圾热解气化炉焚烧过程智能控制研究

中南大学

硕士学位论文

医疗垃圾热解气化炉焚烧过程智能控制研究

姓名：高阁

申请学位级别：硕士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：罗大庸

20070301

２．１引言

第二章医疗垃圾干馏热解气化炉工艺分析

医疗垃圾成分极其复杂，设计合适的控制策略是提高垃圾焚烧的运转效率，保证焚烧炉长期安全、经济和稳定运行的关键，丽成功的控制策略必须建立在正确掌握焚烧炉运行性能、焚烧过程热力特性的基础之上。本章主要是通过对热解气化炉中的典型炉型——【ｆＲＹ系列干馏热解气化炉焚烧工艺及技术原理的分析研究，为确定焚烧过程控制的目标及采取的焚烧过程控制策略提供依据。首先分析ＬＦＲＹ系列干馏热解气化炉的结构、焚烧工艺和机理，然后对垃圾焚烧的控制参数进行分析说明，最后提出医疗垃圾焚烧炉自动控制的目标。

２．２实际系统简介及垃圾焚烧过程控制方法分析

２．２．１ＩＦＩｃＹ系列千馏热解垃圾焚烧炉及其焚烧工艺简介

ＬＦＲＹ系列垃圾焚烧炉Ｅ卿主要适用于城镇、乡村各类医院的医疗垃圾的焚烧处理，以ＧＢｌ８４８４－２００１《危险废弃物焚烧污染控制标准》、ＧＢｌ９１２８．２００３《医疗废物焚烧炉技术要求》为执行标准。该系列焚烧炉针对医疗垃圾的特殊性质采用自动进料系统，一次性集中投料。炉体结构采用全封闭设计，避免因有机物的不良燃烧而产生恶臭及各种有毒有害气体外泄。炉体设有防爆装置，内壁衬有高温耐火层，底部采用固定炉床，设有供风装置进行缺氧气化及燃烧，使残碳燃烬。该系列焚烧炉尾气净化工艺先进，配置完善，电控自动化程度高，并配备在线监测系统及过程控制系统，可根据用户不同要求而配置ｆ３ｌｌ。该系列热解气化炉的工艺以及医疗垃圾焚烧自控系统工艺图可分别由图２．１、２．２描述：

①干馏热解气化炉（一燃室）；②燃烧炉（－－燃室）；⑧紧急排放烟囱；④急冷塔；⑤半干式除酸塔；⑥活性炭粉喷射装置；⑦布袋除尘器；⑧引风机；⑨烟囱’

图２－１

ＬＦＲＹ系列热解气化妒的焚烧工艺

该热解气化炉系统由进出料装置、自动点火系统、干馏热解气化炉（一燃室），燃烧器、燃烧炉（二燃室）及后处理设备组成。整个工艺流程［３２１可简单概括如下：医疗垃圾投入热解气化炉，在热解气化炉内进行气化热解，产生的可燃气导入二燃室高温燃烧，经过冷却、除酸、除尘装置，经变频控制的引风机导入烟囱。

热解气化炉炉膛示意图如图２－３所示．热解气化过程ｌ＂ｌ大致分为热解气化、碳化、冷却等三个阶段。医疗垃圾在干燥段由热解上升的烟气干燥，其中的水分挥发；在热解气化段（温度在４５０～５００℃）。医疗垃圾分解成一氧化碳、气态烃类等可燃性气体，形成混合烟气，送入二燃室在１０５０℃左右充分燃烧，停留２秒以上，产生的高温烟气进入急冷塔，快速冷却至１５０℃，再进入布袋除尘器除去粉尘，最后经引风机、烟囱摊入大气；热解气化后的残留物进入碳化燃烧段燃烧，燃烧段产生的残渣经燃烬段燃烧后进入冷却段，由底部出渣排出炉体。医疗垃圾经以上焚烧处置工艺焚烧、气化后，去除二恶英、ＨＣＩ、ＨＦ、ＣＯ、Ｎ０２、ＮＯ、Ｓ０２等有害物质成分和粉尘，净化后的烟气向空中排放，少量固体残渣和污泥被填埋处理。

图２－３ＬＦＲＹ系列热解气化炉炉膛示意图

热解气化处理法是指在一燃室内将医疗垃圾在缺氧条件下利用热能（医疗垃圾本身）使其化合键断裂，转化为小分子量的燃料气，然后将燃料气导入二燃室内高温完全燃烧。一燃室内的垃圾在缺氧状态下气化，产生可燃气体，与传统的直燃式焚烧炉相比，颗粒物排放极少；在二燃室内完成高温氧化过程，不产生二次有害气体污染，有效抑制二恶英等有毒物质的产生。因此，应实现二燃室炉膛温度维持在一个稳定的、较高的温度范围（至少高于８５０℃），同时，要有一定的氧供应量，确保充分燃烧，是取得医疗垃圾焚烧处理的无害化、减量化和资源化的关键。为此，系统通过检测一燃室和二燃室的温度以及氧（或一氧化）含量，经智能控制器输出，控制鼓风量、配风量和负压，保持一、二燃室在设定温度下稳定燃烧。本系统特点是在整个气化热解和焚烧过程中经智能控制，使二燃室保持高的燃烧温度，燃烧气体有充分滞留时间，吹入二次燃烧用空气，使燃烧气体