一种用于污泥焚烧炉的升温控制系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种用于污泥焚烧炉的升温控制系统及其控制方法，污泥焚烧炉包括由下向上依次连通的风室、密相区、稀相区、换热区，稀相区内设置燃烧器，燃烧器上均设置有一台伺服电机，伺服电机均配有PID进行驱动，PID信号连接于PLC控制器；每台燃烧器的入口端上均连有三通阀，通过三通阀使燃烧器分别连通燃烧器供油管路和燃烧器回油管路，管路上均还设有燃油流量计，燃油流量计均与PLC控制器信号相连；密相区、稀相区和换热区设有若干个测温探头，测温探头均与PLC控制器信号相连。本发明通过对燃烧系统增加温度控制，并采用伺服电机来调节进风量和油气比，提升了雾化效果，从而提升了焚烧炉在升温过程中的安全性和稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及鼓泡式流化床焚烧炉，更具体地说，涉及一种用于污泥焚烧炉的升温控制系统及其控制方法。

背景技术

随着我国经济不断发展和城市人口日益增多，市政污水处理厂的建设规模也不断扩大，导致污水处理后剩余污泥的产量与日俱增。目前污泥处置技术可分为焚烧、填埋、土地利用等。污泥焚烧因具有减量化程度高、就地焚烧、无需长距离运输、飞灰可资源化利用等优点，被公认为是最实用的处理技术之一。

污泥焚烧工艺根据焚烧方式分为直接焚烧和干燥焚烧两种。但在目前控制资源和能源消耗的条件下，无论从运行成本和设备投资等方面，污泥的直接焚烧正逐渐被干化后焚烧所代替。污泥干化的目的是降低污泥的含水量，满足在焚烧时无需添加常规燃料而自持焚烧的工艺条件。根据国内外污泥焚烧的运行经验，自持焚烧所需的最低污泥热值为3350～4000kJ/kg。

在污泥干化所采用的污泥干化焚烧系统中，焚烧炉是整套系统的核心部件，而最常见的焚烧炉是采用鼓泡式流化床焚烧炉，因其具有燃料适应性广、截面热强度高、负荷变化范围大，调节特性好以及污染物排放少等显著特点。

该鼓泡式流化床焚烧炉以干污泥为主轻油为辅混合掺烧的方式进行焚烧，但是在升温过程中容易引发以下的安全问题：

(1)焚烧炉在烘炉过程中，温度波动太大，炉墙容易出现开裂变形。原因分析：在焚烧炉的稀相区对称布置2台燃烧器，焚烧炉在升温过程中，两侧的燃烧器燃油投加量不同，炉墙受热不均匀；

(2)升温过程中，烟囱容易冒黑烟，烟道内结碳严重。原因分析：燃烧器雾化效果不佳，燃油没有充分燃烧，油分子与风道中的积灰粘结后造成积碳。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于污泥焚烧炉的升温控制系统及其控制方法，通过对燃烧系统增加温度控制，并采用伺服电机来调节进风量和油气比，提升了雾化效果，从而提升了焚烧炉在升温过程中的安全性和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种用于污泥焚烧炉的升温控制系统，所述污泥焚烧炉，包括：由下向上依次连通的风室、密相区、稀相区、换热区，稀相区内设置有燃烧器；所述每台燃烧器上均设置有一台伺服电机，每台伺服电机均配有独立的PID进行驱动，PID信号连接于PLC控制器；

所述每台燃烧器的入口端上均连有三通阀，通过三通阀使燃烧器分别连通燃烧器供油管路和燃烧器回油管路，燃烧器供油管路和燃烧器回油管路上均还设有燃油流量计，燃油流量计均与PLC控制器信号相连；

所述密相区、稀相区和换热区设有若干个测温探头，测温探头均与PLC控制器信号相连。

所述的伺服电机通过导杆分别与燃烧器上的配风阀门、进油阀相连。

所述的测温探头具有8个，

另一方面，一种用于污泥焚烧炉的升温控制方法：

在每台燃烧器上设置有一台伺服电机，通过导杆将燃烧器的配风阀门和进油阀都连接在伺服电机上，并且每台伺服电机由独立的PID进行驱动，在恒温模式下，通过PLC控制器的积算将实际温度和目标温度传输给PID，驱动伺服电机对燃烧器进行控制；

在污泥焚烧炉的密相区，稀相区，换热区布置有8个测温探头，用于监测污泥焚烧炉炉膛内的温度变化情况，

在燃烧器供油管路和燃烧器回油管路上均还设有燃油流量计，通过PLC控制器将两个燃油流量计进行计算得出耗油量，再将耗油量和目标量传输给PID，驱动伺服电机对燃烧器进行控制；

在启炉升温情况下，PLC控制器优先采用恒压模式，以低油流量控制升温，随时间推移逐渐提升进油流量，达到目标温度后，PLC控制器会自动将流量输出转为温度输出，即完成恒压模式向恒温模式的转换，随后燃烧器将根据所预先设定好的温度继续运行。

所述的目标温度为850℃，预先设定好的温度为550℃。

所述的污泥焚烧炉在正常运行中，PLC控制器优先采用恒温模式，可快速应对工况的变化。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种用于污泥焚烧炉的升温控制系统及其控制方法，还具有以下几点有益效果：

1)本发明升温控制系统及方法率先使用了恒温、恒压两种控制模式，取长补短，可自由切换；

2)本发明升温控制系统及方法采用了的PID驱动伺服电机技术，使燃烧更平稳，温度波动小；

3)本发明升温控制系统及方法的污泥焚烧炉在运行中，相对于单一模式运行，更为节能；

4)本发明升温控制系统及方法可帮助完成污泥焚烧炉的烘炉作业。

附图说明

图1是本发明升温控制系统的框架结构图；

图2是本发明升温控制方法的控制原理图；

图3是本发明升温控制方法处于恒温模式下流量、温度的曲线图；

图4是本发明升温控制方法处于恒压模式下流量、温度的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图4所示，本发明所提供的一种用于污泥焚烧炉的升温控制系统，所述污泥焚烧炉，包括：由下向上依次连通的风室1、密相区2、稀相区3、换热区4，稀相区内设置有燃烧器，上述为现有技术部分，在此就不再赘述。与现有技术不同的是：

较佳的，所述每台燃烧器上均设置有一台伺服电机(其动作误差不大于千分之一)，通过导杆将燃烧器的配风阀门和进油阀都连接在伺服电机上，可以等比例完成动作，并且每台伺服电机由独立的PID(比调仪)进行驱动，PID信号连接于PLC控制器上。

较佳的，所述每台燃烧器的入口端上均连有三通阀，通过三通阀使燃烧器分别连通燃烧器供油管路和燃烧器回油管路，燃烧器供油管路和燃烧器回油管路上均还设有燃油流量计，燃油流量计均与PLC控制器信号相连，通过PLC控制器将两个燃油流量计进行计算得出耗油量，再将耗油量和目标量传输给PID，驱动伺服电机对燃烧器进行控制。

较佳的，所述密相区、稀相区和换热区设有8个测温探头，测温探头均与PLC控制器信号相连，分别监测炉膛内的温度变化情况，在恒温模式下，通过PLC的积算将实际温度和目标温度传输给PID(比调仪)，驱动伺服电机对燃烧器进行控制。

本发明还提供了一种用于污泥焚烧炉的升温控制方法：

在每台燃烧器上设置有一台伺服电机，通过导杆将燃烧器的配风阀门和进油阀都连接在伺服电机上，并且每台伺服电机由独立的PID进行驱动，在恒温模式下，通过PLC控制器的积算将实际温度和目标温度传输给PID，驱动伺服电机对燃烧器进行控制；

在污泥焚烧炉的密相区，稀相区，换热区布置有8个测温探头，用于监测污泥焚烧炉炉膛内的温度变化情况，

在燃烧器供油管路和燃烧器回油管路上均还设有燃油流量计，通过PLC控制器将两个燃油流量计进行计算得出耗油量，再将耗油量和目标量传输给PID，驱动伺服电机对燃烧器进行控制；

在启炉升温情况下，PLC控制器优先采用恒压模式，以低油流量控制升温，随时间推移逐渐提升进油流量，达到目标温度后，PLC控制器会自动将流量输出转为温度输出，即完成恒压模式向恒温模式的转换，随后燃烧器将根据所预先设定好的温度继续运行。

较佳的，目标温度为850℃，预先设定好的温度为550℃。焚烧炉的工作温度在850～950℃之间，550～650℃可以进行投泥燃烧(10％以下含水率的绝干污泥)，可以将550℃预先设为目标温度，投泥过程应逐步增加投加量，防止升温过快，投泥燃烧后控温系统会自动减少燃油用量，这样比较经济。如果不进行投泥作业，可将目标温度设定在850℃左右。

较佳的，所述的污泥焚烧炉在正常运行中，PLC控制器优先采用恒温模式，可快速应对工况的变化。

本发明升温控制系统及其方法中，采用恒温模式，增加了温度控制，通过闭环的PID调节，使得面对炉膛内的温度变化燃烧器能更快的自动调节，减少超温情况的发生，同时燃烧器可以帮助焚烧炉完成烘炉作业。

采用恒压模式，通过伺服电机稳定调压和风量调节，提升了流量控制的稳定性，稳定了油气比，使升温降温过程中，温度波动不会太大，不会出现急速升温和急速降温的情况。

还具有模式切换，通过PLC控制实现两种模式的切换。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。