专利名称：船用焚烧炉控制方法
技术领域：
本发明涉及一种控制方法，特别是一种船用焚烧炉控制方法，属于焚烧技术、 船舶自动化技术与环境技术领域。
背景技术：
根据国家标准GB10836-89船用焚烧炉技术条件和国际海事组织 MARP0L73/78公约的相关规定，船用焚烧炉主要用来焚烧与家庭废弃物成分差不 多的固体废物和船舶作业中产生的液体废弃物，如生活废弃物、货运附带废弃物、 维护和操作过程中产生的废弃物、货运残留物和捕鱼工具等，焚烧炉在工作过程 中应严格按照相关标准，燃烧室出口最高温度120(TC,废气排放最高温度不得 高于40(TC，在无预热的分批装料焚烧炉中，焚烧炉应确保实际燃烧区域的温度 在起动后5分钟内达到600°C，条约还规定了燃烧过程中的一些具体控制规则。 由此可见，船用焚烧炉性能的好坏主要由工作过程中的各项参数指标来决定，而 这些参数指标需要由控制系统及时和有效的监测实时参数，并根据这些实时参数 快速而有效的给出控制信号，使焚烧炉的各项参数指标能够稳定在控制范围内。 同时，焚烧炉的燃烧效率、烟气排放污染控制以及系统的安全可靠运行都需要有 一个高效而稳定的控制系统来决定。在已有的技术中，申请号为200480010424.0， 名称为炉箅式废弃物焚烧炉机器燃烧控制方法的发明专利，从炉箅下面向燃烧室 内吹入燃烧用一次空气，同时向二次燃烧区域吹入空气构成搅拌气体，该专利主 要针对特殊结构的废弃物焚烧炉而设计，侧重于燃烧的控制，不适合于船用焚烧 炉整体系统工作方法的控制；申请号为88107553.1，名称为流化床焚烧炉的燃烧 控制方法的发明专利，把空气从流化床下部送入，使流动介质流动，并通过测量 装置检测焚烧物的燃烧量来调节进入的空气量，该专利主要是控制焚烧物的燃烧 量，对系统的整体控制方法以及如何根据燃烧量来控制主要设备的运转都没有予 以考虑，因此也无法应用于船用焚烧炉。
发明内容
为了克服己有技术的不足，填补船用焚烧炉控制方法的技术空白，本发明提 供了一种船用焚烧炉控制方法，该方法采用的控制系统结构简单，控制方便有效， 控制功能完善，可以很好解决船用焚烧炉工作过程不稳定、不易控制的问题。本 发明所设计的控制方法简单，对船用焚烧炉的不同焚烧模式均可适用，对提高整 个焚烧炉的性能、改善燃烧状况和减少污染排放都具有十分重要的作用。
本发明是通过下述技术方案实现的本发明控制方法所采用的控制系统包括 控制单元、焚烧炉本体、焚烧炉附属控制设备、污油燃烧器、辅助燃烧器1弁针 阀、辅助燃烧器2#针阀、抽风机、风门挡板机构、焚烧炉炉膛温度传感器、焚 烧炉炉膛压力传感器，焚烧炉烟气温度传感器，其中，焚烧炉附属控制设备包括 燃油增压泵、污油变量泵、循环粉碎泵、蒸汽加热电磁阀、污油柜温度传感器、 污油柜液位传感器；控制单元是采用可编程控制器(PLC)作为控制部件；污油 燃烧器、辅助燃烧器1#针阀、辅助燃烧器2弁针阀、抽风机、风门挡板机构、 焚烧炉炉膛温度传感器、焚烧炉炉膛压力传感器，焚烧炉烟气温度传感器均安装 在焚烧炉本体上；控制单元的输出端分别与污油燃烧器、辅助燃烧器1#针阀、 辅助燃烧器2#针阀、抽风机、风门挡板机构、燃油增压泵、污油变量泵、循环 粉碎泵、蒸汽加热电磁阀的控制端电连接；控制单元的输入端分别与焚烧炉炉膛 温度传感器、焚烧炉炉膛压力传感器，焚烧炉烟气温度传感器、污油柜温度传感 器、污油柜液位传感器的输出端电连接；控制单元的控制箱面板上安装有电源按 钮、紧急停炉按钮、固体垃圾焚烧模式按钮、污油焚烧模式按钮、固体垃圾和污 油共同焚烧模式按钮、固体垃圾焚烧累计按钮。
本发明控制方法中的相关参数根据实际船用焚烧炉各项参数指标完善后得 到。确立了船舶垃圾焚烧的三种工作模式，即固体垃圾焚烧模式、污油焚烧模式、 固体垃圾和污油共同焚烧模式，根据船上实际状况可以选择任一种模式进行工 作，在每种工作模式下焚烧炉都可以达到国家标准GB10836-89船用焚烧炉技术 条件和国际海事组织MARP0L73/78公约的相关规定。
本发明控制方法所采用的控制系统是利用各种传感器实时监测各项参数，利 用可编程控制器(PLC)来控制整个工作过程。在精确控制焚烧炉炉膛温度、炉 膛压力、烟气排放温度的基础上，完善了喷油燃烧过程中各项参数不断变化对整
个焚烧过程的影响，提高了焚烧效率，使垃圾和污油燃烧充分，大大减少污染气 体排放。
当焚烧炉只进行固体垃圾焚烧时，只需投入固体垃圾，按下固体垃圾焚烧模 式按钮，系统即可自动进入固体垃圾焚烧程序，在燃烧过程中不需要人工干预即 可稳定燃烧。开始燃烧时加入辅助燃油帮助垃圾燃烧，在达到垃圾稳定燃烧温度 时辅助燃油退出，在需要时又可随时投入。固体垃圾燃烧两个半小时基本能够焚 烧完全，这时系统控制焚烧炉停炉，抽风机可以继续运行直到焚烧炉炉膛温度降 低到安全温度时停止。在固体垃圾燃烧过程中可以利用焚烧炉活动门安全投入固 体垃圾，并启动固体垃圾焚烧累加按钮，即可连续进行固体垃圾焚烧。辅助燃烧 器提供两个喷油针阀，根据燃烧情况实时调整， 一方面可以大幅度提高焚烧效率， 另一方面可以节省燃油，降低成本。
当焚烧炉只进行污油焚烧时，按下污油焚烧模式按钮即可。在进行污油焚烧 程序前，系统会控制污油系统首先进行污油加热和污油的循环粉碎，因为船上的 污油大都黏度比较大，很多情况下还有较多的污泥一起随污油储存在污油柜中， 进行加热和粉碎可以使污油黏度降低，颗粒混合更加均匀，提高其可燃性能。当 污油温度合适、混合均匀后，在辅助燃油的帮助下喷入焚烧炉中进行焚烧。污油 中同时可能存在较多的水分，可燃性能较差，在焚烧过程中需要实时调整辅助燃 油的喷射以提高污油的焚烧效率。当污油柜液位降低至低位时，控制单元会控制 焚烧炉停炉，停止各控制设备的电源，同时使抽风机继续抽风冷却炉膛至安全温 度。
当需要固体垃圾和污油同时焚烧时，按下固体垃圾和污油共同焚烧模式按 钮，系统一方面控制辅助燃烧器焚烧垃圾， 一方面控制污油系统进行焚烧前的准 备，在炉膛温度合适和污油准备完全后使污油投入焚烧。如果固体垃圾焚烧时间 到达而污油未焚烧完，则继续进行污油焚烧；如果污油焚烧完而固体垃圾焚烧时 间未达到，则控制系统会控制污油系统停止，而固体垃圾继续焚烧直至设定时间。 焚烧初期同样需要辅助燃油进行燃烧，但是后期基本可以依靠垃圾和污油相互之 间的燃烧完成整个焚烧过程，可以节约大量辅助燃油。
本发明的有益效果本发明所设计的控制方法简单，对船用焚烧炉的不同焚 烧模式均可适用，利用传感器技术和可编程控制技术控制焚烧炉的整个工作过程，在精确控制焚烧炉炉膛温度、炉膛压力、烟气排放温度的基础上，充分考虑 船用焚烧炉在各种工况下的工作参数，实现船用焚烧炉的自动、高效、稳定和可 靠运行。完善了喷油燃烧过程中各项参数不断变化对整个焚烧过程的影响，使垃 圾和污油燃烧充分，提高了焚烧效率，大大减少了污染气体排放。
图1焚烧炉控制方法所采用的控制系统原理图； 图2固体垃圾焚烧模式控制方法流程图3污油焚烧模式控制方法流程图4固体垃圾和污油共同焚烧模式控制方法流程图中l.控制单元，2.焚烧炉本体，3.焚烧炉附属控制设备，4.污油燃烧 器，5.辅助燃烧器1#针阀，6.辅助燃烧器2#针阀，7.抽风机，8.风门挡板机 构，9.焚烧炉炉膛温度传感器，IO.焚烧炉炉膛压力传感器，ll.焚烧炉烟气温度 传感器，12.燃油增压泵，13.污油变量泵，14.循环粉碎泵，15.蒸汽加热电磁阀， 16.污油柜温度传感器，17.污油柜液位传感器。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。
如图1所示，本发明控制方法所采用的控制系统包括控制单元l、焚烧炉本 体2、焚烧炉附属控制设备3、污油燃烧器4、辅助燃烧器1弁针阀5、辅助燃烧 器2#针阀6、抽风机7、风门挡板机构8、焚烧炉炉膛温度传感器9、焚烧炉炉 膛压力传感器IO，焚烧炉烟囱温度传感器ll，其中，焚烧炉附属控制设备3包 括燃油增压泵12、污油变量泵13、循环粉碎泵14、蒸汽加热电磁阀15、污油柜 温度传感器16、污油柜液位传感器17;控制单元1是采用可编程控制器(PLC) 作为控制部件；污油燃烧器4、辅助燃烧器1#针阀5、辅助燃烧器2#针阀6、 抽风机7、风门挡板机构8、焚烧炉炉膛温度传感器9、焚烧炉炉膛压力传感器 10，焚烧炉烟气温度传感器11均安装在焚烧炉本体2上；控制单元l的输出端 分别与污油燃烧器4、辅助燃烧器1#针阀5、辅助燃烧器2弁针阀6、抽风机7、 风门挡板机构8、燃油增压泵12、污油变量泵13、循环粉碎泵14、蒸汽加热电 磁阀15的控制端电连接；控制单元1的输入端分别与焚烧炉炉膛温度传感器9、 焚烧炉炉膛压力传感器IO，焚烧炉烟气温度传感器ll、污油柜温度传感器16、 污油柜液位传感器17的输出端电连接；控制单元1的控制箱面板上安装有电源
按钮、紧急停炉按钮、固体垃圾焚烧模式按钮、污油焚烧模式按钮、固体垃圾和 污油共同焚烧模式按钮、固体垃圾焚烧累计按钮。
如图2所示，固体垃圾焚烧模式的控制方法如下
第一步启动电源按钮，按下固体垃圾焚烧模式按钮进入固体垃圾焚烧程序; 第二步启动抽风机7对炉膛进行抽风，通过炉膛温度传感器9检测炉膛温
度是否小于8(TC，如果低于8(TC，则全开风门挡板机构8，启动燃油增压泵12， 开启辅助燃烧器1#针阀5进入点火程序，如果大于80'C则继续运行抽风机7 直至温度低于8(TC;
第三步通过污油燃烧器4自带的火焰探测器检测点火是否成功，如果不成 功则发出失败报警信号，自动停炉，如果点火成功，辅助燃烧器2#针阀6打开， 加大辅助燃油的喷油量，此时通过焚烧炉炉膛温度传感器9再次检测炉膛温度， 如果5分钟时间内炉膛温度达到600°C，则开始正常燃烧，如果5分钟时间内炉 膛温度未达到60CTC，则控制单元1发出燃烧室温度过低报警并自动停炉；
第四步在焚烧炉启动开始焚烧程序时，控制单元1控制风门挡板机构8 动作，调整炉膛压力维持在一150pa左右，在焚烧过程中，通过焚烧炉烟气温度 传感器11检测烟囱排烟温度，如果大于375'C时则自动停炉；
第五步当焚烧炉炉膛温度持续升高到85(TC时，则关闭辅助燃烧器2弁针 阀6，使固体垃圾在少量辅助燃油的喷入下稳定燃烧；
第六歩在固体垃圾焚烧设定时间两个半小时到达前，如果再次投入固体垃 圾，需要按下固体垃圾焚烧累加按钮，则固体垃圾焚烧程序会持续运行；
第七歩当固体垃圾焚烧完毕时，停止燃油增压泵12，关闭辅助燃烧器1 #针阀5;
第八歩控制单元1控制风门挡板机构8动作使炉膛压力稳定在一100pa左 右，抽风机7则继续运行冷却炉膛，当炉膛温度降低到安全温度8(TC时关闭抽 风机7和风门挡板机构8;
如图3所示，污油焚烧模式的控制方法如下
第一歩启动电源按钮，按下污油焚烧模式按钮进入污油焚烧程序； 第二歩打开蒸汽加热电磁阀15对污油进行加热，同时启动循环粉碎泵14
对污油进行循环粉碎，使污油中含有的污泥颗粒细化，污油和污泥以及水分充分
混合，增加其可燃性；
第三步污油柜温度传感器16检测污油温度是否达到焚烧所需温度80°C ， 当污油温度达到80。C时则启动抽风机7，对炉膛进行加热，加热过程与固体垃圾 焚烧模式的第二步、第四步相同；
第四步当炉膛温度升高到40(TC时，启动污油变量泵13、打开污油燃烧器 4，将污油喷入炉膛进行焚烧，此时，控制单元1控制污油变量泵13处于一级喷 射状态，即污油喷油量最低；
第五步当炉膛温度继续增加到60(TC，则关闭辅助燃烧器2#针阀6，同 时使污油变量泵13进入二级喷射状态，即加大污油喷油量，这样做的目的是使 污油和辅助燃油能够很好的配合燃烧，达到污油的最佳焚烧效果；
第六歩当炉膛温度升高到85(TC，关闭辅助燃烧器1井针阀5和燃油增压
泵12，同时加大污油喷油量至额定喷油量，污油变量泵13进入三级喷射状态； 第七歩当污油柜液位到达低位时，污油柜液位传感器17给出信号，控制
系统控制焚烧炉停炉，关闭污油燃烧器4、污油变量泵13、循环粉碎泵14和蒸
汽加热电磁阀15;
第八步控制单元1控制风门挡板机构8动作使炉膛压力稳定在一100pa左 右，抽风机7则继续运行冷却炉膛，当炉膛温度降低到安全温度8(TC时关闭抽 风机7和风门挡板机构8。
如图4所示，固体垃圾和污油共同焚烧模式的控制方法如下
第一步启动电源，按下固体垃圾和污油共同焚烧模式按钮，进入固体垃圾
和污油共同焚烧模式；
第二步在固体垃圾和污油共同焚烧模式下，控制系统一方面控制焚烧炉进
行固体垃圾的焚烧，另一方面控制污油系统开始准备工作，即按照污油焚烧模式
的第二步操作；
第三歩当污油满足焚烧要求时即加入焚烧过程，该控制过程和污油焚烧模 式的第三至第七歩基本相同；
第四步固体垃圾和污油同时焚烧时，当固体垃圾焚烧设定时间两个半小时 到达而污油柜液位未达到低位时，控制系统转入污油焚烧模式，如果污油柜液位 到达低位而固体垃圾焚烧设定时间两个半小时未到达时，控制系统自动转入固体
垃圾焚烧模式；
第五步在焚烧过程中可以持续投入固体垃圾，同样要按下固体垃圾焚烧累 加按钮；
第六步当固体垃圾焚烧时间到达并且污油柜液位处于低位时，焚烧炉焚烧 完毕，进入停炉状态；
第七步控制单元1控制风门挡板机构8动作使炉膛压力稳定在一100pa左 右，抽风机7则继续运行冷却炉膛，当炉膛温度降低到安全温度8(TC时关闭抽 风机7和风门挡板机构8。
权利要求
1.一种船用焚烧炉控制方法，其特征在于该方法包括下述步骤第一步启动电源按钮，按下一种焚烧模式按钮，进入该焚烧模式程序；第二步启动抽风机(7)对炉膛进行抽风，通过炉膛温度传感器(9)检测炉膛温度是否小于80℃，如果低于80℃，则全开风门挡板机构(8)，启动燃油增压泵(12)，开启辅助燃烧器1#针阀(5)进入点火程序，如果大于80℃则继续运行抽风机(7)直至温度低于80℃；第三步通过污油燃烧器(4)自带的火焰探测器检测点火是否成功，如果不成功则发出失败报警信号，自动停炉，如果点火成功，辅助燃烧器2#针阀(6)打开，加大辅助燃油的喷油量，开始正常燃烧；第四步在焚烧炉启动开始焚烧程序时，控制单元(1)控制风门挡板机构(8)动作，调整炉膛压力维持在-150pa左右，在焚烧过程中，通过焚烧炉烟气温度传感器(11)检测烟囱排烟温度，如果大于375℃时则自动停炉；第五步当焚烧炉炉膛温度持续升高到850℃时，则关闭辅助燃烧器；第六步当焚烧完毕时，关闭燃油增压泵(12)；第七步控制单元(1)控制风门挡板机构(8)动作使炉膛压力稳定在-100pa左右，抽风机(7)则继续运行冷却炉膛，当炉膛温度降低到安全温度80℃时关闭抽风机(7)和风门挡板机构(8)。
2. 根据权利要求1所述的船用焚烧炉控制方法，其特征是歩骤一中所述的焚 烧模式包括固体垃圾焚烧模式、污油焚烧模式、固体垃圾和污油共同焚烧模式。
3. 根据权利要求1所述的船用焚烧炉控制方法，其特征是在采用固体垃圾焚 烧模式时其控制方法为第一步按下固体垃圾焚烧模式按钮进入固体垃圾焚烧程序； 第二歩启动抽风机(7)对炉膛进行抽风，通过焚烧炉炉膛温度传感器(9) 检测炉膛温度是否小于80℃，如果低于80℃，则全开风门挡板机构(8)，启动 燃油增压泵(12)，开启辅助燃烧器1#针阀(5)进入点火程序，如果大于80 ℃则继续运行抽风机(7)直至温度低于80℃;第三歩通过污油燃烧器(4)自带的火焰探测器检测点火是否成功，如果不成功则发出失败报警信号，自动停炉，如果点火成功，辅助燃烧器2#针阀(6) 打开，加大辅助燃油的喷油量，此时通过焚烧炉炉膛温度传感器(9)检测炉膛 温度，如果5分钟时间内炉膛温度达到60(TC，则开始正常燃烧，如果5分钟时 间内炉膛温度未达到60(TC，则控制单元(1)发出燃烧室温度过低报警并自动 停炉；第四步在焚烧炉启动开始焚烧程序时，控制单元(1)控制风门挡板机构(8)动作，调整炉膛压力维持在一150pa左右，在焚烧过程中，通过焚烧炉烟 气温度传感器(11)检测烟囱排烟温度，如果大于375'C时则自动停炉；第五步当焚烧炉炉膛温度持续升高到85(TC时，则关闭辅助燃烧器2#针 阀(6)，使固体垃圾在少量辅助燃油的喷入下稳定燃烧；第六步在固体垃圾焚烧设定时间到达前，如果再次投入固体垃圾，需要按 下固体垃圾焚烧累计按钮，则固体垃圾焚烧程序会持续运行；第七步当固体垃圾焚烧完毕时，停止燃油增压泵(12)，关闭辅助燃烧器 1#针阔(5);第八步控制单元(1)控制风门挡板机构(8)动作使炉膛压力稳定在一 100pa 左右，抽风机(7)则继续运行冷却炉膛，当炉膛温度降低到安全温度80℃时关 闭抽风机(7)和风门挡板机构(8);
4.根据权利要求(1)所述的船用焚烧炉控制方法，其特征是在采用污油焚烧模式时其控制方法为第一步按下污油焚烧模式按钮进入污油焚烧程序；第二歩打开蒸汽加热电磁阀(15)对污油进行加热，同时启动循环粉碎泵(14)对污油进行循环粉碎，使污油中含有的污泥颗粒细化，污油和污泥以及水 分充分混合，增加其可燃性；第三步污油柜温度传感器(16)检测污油温度是否达到焚烧所需温度80℃，当污油温度达到8(TC时则启动抽风机(7)，对炉膛进行加热，加热过程与 固体垃圾焚烧模式的第二步、第四歩相同；第四歩当炉膛温度升高到40(TC时，启动污油变量泵(13)、打开污油燃 烧器(4)，将污油喷入炉膛进行焚烧，控制单元(1)控制污油变量泵(13)处 于一级喷射状态，即喷油量最低；第五步当炉膛温度继续增加到600℃，则关闭辅助燃烧器2#针阀(6)， 同时使污油变量泵(13)进入二级喷射状态，即加大污油喷油量，这样做的目的 是使污油和辅助燃油能够很好的配合燃烧，达到污油的最佳焚烧效果；第六步当炉膛温度升高到850℃，关闭辅助燃烧器1#针阀5和燃油增压 泵(12)，同时加大污油喷油量至额定喷油量，污油变量泵(13)进入三级喷射 状态；第七步当污油柜液位到达低位时，污油柜液位传感器(17)给出信号，控 制系统控制焚烧炉停炉，关闭污油燃烧器(4)、污油变量泵(13)、循环粉碎泵 (14)和蒸汽加热电磁阀(15);第八步控制单元(1)控制风门挡板机构(8)动作使炉膛压力稳定在一 100pa 左右，抽风机(7)则继续运行冷却炉膛，当炉膛温度降低到安全温度80℃时关 闭抽风机(7)和风门挡板机构(8)。
5.根据权利要求(1)所述的船用焚烧炉控制方法，其特征是在采用固体垃 圾和污油共同焚烧模式时其控制方法为第一步按下固体垃圾和污油共同焚烧模式按钮，即进入固体垃圾和污油共 同焚烧模式；第二步在固体垃圾和污油共同焚烧模式下，控制系统一方面控制焚烧炉进行固体垃圾的焚烧，另一方面控制污油系统开始准备工作，即按照污油焚烧模式的第二步操作；第三步当污油满足焚烧要求时即加入焚烧过程，该控制过程和污油焚烧模 式的第三至第七歩基本相同；第四步固体垃圾和污油同时焚烧时，当固体垃圾焚烧设定时间到达而污油 柜液位未达到低位时，控制系统转入污油焚烧模式，如果污油柜液位到达低位而 固体垃圾焚烧设定时间未到达时，控制系统自动转入固体垃圾焚烧模式；第五歩在焚烧过程中可以持续投入固体垃圾，同样要按下固体垃圾焚烧累 加按钮；第六歩当固体垃圾焚烧时间到达并且污油柜液位处于低位时，焚烧炉焚烧 完毕，进入停炉状态；第七歩控制单元(1)控制风门挡板机构(8 )动作使炉膛压力稳定在一 100pa左右，抽风机(7)则继续运行冷却炉膛，当炉膛温度降低到安全温度8(TC时关 闭抽风机(7)和风门挡板机构(8)。
全文摘要
船用焚烧炉控制方法，属焚烧技术、船舶自动化技术与环境技术领域。该控制方法适用于固体垃圾焚烧、污油焚烧、固体垃圾和污油共同焚烧三种焚烧模式，控制方法简单，易于实现，利用传感器技术和可编程控制技术控制焚烧炉的整个工作过程，在精确控制焚烧炉炉膛温度、炉膛压力、烟气排放温度的基础上，充分考虑船用焚烧炉在各种工况下的工作参数，实现船用焚烧炉的自动、高效、稳定和可靠运行。完善了喷油燃烧过程中各项参数不断变化对整个焚烧过程的影响，使垃圾和污油燃烧充分，提高了焚烧效率，大大减少了污染气体排放。
文档编号F23G5/50GK101344253SQ200810041449
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月7日 优先权日2008年8月7日
发明者徐筱欣, 韩小波 申请人:上海交通大学