圾给料量对垃圾热值进行实时的估算。
[0034] 本发明提出的实时估算垃圾热值的方法的基本原理是根据锅炉的热平衡原理，锅 炉热平衡方程由下式表征：
[0035]
(1-3)
[0036] 其中，化为燃烧中释放的总热量，单位KJ;化为燃烧中被锅炉有效利用的热量，单位 KJ;ri为锅炉热效率。
[0037] 燃烧中被锅炉有效利用的热量化与锅炉蒸汽负荷化之间的关系由下式表征：
[003引 化二化 X(Cpw-Cps)X 1000 (1-4)
[0039] 其中，化为燃烧中被锅炉有效利用的热量，单位KJ;化为锅炉蒸汽负荷，单位t/h; Cpw为饱和蒸汽单位热值，单位Kcal; Cps为锅炉主给水单位热值，单位Kcal。
[0040] 燃烧中释放的总热量化与垃圾给料量W、垃圾单位热值Cwaster之间的关系由下式表 征：
[0041 ]化=WXCwasterX 1000X4.1868 (1-5)
[0042] 其中，Q2为燃烧中释放的总热量，单位KJ;W为垃圾给料量，单位kg;Cwaster为垃圾单 位热值，单位Kcal/kg。
[0043] 由公式（1-3)、（1-4)和（1-5)可W得到锅炉蒸汽负荷化、垃圾给料量W与垃圾单位 热值Cwaster二者之间的关系如下：
[0044]
(1-6)
[0045] 其中，Cwaster为垃圾单位热值，单位Kcal/kg; Qf为锅炉蒸汽负荷，单位t/h; Cpw为饱 和蒸汽单位热值，单位Kcal; Cps为锅炉主给水单位热值，单位Kcal; W为垃圾给料量，单位kg; n为锅炉热效率。
[0046] 公式（1-6)是进行垃圾热值估算的基础，需要注意的是，公式（1-6)成立的前提条 件是垃圾燃烧的整个过程始终处于过氧燃烧状态，必须保证燃烧风系统的稳定。根据公式 (1-6)进行垃圾热值的估算，可W大幅缩短整个计算过程，显著提高垃圾热值估算的准确性 和可靠性。
[0047] 参照图1，在根据公式（1-6)进行垃圾热值的实时估算的基础上，可W使垃圾燃烧 系统输出的蒸汽流量始终保持设计值，从而提升利用燃烧余热发电的效益。
[004引在垃圾燃烧系统处理一批垃圾之前，操作人员根据经验从DCS操作站中选择垃圾 热值设定值和锅炉蒸汽负荷设定值，自动燃烧控制系统(ACC)中的计算模块1基于垃圾热值 设定值和锅炉蒸汽负荷设定值由公式（1-6)得到垃圾给料量设定值后输入垃圾给料控制 器，自动燃烧控制系统(ACC)中的锅炉蒸汽负荷控制器基于锅炉蒸汽负荷设定值传输控制 信号给垃圾给料控制器，垃圾给料控制器基于垃圾给料量设定值和锅炉蒸汽负荷控制器传 输的控制信号输出垃圾给料量实际值，自动燃烧控制系统(ACC)中的计算模炔基于垃圾给 料量实际值和锅炉蒸汽负荷设定值由公式（1-6)得到垃圾热值实际值，根据垃圾给料量实 际值和垃圾热值实际值，垃圾燃烧系统输出的锅炉蒸汽流量实际值再反馈给自动燃烧控制 系统(ACC)中的锅炉蒸汽负荷控制器，当锅炉蒸汽流量实际值低于或者高于设计值时，锅炉 蒸汽负荷控制器传输修整的控制信号给垃圾给料控制器，通过改变垃圾给料量实际值和垃 圾热值实际值使垃圾燃烧系统输出的锅炉蒸汽流量实际值不偏离设计值。
[0049] 垃圾燃烧系统根据其结构主要分为炉排焚烧炉、回转害焚烧炉和流化床焚烧炉。
[0050] 炉排焚烧炉分为固定炉排焚烧炉和活动炉排焚烧炉，固定炉排焚烧炉目前较少使 用，活动炉排焚烧炉主要包括水平链条机械炉排焚烧炉和倾斜机械炉排焚烧炉两种，倾斜 机械炉排焚烧炉的类型主要有并列摇动式、台阶式、往复移动式、倾斜履带式、滚筒式等。机 械炉排焚烧炉大体可分为=段:干燥段、燃烧段和燃贬段，各段的供应空气量和运行速度可 W调节。
[0051] 回转害焚烧炉是一个带耐火材料的倾斜圆筒，绕着其水平轴旋转。回转害焚烧炉 可W单独使用或者作为机械炉排焚烧炉的干燥段。
[0052] 流化床焚烧炉是基于流态化原理进行固体废弃物的焚烧，其炉膛内装有布风板、 导流板、载热媒介惰性颗粒等，在焚烧过程中，物料呈沸腾状态。
[0053] 本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于 举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人 员可W理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可W做出更多种的 变型和修改，运些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围W内。本发明的保护范围由 附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1. 一种实时估算垃圾热值的方法，其特征在于，包括： 基于垃圾热值设定值和锅炉蒸汽负荷设定值得到垃圾给料量设定值； 基于所述锅炉蒸汽负荷设定值，通过自动燃烧控制系统中的锅炉蒸汽负荷控制器传输 控制信号给垃圾给料控制器； 基于所述垃圾给料量设定值和所述控制信号，通过所述垃圾给料控制器输出垃圾给料 量实际值； 基于所述垃圾给料量实际值和所述锅炉蒸汽负荷设定值得到垃圾热值实际值； 根据所述垃圾给料量实际值和所述垃圾热值实际值，将垃圾燃烧系统输出的锅炉蒸汽 流量实际值反馈给所述锅炉蒸汽负荷控制器。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述自动燃烧控制系统中的计算模块 得出所述垃圾给料量设定值和所述垃圾热值实际值。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算模块的运算按照下述公式进行：其中，Cwastei?为垃圾单位热值，单位Kcal/kg; Qf为锅炉蒸汽负荷，单位t/h; Cpw为饱和蒸 汽单位热值，单位Kcal; CPS为锅炉主给水单位热值，单位Kcal; W为垃圾给料量，单位kg;n为 锅炉热效率。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述公式成立的前提条件是垃圾燃烧的整 个过程始终处于过氧燃烧状态，保证燃烧风系统的稳定。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从DCS操作站中选择所述垃圾热值设定值 和所述锅炉蒸汽负荷设定值。
【文档编号】F23G5/50GK106051782SQ201610438662
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】王健生, 蔡曙光, 陈涛, 黄明生, 胡建民, 邵哲如, 朱亮, 张二威, 钱中华, 洪益州, 曹伟, 杨应永, 高秀荣
【申请人】光大环保技术研究院（深圳）有限公司