[發明專利]循環流化床生活垃圾焚燒鍋爐床溫預測方法及系統

有效

• 申請號: 201610611569.0
• 申請日: 2016-07-29
• 公開（公告）號: CN106224939B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 尤海輝;馬增益;唐義軍;王月蘭;倪明江;嚴建華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F23C10/00
• 分類號: F23C10/00;F23C10/28;F23G5/00;F23G5/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 劉靜,邱啟旺

技術領域

本發明涉及能源工程領域，特別地，涉及一種循環流化床生活垃圾焚燒鍋爐床溫預測方法及系統。

背景技術

垃圾焚燒由于能夠良好實現垃圾處理技術的減容化、減量化、無害化和資源化，近十幾年內，在國家相關產業政策的引導下，國內垃圾焚燒行業取得了蓬勃的發展。從上世紀90年代開始，國內多家科研結構對中國城市生活垃圾(Municipal Solid Waste,MSW)燃燒機理進行了大量深入研究，掌握了混合收集、水分高、成分復雜的城市生活垃圾的燃燒特性，根據我國對煤、煤矸石等劣質燃料循環流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)燃燒技術的開發經驗的基礎上，開發出了循環流化床垃圾焚燒鍋爐，從1998年浙江大學開發的第一臺流化床垃圾焚燒爐投入運行開始，表現出了適用于對國內高水分、熱值偏低且波動性很大的生活垃圾進行大規模的焚燒處理的特點。目前，CFB垃圾焚燒技術已經在國內的多個城市進行了推廣應用，截止2014年底，國內已建成垃圾焚燒鍋爐70余臺，日處理垃圾量6.4萬噸，為我國的垃圾焚燒處理行業做出了重要的貢獻。

床溫是一個影響循環流化床垃圾焚燒鍋爐安全、環保、經濟運行的重要運行參數，一般要求流化床鍋爐的床層運行溫度控制在850-950℃之間，床層溫度太低不利于垃圾的充分干燥以及揮發分的析出燃燒和殘碳的燃燒，難以保證垃圾中有害物質被徹底分解，對鍋爐燃燒穩定性造成不良影響，同時，也不利于鍋爐蒸汽品質的提升；床層溫度太高則會帶來高溫結渣、腐蝕和增加爐體負擔等問題。另一方面，為了促進垃圾焚燒企業運行管理水平的發展，提升垃圾焚燒工藝的安全性、環保性和經濟性，國家住建部頒發的《生活垃圾焚燒廠評價標準(CJJ/T 137–2010)》中，對生活垃圾焚燒系統設置了是否配套了自動燃燒控制系統(Automatic Combustion Control,ACC)的評分選項，而循環流化床生活垃圾焚燒鍋爐ACC系統中有一個重要的子控制系統就是床溫控制系統，而實施床溫控制系統的一項重要前提就是構建足夠精度的實時床溫預測模型。因此，構建一個實用的床溫特性模型具有十分重要的意義。

國內外的研究人員對循環流化床鍋爐的床溫特性建模進行了研究。目前，床溫的特性建模主要有以下幾種方法。一種是根據CFB鍋爐燃燒動力學、流體力學、傳熱傳質的特性，在經過合理的簡化假設之后建立，通過數學描述的方式建立機理模型。這種方法能夠反映床溫的變化趨勢，但由于假設模型和真實模型之間的偏差而無法達到足夠的精確度；另一種方法是在大量的試驗臺試驗或者現場試驗的基礎上，通過回歸分析的方法建立關于床溫變化特性的經驗模型。這種方法需要耗費大量的人力物力，時間成本高，同時無法保證試驗覆蓋所有的工況，具有一定局限性；第三種方法利用計算流體力學、計算傳熱學和化學反應的簡化機理模擬爐內燃燒過程，精確地求解床層溫度場的分布情況，顯示了良好的效果具有很大的發展潛力。但這種方法主要受限于流體力學模型和化學反應的簡化機理與實際情況的差距，需要高端的計算機配置和很長的計算時間，因此采用這種方法仍處于初步發展階段。此外，CFB垃圾焚燒鍋爐的給料系統均勻性較差，入爐垃圾的熱值波動性大、組分復雜、多邊性強，是床溫建模過程中的面臨的主要困難之一，它要求所建立的床溫特性模型具有良好的自適應能力，上述三種建模方法在這方面仍有所欠缺。