申请日2018.08.14
公开(公告)日2019.01.01
IPC分类号F23G7/00; F23G5/44; F23G5/50
摘要
一种污泥焚烧处置进料配比控制系统及方法，属于污泥焚烧处置中干湿污泥进料配比技术领域。人机接口连接自动控制单元，自动控制单元分别连接输入/输出单元及污泥配比控制器，污泥配比控制器分别连接干污泥流量控制器、湿污泥流量控制器，输入/输出单元分别连接自动控制单元、干污泥流量控制器、湿污泥流量控制器、阀门、第二变频调速单元、测温单元、测压单元、计量单元及第一变频调速单元，第二变频调速单元连接湿污泥给料装置，湿污泥给料装置分别连接混料器、计量单元。本发明控制方式简便清晰、易于实现，大大提高污泥焚烧设备的稳定性，同时稳定自持燃烧使污泥处置设备减少辅助燃料消耗情况下保持较大的处理能力并延长维护周期。
权利要求书
1.一种污泥焚烧处置进料配比控制系统，其特征在于包括人机接口、自动控制单元、输入/输出单元、第一变频调速单元、干污泥给料装置、第二变频调速单元、湿污泥给料装置、混料器、流化床焚烧炉、测温单元、测压单元、计量单元及阀门，软件逻辑部分包括污泥配比控制器、干污泥流量控制器、湿污泥流量控制器;变频调速单元包括第一变频调速单元及第二变频调速单元;给料装置包括干污泥给料装置及湿污泥给料装置;人机接口连接自动控制单元，自动控制单元分别连接输入/输出单元及污泥配比控制器，污泥配比控制器分别连接干污泥流量控制器、湿污泥流量控制器，输入/输出单元分别连接自动控制单元、干污泥流量控制器、湿污泥流量控制器、阀门、第二变频调速单元、测温单元、测压单元、计量单元及第一变频调速单元，第二变频调速单元连接湿污泥给料装置，湿污泥给料装置分别连接混料器、计量单元，计量单元连接干污泥给料装置，干污泥给料装置连接混料器，混料器连接流化床焚烧炉，流化床焚烧炉分别连接测温单元、测压单元。
2.根据权利要求1所述的污泥焚烧处置进料配比控制系统，其特征在于测温单元、测压单元获取流化床焚烧炉的温度、压力信号转至输入/输出单元，经输入/输出单元的信号隔离和模拟量输入模块转换后通过预定义的算法进行污泥配比计算，求得当前干污泥供泥量设定SV1t、当前湿污泥供泥量设定SV2t。，当前干污泥供泥量设定SV1t经干污泥流量控制器闭环运算后，将控制信号输出到第一变频调速单元，驱动干污泥进料装置给料;当前湿污泥供泥量设定SV2t经湿污泥流量控制器闭环运算后，将控制信号输出到第二变频调速单元，驱动湿污泥给料装置给料。
3.根据权利要求1所述的污泥焚烧处置进料配比控制系统，其特征在于人机接口包括工程师站、打印机、操作员站，自动控制单元包括自动控制器主机、自动控制从机、系统总线、现场总线，输入/输出单元包括输入/输出模块、继电器回路、信号隔离器，
其中输入/输出模块有数字量输入模块、数字量输出模块、温度输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块，工程师站用于系统配置，画面编辑，工程数据记录与报警，程序编制、下载和调试，与自动控制器的通信驱动，系统故障诊断，画面监视和控制，同时为操作员站的客户机提供画面和数据服务，
操作员站用于运行人机接口程序，为人为参与进料配比控制系统参数调整预留画面窗口，同时可进行历史数据和报警查询，并通过连接在系统总线上的打印机输出纸质报表或曲线，报表和曲线格式已经通过数据模型形成一定输出形式的模板，根据需要选择输出的内容、时间段、必要的数据属性。
4.根据权利要求1所述的污泥焚烧处置进料配比控制系统，其特征在于自动控制单元是具有故障容错功能的两台同时运行的控制器，控制器为自动控制器主机、自动控制从机，运行于两台控制器的程序完全相同，实时交换运行状态，
正常情况下，由人机接口通过系统总线和现场总线分别与工程师站和输入/输出单元进行数据交换，如果由于控制器故障或人为切换，自动控制器主机退出控制，自动控制从机将即时接管控制并切换为主机模式，退出的控制器故障恢复或人为启动并在线后自动切换为从机模式，
每台自动控制器有两个独立的以太网接口，分别连接系统总线和现场总线，完成过程数据由现场设备到人机接口的数据交换。
5.根据权利要求3所述的污泥焚烧处置进料配比控制系统，其特征在于输入/输出模块经继电器回路及信号隔离器输出阀门控制信号、变频调速单元控制信号和进料速率设定信号、给料装置控制信号，同时将阀门开关限位反馈信号、变频调速单元状态信号和进料速率反馈信号、给料装置状态信号、测温单元信号、测压单元信号、计量单元信号输入到自控控制器。
6.一种污泥焚烧处置进料配比控制方法，其特征在于根据焚烧炉工况计算最佳的干湿污泥投入比例，并根据燃烧过程实时调整，使通过流化床焚烧炉进行污泥处置的过程保持稳定自持燃烧。
7.根据权利要求6所述的一种污泥焚烧处置进料配比控制方法，其特征在于含有以下步骤;
接收来自流化床焚烧炉温度、压力信号和污泥投入计量信号，通过预定义的算法进行污泥配比计算后，经干污泥流量控制逻辑和湿污泥流量控制逻辑运算，将控制信号输出到变频调速单元，驱动干湿污泥给料装置将当前比例的干湿污泥投入污泥焚烧炉进行燃烧处置;调整控制周期、最大控制次数、周期设定值变更率必要的控制参数;
通过流化床焚烧炉砂床流化层温度三取高运算作为计算温度参考，周期性运行进料配比算法，获得当前干污泥供泥量设定值和当前湿污泥供泥量设定值;
通过流化床焚烧炉砂床流化层温度三取二逻辑运算完成焚烧炉进泥超调高温报警，并适时投入和切除自动控制过程;通过流化床焚烧炉上部压力完成焚烧状况超压报警，并适时投入和切除自动控制过程;
通过计量槽单位时间内的重量减量进行干污泥投入量计算;
通过计量槽称重数据高低限值决定停止或启动干污泥输送给料装置，保持计量槽内干污泥储量在一定重量范围内;
通过干污泥投入量和污泥配比控制器计算结果给出的计算干污泥供泥量设定值进行闭环运算，控制变频调速单元驱动干污泥给料机按一定速率投入干污泥，同时接收变频调速单元的状态反馈;
通过湿污泥流量与污泥配比控制器计算结果给出的计算湿污泥供泥量设定值进行闭环运算，控制变频调速单元驱动污泥泵按一定速率投入湿污泥，同时接收变频调速单元的状态反馈;
控制用于隔离混料器与湿污泥输送设备的阀门在污泥泵投入和切除时阀门的开闭动作，并接收阀门的开闭限位信号。
8.根据权利要求6所述的一种污泥焚烧处置进料配比控制方法，其特征在于污泥配比控制器计算步骤含有以下步骤;
步骤1、判断焚烧炉流化层温度;小于770℃转向步骤3和步骤8，大于770℃转向步骤2，
步骤2、判断焚烧炉流化层温度;小于780℃转向步骤1，大于780℃转向步骤13和步骤18，
步骤3、计算干污泥供泥量控制SV1=SV1t×(1+a)，
步骤4、判断SV1相对初始设定SV10;如果符合SV1≤SV10×(1+ka)则转向步骤5;不符合SV1≤SV10×(1+ka)则转向步骤7;
步骤5、干泥供泥量控制SV1=SV1t×(1+a);
步骤6、延时T1;返回步骤1;
步骤7、SV1无变更，转向步骤6;
步骤8、计算湿污泥供泥量控制SV2=SV2t×(1-a)，
步骤9、判断SV2相对初始设定SV20;如果符合SV2≥SV20×(1-ka)则转向步骤10;不符合SV2≥SV20×(1-ka)则转向步骤12;
步骤10、湿污泥供泥量控制SV2=SV2t×(1-a);
步骤11、延时T1;返回步骤1;
步骤12、SV2无变更，转向步骤11;
步骤13、计算干污泥供泥量控制SV1=SV1t×(1-a)，
步骤14、判断SV1相对初始设定SV10;如果符合SV1≥SV10×(1-ka)则转向步骤15;不符合SV1≥SV10×(1-ka)则转向步骤17;
步骤15、干污泥供泥量控制SV1=SV1t×(1-a);
步骤16、延时T2;返回步骤1;
步骤17、SV1无变更，转向步骤16;
步骤18、计算湿污泥供泥量控制SV2=SV2t×(1+a)，
步骤19、判断SV2相对初始设定SV20;如果符合SV2≤SV20×(1+ka)则转向步骤20;不符合SV2≤SV20×(1+ka)则转向步骤22;
步骤20、湿污泥供泥量控制SV2=SV2t×(1+a);
步骤21、延时T2;返回步骤1;
步骤22、SV2无变更，转向步骤21;
SV1为计算干污泥供泥量;SV1t为当前干污泥供泥量设定;SV10为初始干污泥供泥量设定;SV2为计算湿污泥供泥量;SV2t为湿污泥供泥量设定;SV20为初始湿污泥供泥量设定;a为周期SV变更率;k为最大控制次数;T1为干污泥供泥量控制周期;T2为湿污泥供泥量控制周期。
9.根据权利要求7所述的一种污泥焚烧处置进料配比控制方法，其特征在于含有以下步骤：设定焚烧炉上部压力超压报警限值，报警触发时切除自动控制过程，移交控制权限，报警解除后提示系统自动控制投入时机供操作人员参考。
说明书
一种污泥焚烧处置进料配比控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种污泥焚烧处置进料配比控制系统及方法，属于污泥焚烧处置中干湿污泥进料配比技术领域。
背景技术
20世纪90年代以来，污泥焚烧工艺已经成为发达国家污泥处置的主要方法之一。2000年至2012年，我国污泥处置行业进入起步阶在此期间污泥处理处置问题引起国家层面重视，有关部门先后出台多项污泥处理处置技术标准及规范，为行业的发展奠定技术基础。2013年以来，国家不断出台政策、规划以促进我国污泥处理市场的发展，并对城市污泥无害化处理的技术以及处理率进行了比较明确的规划。
目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式。焚烧方式处置污泥相较于其他几种方式具有占地小、减量明显、余热可利用、二次污染少等优点，被认为是最有前途的污泥处置方法。尤其是自持燃烧焚烧方法不需要掺加其他燃料既能达到污泥无害化、减量化处理，必将成为国内污泥处置的主要方法。焚烧处置污泥过程中自持燃烧需要稳定高效的进料配比机制，既能以相对较高负荷处置污泥，又能保持处置过程工况稳定，是污泥焚烧处置不可缺少的控制部分。通过对污泥进料配比与焚烧工况的研究，制定好的污泥进料配比控制策略，利用工业自动控制方法实现污泥进料配比稳定运行是污泥焚烧过程的重中之重。
发明内容
本发明提供了一种污泥焚烧处置进料配比控制系统及方法。适用于通过流化床焚烧炉进行污泥处置的过程，根据焚烧炉工况计算最佳的干湿污泥投入比例，并根据燃烧过程实时调整，使通过流化床焚烧炉进行污泥处置的过程保持稳定自持燃烧。
一种污泥焚烧处置进料配比控制系统，包括人机接口、自动控制单元、输入/输出单元、第一变频调速单元、干污泥给料装置、第二变频调速单元、湿污泥给料装置、混料器、流化床焚烧炉、测温单元、测压单元、计量单元及阀门，软件逻辑部分包括污泥配比控制器、干污泥流量控制器、湿污泥流量控制器;变频调速单元包括第一变频调速单元及第二变频调速单元;给料装置包括干污泥给料装置及湿污泥给料装置;人机接口连接自动控制单元，自动控制单元分别连接输入/输出单元及污泥配比控制器，污泥配比控制器分别连接干污泥流量控制器、湿污泥流量控制器，输入/输出单元分别连接自动控制单元、干污泥流量控制器、湿污泥流量控制器、阀门、第二变频调速单元、测温单元、测压单元、计量单元及第一变频调速单元，第二变频调速单元连接湿污泥给料装置，湿污泥给料装置分别连接混料器、计量单元，计量单元连接干污泥给料装置，干污泥给料装置连接混料器，混料器连接流化床焚烧炉，流化床焚烧炉分别连接测温单元、测压单元。
一种污泥焚烧处置进料配比控制方法，根据焚烧炉工况计算最佳的干湿污泥投入比例，并根据燃烧过程实时调整，使通过流化床焚烧炉进行污泥处置的过程保持稳定自持燃烧。
含有以下步骤;
接收来自流化床焚烧炉温度、压力信号和污泥投入计量信号，通过预定义的算法进行污泥配比计算后，经干污泥流量控制逻辑和湿污泥流量控制逻辑运算，将控制信号输出到变频调速单元，驱动干湿污泥给料装置将当前比例的干湿污泥投入污泥焚烧炉进行燃烧处置;调整控制周期、最大控制次数、周期设定值变更率等必要的控制参数;
通过流化床焚烧炉砂床流化层温度三取高运算作为计算温度参考，周期性运行进料配比算法，获得当前干污泥供泥量设定值和当前湿污泥供泥量设定值;
通过流化床焚烧炉砂床流化层温度三取二逻辑运算完成焚烧炉进泥超调高温报警，并适时投入和切除自动控制过程;通过流化床焚烧炉上部压力完成焚烧状况超压报警，并适时投入和切除自动控制过程;
通过计量槽单位时间内的重量减量进行干污泥投入量计算;
通过计量槽称重数据高低限值决定停止或启动干污泥输送给料装置，保持计量槽内干污泥储量在一定重量范围内;
通过干污泥投入量和污泥配比控制器计算结果给出的计算干污泥供泥量设定值进行闭环运算，控制变频调速单元驱动干污泥给料机按一定速率投入干污泥，同时接收变频调速单元的状态反馈;
通过湿污泥流量与污泥配比控制器计算结果给出的计算湿污泥供泥量设定值进行闭环运算，控制变频调速单元驱动污泥泵按一定速率投入湿污泥，同时接收变频调速单元的状态反馈;
控制用于隔离混料器与湿污泥输送设备的阀门在污泥泵投入和切除时阀门的开闭动作，并接收阀门的开闭限位信号。
本发明技术方案包含污泥进料配比控制系统的整套软硬件配置，控制方式简便清晰、易于实现。根据焚烧工况计算最佳干湿污泥进料比例，大大提高污泥焚烧设备的稳定性，同时稳定自持燃烧使污泥处置设备减少辅助燃料消耗情况下保持较大的处理能力并延长维护周期。