權(quán)利要求書： 1.一種垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)，其特征在于，包括：垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)、垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)、垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元、垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和一次風燃燒子系統(tǒng)，所述垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)用于采集爐排數(shù)據(jù)，所述一次風燃燒子系統(tǒng)用于采集溫度數(shù)據(jù)，所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元分別與所述垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和所述一次風燃燒子系統(tǒng)連接，所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元用于接收所述爐排數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)，所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)用于存儲垃圾焚燒爐歷史數(shù)據(jù)，所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元連接，所述垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元連接，所述垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)用于接收所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元發(fā)送的所述垃圾焚燒爐歷史數(shù)據(jù)、所述爐排數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述垃圾焚燒爐歷史數(shù)據(jù)、所述爐排數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)對垃圾焚燒爐燃燒進行控制；

所述垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括爐排料床層厚測量模塊、爐排料床層密度測量模塊、爐排料床層移動模塊和料倉監(jiān)控模塊，所述排料床層密度測量模塊用于采用流化床壓測量方法計算爐排料床層密度，所述排料床層厚測量模塊用于采用流化床壓測量方法計算爐排料床層厚；

所述一次風燃燒子系統(tǒng)包括溫度采集模塊，所述溫度采集模塊通過紅外線測量方法采集溫度；

所述溫度采集模塊通過紅外線測量方法采集溫度，具體包括：依次在干燥段、第一燃燒段、第二燃燒段、燃盡段四個床料層從進料到出料方向設立前紅外測溫點、中間紅外測溫點和后紅外測溫點，四個床段共計12個測溫點，在各所述測溫點均采用帶有恒流節(jié)流孔板的氮氣反吹裝置的紅外測量鏡頭測量溫度；

為了達到優(yōu)化控制采取如下措施進行控制：將均勻正態(tài)分布圖中每一爐排表面A、B、C平均溫度T0101A/T0101B/T0101C/T0102A/T0102B/T0102C/T0103A/T0103B/T0103C/T0104A/T0104B/T0104C,由垃圾焚燒爐管理大數(shù)據(jù)邊緣單元自動計算得出，通過OPC通訊平臺輸入垃圾焚燒爐控制系統(tǒng)DCS作為控制點的設定值SP，并與實際測量的對應值Ti0101A/Ti0101B/Ti0101C/Ti0102A/Ti0102B/Ti0102C/Ti0103A/Ti0103B/Ti0103C/Ti0104A/Ti0104B/Ti0104C，12個點進行偏差控制；

通過垃圾焚燒爐爐排料床層厚H，垃圾在爐排上停留的時間，一次風的流量、壓力參數(shù)根據(jù)垃圾焚燒爐管理大數(shù)據(jù)邊緣單元要求進行控制使其“偏差”越來越?。?br />
在縮小“偏差”的過程中實際運行的燃燒溫度正態(tài)分布圖越來越與優(yōu)化的標準正態(tài)分布圖相似，越相似越優(yōu)化；

以上的“設定值”與“偏差”控制全由焚燒爐控制系統(tǒng)或者爐排PLC計算機進行現(xiàn)場實時控制；

垃圾焚燒爐燃燒過程的相關(guān)參數(shù)通過所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)與垃圾焚燒爐管理大數(shù)據(jù)邊緣單元在OPC平臺上進行數(shù)據(jù)交接，并通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與BMS大數(shù)據(jù)平臺進行數(shù)據(jù)跟蹤計算監(jiān)控以及數(shù)據(jù)的處理存儲，進行“上級層面”的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)，其特征在于，所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)通過OPC通訊接口與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)，其特征在于，所述垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)通過5G互聯(lián)網(wǎng)接口與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元連接。

說明書： 一種垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)技術(shù)領域[0001] 本發(fā)明涉及垃圾焚燒管理領域，特別是涉及一種垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 城市垃圾的處理采用焚燒手段使之減容量，無害化處理，利用焚燒產(chǎn)生熱能進行生產(chǎn)中壓(4.0MPa)蒸汽發(fā)電，這些都是行之有效與大力推廣的技術(shù)措施。垃圾燃燒溫度大

于850℃，煙氣停留時間大于2s，燃燒攪拌，使之有效減少二噁英有害氣體的排放數(shù)量，保證

焚燒爐內(nèi)爐排上垃圾充分燃燒，要保證排出的爐渣熱灼減率小于5％，甚至更低(<3％)，并

且要求焚燒爐的熱效率達到最優(yōu)化(大于80％)但尚缺乏對爐膛、爐排內(nèi)垃圾燃燒工況的標

準。

[0003] 為了使焚燒爐爐排上垃圾燒透，燃燒穩(wěn)定、均勻，并將熱燃燒產(chǎn)生的熱能充分利用(產(chǎn)生蒸汽、發(fā)電)，產(chǎn)生大的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益是放在我們面前的一個重要課題。目前，

我國垃圾焚燒爐的燃燒控制主要由DCS(集散控制系統(tǒng))與ACC(自動燃燒控制系統(tǒng))結(jié)合進

行控制，同時爐排由設備帶來的專門進行轉(zhuǎn)速與移動控制。

[0004] 目前垃圾焚燒爐運行中存在的不足之處：[0005] 1.對投入焚燒爐的垃圾量(代表焚燒爐的負荷)的計量及控制與真實的量之間誤差較大，因為目前的DCS與ACC是通過抓料斗，見圖二《垃圾焚燒爐燃燒管理BMS大數(shù)據(jù)系統(tǒng)

焚燒爐燃燒流程圖》LI101的抓斗稱重系統(tǒng)的累加得出，由于我國的垃圾中含水量在30％以

上，進入料倉后會析出水，所以誤差打。同時垃圾進入料倉后要在1.5～2小時后方能進入爐

排，其滯后時間長，由于擠壓使其實際容量變小，而容稱量的計算是根據(jù)料倉垃圾位置高度

根據(jù)容積與料位析線變化得出，由于實際密度不同造成投入量誤差大，不真實，這對控制爐

排的燃燒溫度，運行速度的操作帶來很大的影響，造成不確定因素。

[0006] 2.垃圾的層厚涉及到焚燒爐垃圾料層厚測量的兩種方法均誤差大[0007] (1)根據(jù)一次風流量與壓力差(此時風機的變頻馬達應要恒定不變)的變化進行測量，此種方法的靈敏度可以達到要求，但是它是反應床料層厚變化趨勢，它是一個無量綱的

量，不直接顯示層厚具體高度數(shù)量，只是一個“大概量”，無法滿足大數(shù)據(jù)的優(yōu)化監(jiān)控的要

求。

[0008] (2)根據(jù)“達西”定律測量，也是根據(jù)垃圾層的壓力等級及流量，并根據(jù)其滲透率及粘度。由于這些數(shù)據(jù)由垃圾性質(zhì)而變化，有些參數(shù)要在實驗室的試驗而確定。而我國的垃圾

性質(zhì)變化很大，存在不確定性，盡管“達西”定律結(jié)果能得出層厚的具體數(shù)據(jù)，但是實際誤差

很大，在20％以上，也滿足不了要求。

[0009] 3.焚燒爐燃燒溫度[0010] 垃圾的燃燒溫度是指垃圾中可燃物質(zhì)和有害物質(zhì)在高溫下完全燃燒分解，直至被破壞，所需要的合理溫度，一個好的燃燒爐的燃燒溫度的分布應當有一個合理的“溫度分布

梯度”只有符合了這個各梯度才能達到將垃圾燒透，燒穩(wěn)，均勻，燒盡。但是目前測量的焚燒

爐燃燒溫度是用熱電偶測量垃圾層上面的煙氣溫度，由于空間煙氣流動造成氣相空間的混

合結(jié)果值，不能直接真實反映每一個燃燒段，每一個區(qū)域的真實溫度，目前測量的煙氣溫度

不適合進行燃燒過程的分析，達不到大數(shù)據(jù)對燃燒層溫度分布要求。

[0011] 4.焚燒爐的操作與控制[0012] 目前垃圾焚燒爐基本上是引進國外技術(shù)，或者國內(nèi)一些憑個人經(jīng)驗或人工計算得出的參數(shù)進行控制，基本上屬于人工經(jīng)驗操作。由于國內(nèi)垃圾其熱值低，水分高，使控制難

度大，因此要制定一個適合國情的操作與控制方法，存在較大差距。

[0013] 因此，目前垃圾焚燒爐燃燒并不能實現(xiàn)科學合理的焚燒。發(fā)明內(nèi)容[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)，能夠利用大數(shù)據(jù)優(yōu)勢對國內(nèi)眾多的垃圾焚燒爐進行燃燒數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計分析，找到科學合理的焚燒方法，達到垃圾焚燒

爐燃燒優(yōu)化的目的。

[0015] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：[0016] 一種垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)，包括：垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)、垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)、垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元、垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和一

次風燃燒子系統(tǒng)，所述垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)用于采集爐排數(shù)據(jù)，所述一次風燃

燒子系統(tǒng)用于采集溫度數(shù)據(jù)，所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元分別與所述垃圾焚燒爐爐

排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和所述一次風燃燒子系統(tǒng)連接，所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元用于

接收所述爐排數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)，所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)用于存儲垃圾焚燒爐

歷史數(shù)據(jù)，所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元連接，所

述垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元連接，所述垃圾焚

燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)用于接收所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元發(fā)送的所述垃圾焚

燒爐歷史數(shù)據(jù)、所述爐排數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述垃圾焚燒爐歷史數(shù)據(jù)、所述爐排

數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)對垃圾焚燒爐燃燒進行控制。

[0017] 可選的，所述垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括爐排料床層厚測量模塊、爐排料床層密度測量模塊、爐排料床層移動模塊和料倉監(jiān)控模塊，所述所述排料床層厚測量模

塊用于采用流化床壓測量方法計算爐排料床層密度，所述排料床層厚測量模塊用于采用流

化床壓測量方法計算爐排料床層厚。

[0018] 可選的，所述一次風燃燒子系統(tǒng)包括溫度采集模塊，所述溫度采集模塊通過紅外線測量方法采集溫度。

[0019] 可選的，所述溫度采集模塊通過紅外線測量方法采集溫度，具體包括：依次在干燥段、第一燃燒段、第二燃燒段、燃盡段四個床料層從進料到出料方向設立前紅外測溫點、中

間紅外測溫點和后紅外測溫點，四個床段共計12個測溫點，在各所述測溫點均采用帶有恒

流節(jié)流孔板的氮氣反吹裝置的紅外測量鏡頭測量溫度。

[0020] 可選的，所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)通過OPC通訊接口與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元連接。

[0021] 可選的，所述垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)通過5G互聯(lián)網(wǎng)接口與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元連接。

[0022] 根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：[0023] 本發(fā)明通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，將目前正在運行的垃圾焚燒爐顱內(nèi)燃燒過程中地垃圾負荷容量，垃圾焚燒過程中的干燥段、第一燃燒段、第二燃燒段、燃盡段上的料

床層厚、密度、容積量，垃圾燃燒過程中每層的燃燒溫度分布的梯度，垃圾在燃燒過程中停

留時間，一次熱風的控制。將這些相關(guān)燃燒過程中的重要參數(shù)進行真實的的數(shù)據(jù)采集，達到

“數(shù)字化”，然后將這些數(shù)據(jù)進行處理、統(tǒng)計、分析。根據(jù)調(diào)研、分析發(fā)現(xiàn)，垃圾焚燒爐在各爐

排上燃燒移動過程中，將各段固定點的燃燒溫度的平均值進行統(tǒng)計、分布處理，結(jié)果呈現(xiàn)的

是一個正態(tài)燃燒分布曲線和分布圖。對焚燒爐燃燒的熱效率，有害物質(zhì)的破解率、燒透率、

燒結(jié)穩(wěn)定與正態(tài)分布圖的形狀、參數(shù)關(guān)聯(lián)很大，從而能夠利用大數(shù)據(jù)優(yōu)勢對國內(nèi)眾多的垃

圾焚燒爐進行燃燒數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計分析，找到科學合理的焚燒方法，達到垃圾焚燒爐燃燒優(yōu)

化的目的。

附圖說明[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施

例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖

獲得其他的附圖。

[0025] 圖1為本發(fā)明垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；[0026] 圖2為垃圾焚燒料床層面燃燒溫度統(tǒng)計表；[0027] 圖3為垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)料床燃燒溫度正態(tài)分布ND圖；[0028] 圖4為垃圾焚燒爐料床燃燒溫度正態(tài)分布圖一；[0029] 圖5為垃圾焚燒爐料床燃燒溫度正態(tài)分布圖二；[0030] 圖6為垃圾焚燒爐料床燃燒溫度正態(tài)分布圖三；[0031] 圖7為四個床料層示意圖。具體實施方式[0032] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?br />
本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他

實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

[0033] 本發(fā)明的目的是提供一種垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)，能夠利用大數(shù)據(jù)優(yōu)勢對國內(nèi)眾多的垃圾焚燒爐進行燃燒數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計分析，找到科學合理的焚燒方法，達到垃圾焚燒

爐燃燒優(yōu)化的目的。

[0034] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

[0035] 本發(fā)明垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)應用領域先進智能技術(shù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)應用指將目前世界上各種機器設備設施和系統(tǒng)(包括控制系統(tǒng))網(wǎng)

絡，與先進的傳感器、控制和軟件應用程序相連接形成的一個大型網(wǎng)絡，像數(shù)量極大的垃圾

焚燒廠或垃圾焚燒爐，這些都可以連接到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中。通過網(wǎng)絡互聯(lián)與大數(shù)據(jù)分析相結(jié)

合進行計算與數(shù)據(jù)控制利用先進的人工智能技術(shù)進行優(yōu)化，合理決策與控制，從而能更有

效的發(fā)揮出它們的潛能，提高生產(chǎn)力、提高其熱效率、提高其環(huán)保效益，醉花程度提高垃圾

焚燒與處理的能力。

[0036] 目前我國的垃圾焚燒爐技術(shù)大多是引進國外的，由于對進口技術(shù)消化吸收不夠，有生硬照搬的現(xiàn)象，沒有對具體垃圾的性質(zhì)、特點、組分、熱值、水分等參數(shù)進行有效的操作

與控制，也沒有達到徹底燃燒，使之釋放更多的熱能發(fā)電產(chǎn)生最大的經(jīng)濟效益，做到環(huán)保盈

利雙收。

[0037] 目前我國已有垃圾焚燒爐3000多臺，單臺最大處理量已達750噸/h，并以每年20％的建設速度增長，其中一部分垃圾焚燒爐的操作與熱效率，垃圾的有害物質(zhì)破解相當不錯，

但是還有一些垃圾焚燒爐不盡人意，有待改進，本發(fā)明就是應用焚燒爐燃燒管理BMS大數(shù)

據(jù)，將一些焚燒爐的大量燃燒數(shù)據(jù)，根據(jù)其熱效率，破解率相結(jié)合，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、優(yōu)

化控制地手段和方法達到最大優(yōu)化。

[0038] 圖1為本發(fā)明垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，一種垃圾焚燒爐燃燒管理系統(tǒng)包括：垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1、垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)2、垃圾焚燒

爐管理系統(tǒng)邊緣單元3、垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)4和一次風燃燒子系統(tǒng)5，所述垃圾

焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)4用于采集爐排數(shù)據(jù)，所述一次風燃燒子系統(tǒng)5用于采集溫度數(shù)

據(jù)，所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3分別與所述垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)4和所

述一次風燃燒子系統(tǒng)5連接，所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3用于接收所述爐排數(shù)據(jù)和

所述溫度數(shù)據(jù)，所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1用于存儲垃圾焚燒爐歷史數(shù)據(jù)，所述垃圾

焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3連接，所述垃圾焚燒爐建筑

設備管理子系統(tǒng)2與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3連接，所述垃圾焚燒爐建筑設備管

理子系統(tǒng)2用于接收所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3發(fā)送的所述垃圾焚燒爐歷史數(shù)據(jù)、

所述爐排數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述垃圾焚燒爐歷史數(shù)據(jù)、所述爐排數(shù)據(jù)和所述溫

度數(shù)據(jù)對垃圾焚燒爐燃燒進行控制。

[0039] 所述垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)4包括爐排料床層厚測量模塊、爐排料床層密度測量模塊、爐排料床層移動模塊和料倉監(jiān)控模塊，所述排料床層厚測量模塊用于采用

流化床壓測量方法計算爐排料床層密度，所述排料床層厚測量模塊用于采用流化床壓測量

方法計算爐排料床層厚，料倉監(jiān)控模塊主要是為連續(xù)供應垃圾的重量的測量與每一段垃圾

的重量的依據(jù)，也是驗證垃圾的重量與密度的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。料倉監(jiān)控模塊也是對每天、

每小時垃圾進焚燒爐量的計算與控制依據(jù)。焚燒爐床層內(nèi)燃燒是一個流化狀態(tài)特點，根據(jù)

流化床的數(shù)學模型的計算得出精度高的真實動態(tài)料床層厚度與燃燒床層內(nèi)密度。這些數(shù)據(jù)

對焚燒爐的燃燒大數(shù)據(jù)的分析與優(yōu)化控制及溫度的正態(tài)分布圖的繪制并進行智能化的控

制創(chuàng)造了基本條件，同時給垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1的偏差控制創(chuàng)造了條件。

[0040] 所述一次風燃燒子系統(tǒng)5包括溫度采集模塊，所述溫度采集模塊通過紅外線測量方法采集溫度。所述溫度采集模塊通過紅外線測量方法采集溫度，具體包括：依次在干燥

段、第一燃燒段、第二燃燒段、燃盡段四個床料層從進料到出料方向設立前紅外測溫點、中

間紅外測溫點和后紅外測溫點，四個床段共計12個測溫點，在各所述測溫點均采用帶有恒

流節(jié)流孔板的氮氣反吹裝置的紅外測量鏡頭測量溫度，得到溫度的正態(tài)分布圖，將溫度的

正態(tài)分布圖作為分析工具，得出一個優(yōu)化的垃圾焚燒爐燃燒溫度與爐排位置點相應分布的

平均溫度正態(tài)分析圖。

[0041] 所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1通過OPC通訊接口與所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3連接。所述垃圾焚燒爐建筑設備管理子系統(tǒng)2通過5G互聯(lián)網(wǎng)接口與所述垃圾焚燒

爐管理系統(tǒng)邊緣單元3連接。所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3垃圾焚燒爐燃燒管理大數(shù)

據(jù)邊緣單元BMS?U。

[0042] 所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3由PC機、C++語言、SCOT軟件、前端數(shù)據(jù)庫、OPC通訊接口和5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接口組成，不僅可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地存儲與分流，進一步降低時

延，同時可以利用其強大的計算能力，對垃圾燃燒數(shù)據(jù)進行處理分析，深度挖掘，建立功能

模塊，包括焚燒爐爐排料層溫度的平均值，方差，標準差，分布梯度的計算，同時利用流化床

燃燒數(shù)學模型，通過所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1的數(shù)據(jù)采集，計算得出，垃圾焚燒爐

爐排料床層內(nèi)燃燒密度、層厚、停留時間等等并利用溫度的正態(tài)分布函數(shù)與分布圖繪制得

到垃圾焚燒爐爐排料床燃燒過程溫度正態(tài)分布圖(瞬時)。所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單

元3利用5G空口，將各類垃圾焚燒爐數(shù)據(jù)通過通道傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)上的垃圾焚燒爐燃燒

管理BMS大數(shù)據(jù)平臺，BMS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺進行深一步的大數(shù)據(jù)分析，深一步挖掘得

到優(yōu)化的燃燒管理方案，包括優(yōu)化的燃燒溫度正態(tài)分布及溫度優(yōu)化控制點，傳輸至所述垃

圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3，所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3與所述垃圾焚燒爐集散

控制子系統(tǒng)1交接，將優(yōu)化方案與正態(tài)分布圖及數(shù)據(jù)對焚燒爐進行智能控制。此優(yōu)化方案與

正態(tài)圖是由大數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與優(yōu)化后通過大數(shù)據(jù)的邊緣單元向焚燒爐的原有控制系統(tǒng)DCS

提供優(yōu)化控制(以上位機形式)的控制點與參數(shù)。

[0043] 垃圾燃燒是在爐排的干燥段、第一燃燒段、第二燃燒段、燃盡段四個爐排段上進行的，如圖7所示，其過程是垃圾在200℃熱風烘烤下干燥。然后200℃的干燥垃圾進入第一燃

燒段，進行燃燒升溫，第二燃燒段的燃燒過程為溫度最高900℃左右，然后進入燃燒降溫階

段，最后為燃盡段，燃燒殘余渣的溫度在120℃左右，出爐溫度是：120℃?200℃?400℃?900

℃?500℃?300℃?120℃出口平均溫度曲線是一個對稱的鐘形曲線，是一個典型的正態(tài)分布

圖。

[0044] 1.影響垃圾燃燒大的幾個因素[0045] (1)垃圾爐排上垃圾層厚[0046] 垃圾爐排上垃圾層厚在0.8?1.2米左右，也是垃圾焚燒爐設計的一個重要參數(shù)，它又與垃圾的熱值、水分相關(guān)聯(lián)，也是影響焚燒爐負荷與熱能利用的因素。

[0047] (2)垃圾在焚燒爐的停留時間[0048] 一般情況下，垃圾停留時間在1.5?2.0小時左右，其停留時間可以控制爐排的轉(zhuǎn)速等手段實現(xiàn)，同時根據(jù)各段面的溫度與燃燒燃燒速度與燃燒過程密度變化相關(guān)聯(lián)。

[0049] (3)垃圾的燃盡[0050] 垃圾經(jīng)過第二燃燒段，其存余熱值已經(jīng)很小，其殘留的碳組分不到8％，在垃圾的燃盡段進行完全燃燒后變成灰渣，在此階段溫度逐漸再降低，直至燃盡灰渣被排出爐外，此

時的爐渣在120℃左右，使其灰渣的熱灼度<5％(或≤3％)，可燃成分小于2％。

[0051] (4)垃圾在各段爐排上的燃燒均勻[0052] 垃圾在各段爐排上的燃燒必須均勻、穩(wěn)定最后達到燒透是垃圾優(yōu)化燃燒的重要操作手段，由于垃圾的水分與熱值不同或者變小是一個重要的影響因素，因此要通過焚燒爐

的輔助燃燒器與一次風的溫度、流量根據(jù)料床層面溫度進行控制，達到穩(wěn)定燃燒，使其產(chǎn)生

灰渣達到綜合利用的目的。

[0053] 垃圾在各段爐排上的燃燒均勻、溫度對稱達到正態(tài)分布也是保證垃圾焚燒爐鍋爐蒸汽發(fā)生穩(wěn)定、均勻使發(fā)電機穩(wěn)定均勻運行的重要手段，也是提高熱效率的關(guān)鍵因素。

[0054] 垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3，通過OPC接口與所述垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1進行通訊、數(shù)據(jù)交換，同時通過爐排床層厚H，移動，密度，料倉監(jiān)控功能模塊HMD與溫度正

態(tài)分布數(shù)學模型及優(yōu)化控制功能模塊NDC的計算要求進行數(shù)據(jù)采集與計算。

[0055] 所述一次風燃燒子系統(tǒng)5中一次燃燒空氣在廢熱蒸汽預熱器中加熱后送至干燥段、燃燒段、燃盡段爐排，自下向上吹，為滿足干燥段對熱空氣干燥要求，同時為第一燃燒

段、第二燃燒段燃燒所需的空氣使其充分燃燒，一次熱空氣是控制爐排床料層溫度的重要

手段。一次風自下向上吹，一次風從爐排床層垃圾托舉離爐排20mm左右，使垃圾處于懸浮狀

態(tài)。同時垃圾的空襲密度在65％以上，所以在燃燒段上的垃圾內(nèi)部處于流化狀態(tài)，在爐排滾

動，反復運動攪拌與落差的情況下，其符合流化床層基本性質(zhì)。為了防止垃圾在燃燒與移動

過程中產(chǎn)生灰塵與料堵塞測量口，本發(fā)明采用氮氣恒壓流孔恒壓反吹的技術(shù)，即將0.5MPa

氮氣通過恒壓節(jié)流孔向落差變送器的正負壓膜壓吹，同時向床料層內(nèi)吹，差壓變送器正負

膜盒測量的使反吹背壓，此背壓真實的反映了床料層兩端的壓差ΔP，由于測量口(插入料

層與料層上方)采用球形(耐高溫材料310)恒壓噴口，由360°球形面小孔噴射恒壓氮氣。氮

氣壓力大于測量空間壓力，由于球形噴口噴的氮氣不會燃燒，其噴口永遠不會堵塞與結(jié)焦，

經(jīng)測算其測量精度非常高，可以達到±1％，其靈敏度在±1.5％左右。

[0056] pα＝H×P[0057] 其中：pα＝床層固定兩端的差壓(mmH2O)[0058] P＝床層內(nèi)燃燒時密度(t/m3)[0059] H＝床層兩端固定的測量距離(mm)[0060] 舉例：如果此時pα測得6.0mmH2O[0061] H的固定距離為500mm[0062][0063] a根據(jù)流化床差壓測量原理數(shù)學模型[0064] pα＝H×P[0065][0066] 其中：pα＝床層固定兩端的差壓[0067] P＝床層內(nèi)燃燒時密度(t/m3)[0068] H＝床層兩端固定的測量距離(mm)[0069] 將上面a測出的密度P數(shù)據(jù)代入[0070] 舉例：如果此時pα測得135mmH2O[0071] P的密度為0.12t/m3[0072] 代入[0073] 此時測得的床料厚為1.125m可以看出垃圾焚燒爐爐排數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)能測出具體的爐排床料層厚度與密度(燃燒時)的具體數(shù)據(jù)。所述垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3即

BMS?U邊緣單元將數(shù)據(jù)存入邊緣數(shù)據(jù)，同時通過5G口傳入大數(shù)據(jù)平臺BMS即所述垃圾焚燒爐

建筑設備管理子系統(tǒng)2。

[0074] 建立焚燒爐干燥段、第一燃燒段、第二燃燒段、燃盡段四個床段，每一點溫度平均值，每一點溫度的偏差的統(tǒng)計與計算函數(shù)表。本發(fā)明要求分別在4個床料層(每段床長6?7

米)，從進料到出料方向設立A(前)紅外測溫點，B(中間)紅外測溫點，C(后面)紅外測溫點。

即每一段床層段為A\B\C三點(或者火焰面)。四個床段共計12個測溫點(面)每一個紅外測

量鏡頭分別帶有恒流節(jié)流孔板的氮氣反吹裝置。如圖6所示。防止焚燒爐燃燒時灰塵與有害

氣體的污染和堵塞，同時進行燃燒時灰塵對紅外測溫系統(tǒng)的干擾與誤差修正。

[0075] 由于爐排料層是運動的，一般情況下200?300mm/分速度向燃盡段移動。由于溫度的滯后性，溫度控制應1采用超前作用的微分控制，對料床層面平均溫度采樣的計算應該是

30秒?60秒一次，不斷采樣計算，又不斷將計算值按時間存入BMS?U邊緣數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)是非

常大的，BMS大數(shù)據(jù)平臺要求數(shù)據(jù)的存儲時間在一年內(nèi)可以隨時查詢并進行溫度變化率計

算得出垃圾燃燒的動態(tài)模型，這種邊緣數(shù)據(jù)庫建立是十分必要與可行的。

[0076] 根據(jù)圖2所示的數(shù)據(jù)可以編制針對本發(fā)明的數(shù)據(jù)特點以及垃圾焚燒爐燃燒管理BMS大數(shù)據(jù)的要求的專門正態(tài)分布圖，也可以根據(jù)EXCEL2007和MINITAB軟件編制一個標準

的燃燒溫度的正態(tài)分布ND圖，詳見圖3，此燃燒溫度平均分布圖根據(jù)垃圾焚燒爐爐排的干燥

段、第一燃燒段、第二燃燒段、燃盡段四個層面的平均溫度構(gòu)成的正態(tài)分布圖，它滿足SPSS

統(tǒng)計分析軟件的檢驗要求，它的溫度分布構(gòu)成的正態(tài)分布圖是一個典型的正態(tài)分布圖，本

發(fā)明定義為垃圾焚燒爐床層平均溫度正態(tài)分布ND圖。其曲線形狀是一個鐘形的，以其最大

均值T0(μ)左右兩邊均勻?qū)ΨQ是典型的正態(tài)分布曲線，現(xiàn)在我們利用正態(tài)分布的統(tǒng)計分析

法對垃圾燃燒過程的統(tǒng)計分析。

[0077] 將一個爐排轉(zhuǎn)速控制比較均勻、燃燒穩(wěn)定、鍋爐的熱效率在82.5％，垃圾焚燒爐燃燒平均溫度正態(tài)分布圖進行比較。在圖4中偏右曲線是爐排轉(zhuǎn)速比較快，停留時間比較短的

正態(tài)分布圖。居中曲線是一個操作特別穩(wěn)定，均勻的優(yōu)化焚燒爐運行的正態(tài)分布圖。

[0078] 采用正態(tài)分布數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析法[0079] ◆標準偏差T(σ)不變，T01(μ)均值越大，曲線向右移動，反之向左移動，這里的標準偏差T(σ)是指測量點在1分鐘內(nèi)其溫度與此點平均值最大偏差。

[0080] ◆T01(μ)是焚燒爐的最大平均值，從分析可以看出，垃圾焚燒爐爐排轉(zhuǎn)動速度對垃圾穩(wěn)定操作及垃圾的燃盡熱灼指數(shù)影響比較大。要達到優(yōu)化燃燒對爐排轉(zhuǎn)速的合理控制

非常重要。

[0081] 由圖5可知：[0082] ◆標準偏差T(σ)越大，表示數(shù)據(jù)分布分散，T01(μ)均值不變，ND圖曲線越“胖”反之越“瘦”。從分析可以看出，垃圾焚燒爐在燃燒過程中，溫度標準偏值大T((σ)大)溫度擴散

廣，說明料床垃圾熱值高。

[0083] ◆根據(jù)ND圖的“胖”、“瘦”得出垃圾熱值的大小及變化。并且進行制定相應的標準化的正態(tài)分布ND圖，對垃圾焚燒爐的燃燒系統(tǒng)進行優(yōu)化智能的控制。

[0084] 垃圾焚燒爐燃燒溫度正態(tài)分布圖ND經(jīng)BMS?U邊緣單元對DCS控制系統(tǒng)垃圾焚燒爐的燃燒參數(shù)進行優(yōu)化設置于偏差控制，達到高可靠、高概率優(yōu)化。

[0085] 垃圾焚燒爐爐排料層平均溫度正態(tài)分布圖ND圖真實的反映了其燃燒過程中料層厚度、垃圾熱值、爐排轉(zhuǎn)動速度(垃圾停留時間)，一次風流量壓力等對垃圾焚燒的控制重要

性。

[0086] 由圖6可知，均勻的正態(tài)分布圖ND是經(jīng)BMS大數(shù)據(jù)驗試的優(yōu)化燃燒平均溫度正態(tài)分布圖。不均勻的表示為目前正在運行的垃圾焚燒爐根據(jù)現(xiàn)場測量的實際料床溫度而繪制的

正態(tài)分布ND圖。從兩個正態(tài)分布圖可以看出，均勻曲線圖平均溫度分布均勻，對稱參數(shù)下的

面積在98％左右，表示其垃圾的處理量、層厚、溫度點的控制選控熱能的利用均為最好。不

均勻曲線面積比紅色曲線少，不對稱，比較“瘦”說明處理量沒有達標。垃圾料層厚度低，溫

度控制點不均勻，故其熱效率沒有紅色曲線大，爐排轉(zhuǎn)動速度小，垃圾停留時間長。

[0087] 為了達到優(yōu)化控制采取如下措施進行控制：[0088] ◆將均勻正態(tài)分布圖中每一爐排表面A、B、C平均溫度T0101A/T0101B/T0101C/T0102A/T0102B/T0102C/T0103A/T0103B/T0103C/T0104A/T0104B/T0104C,由BMS?U單元自

動計算得出通過OPC通訊平臺輸入垃圾焚燒爐控制系統(tǒng)DCS作為控制點的設定值SP，并與實

際測量的對應值Ti0101A/Ti0101B/Ti0101C/Ti0102A/Ti0102B/Ti0102C/Ti0103A/

Ti0103B/Ti0103C/Ti0104A/Ti0104B/Ti0104C，12個點進行偏差控制。

[0089] ◆通過垃圾焚燒爐爐排料床層厚H，垃圾在爐排上停留的時間，一次風的流量、壓力參數(shù)根據(jù)大數(shù)據(jù)邊緣單元BMS?U要求進行控制使其“偏差”越來越小。

[0090] ◆在縮小“偏差”的過程中實際運行的燃燒溫度正態(tài)分布圖(不均勻)越來越與優(yōu)化的標準正態(tài)分布圖(均勻)相似，越相似越優(yōu)化。

[0091] ◆以上的“設定值”與“偏差”控制全由焚燒爐控制系統(tǒng)或者爐排PLC計算機進行現(xiàn)場實時控制。

[0092] ◆垃圾焚燒爐燃燒過程的相關(guān)參數(shù)通過DCS與BMS?U在OPC平臺上進行數(shù)據(jù)交接，并通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與BMS大數(shù)據(jù)平臺進行數(shù)據(jù)跟蹤計算監(jiān)控以及數(shù)據(jù)的處理存儲，進行“上

級層面”的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

[0093] 本發(fā)明就是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，將目前正在運行的垃圾焚燒爐顱內(nèi)燃燒過程中地垃圾負荷容量，垃圾焚燒過程中的干燥段、第一燃燒段、第二燃燒段、燃盡段上

的料床層厚、密度、容積量，垃圾燃燒過程中每層的燃燒溫度分布的梯度，垃圾在燃燒過程

中停留時間，一次熱風的控制。將這些相關(guān)燃燒過程中的重要參數(shù)進行真實的的數(shù)據(jù)采集，

達到“數(shù)字化”，然后將這些數(shù)據(jù)進行處理、統(tǒng)計、分析。根據(jù)調(diào)研、分析發(fā)現(xiàn)，垃圾焚燒爐在

各爐排上燃燒移動過程中，將各段固定點的燃燒溫度的平均值進行統(tǒng)計、分布處理，結(jié)果呈

現(xiàn)的是一個正態(tài)燃燒分布曲線和分布圖。對焚燒爐燃燒的熱效率，有害物質(zhì)的破解率、燒透

率、燒結(jié)穩(wěn)定與正態(tài)分布圖的形狀、參數(shù)關(guān)聯(lián)很大。

[0094] 垃圾在燃燒段上燃燒料層內(nèi)實際上是一個流化燃燒狀態(tài)，本發(fā)明根據(jù)流化燃燒特性，建立一個垃圾床層厚度與床層密度的測量系統(tǒng)，利用流化燃燒的特點與數(shù)學模型，采用

氮氣恒壓反吹技術(shù)，測量床料在燃燒狀態(tài)下的密度，厚度，經(jīng)測試其測量精度在±1.5％范

圍內(nèi)，滿足大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析要求。詳見技術(shù)說明在后面敘述。利用測量到床層燃燒層厚度H，

燃燒密度D，移動特性M的真實量化數(shù)據(jù)達到大數(shù)據(jù)對眾多垃圾焚燒爐進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的

要求。

[0095] 我們利用大數(shù)據(jù)與計算機的人工智能技術(shù)，將智能化的優(yōu)化燃燒過程溫度正態(tài)分布圖，對每一個互聯(lián)網(wǎng)終端連接的垃圾焚燒爐進行智能控制提高每臺垃圾焚燒爐的燃燒熱

效率，有害物質(zhì)的破解率，使環(huán)保與經(jīng)濟效益雙豐收。本發(fā)明采用先進的非接觸式紅外溫度

測量技術(shù)，采用點和面溫度測量相結(jié)合，自動檢測焚燒爐排的干燥段、第一燃燒段、第二燃

燒段、燃盡段表面各區(qū)域溫度，這些料層溫度的平均值是一個動態(tài)的溫度分布梯度，也符合

溫度分布數(shù)據(jù)統(tǒng)計的要求，得到一個真實的床層段溫度分布。這在目前垃圾焚燒爐溫度測

量技術(shù)方面是唯一的。

[0096] 每一個垃圾焚燒爐均配置一個垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3，每一個垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3與該焚燒爐的垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1通過OPC通訊平臺進行數(shù)

據(jù)交換，垃圾焚燒爐集散控制子系統(tǒng)1根據(jù)BMS要求對垃圾床層的厚度、負荷、溫度、燃燒效

率(熱效率)的數(shù)據(jù)測量、采集送到垃圾焚燒爐管理系統(tǒng)邊緣單元3數(shù)據(jù)庫。垃圾焚燒爐管理

系統(tǒng)邊緣單元3有OPC接口、PC機、C++語言、SCOT軟件通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接口送入垃圾焚燒爐

燃燒管理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)BMS，根據(jù)巨量數(shù)據(jù)分析，針對每一個具體焚燒爐特點通過正態(tài)

分布給出一個高可靠、高概率優(yōu)化的正態(tài)溫度燃燒分布圖及相應溫度區(qū)域數(shù)據(jù)進行優(yōu)化智

能控制，這種大數(shù)據(jù)系統(tǒng)屬于當前5G+邊緣計算單元+大數(shù)據(jù)分析平臺，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的

成熟可靠配置。

[0097] 根據(jù)我國目前垃圾焚燒爐有3000余臺，并且還在以每年20％的速度進行增長，而采用了垃圾焚燒爐來處理城市垃圾，進行減容與熱能利用發(fā)電是全世界的主流方向，也是

最好的方法，而我國的垃圾焚燒技術(shù)起步晚，同時我國的垃圾特點是熱值低，含水量高，所

以焚燒爐的操作與管理與國外不能照搬，必須根據(jù)國情，克服個人經(jīng)驗來操作。實際證明，

垃圾焚燒過程是干燥?燃燒?燃盡三個主要階段，燃燒過程中與燃燒段的溫度分布梯度有密

切關(guān)聯(lián)，這些溫度分布完全滿足正態(tài)分布要求，是一個典型的燃燒過程正態(tài)溫度分布，經(jīng)試

驗按這種燃燒過程平均溫度正態(tài)分布規(guī)則進行控制得到的是最可靠，高概率的優(yōu)化結(jié)果。

[0098] 本發(fā)明采用非接觸式的紅外燃燒溫度測量技術(shù)、流化燃燒數(shù)據(jù)采集技術(shù)，將每段A\B\C面的平均溫度數(shù)據(jù)及垃圾焚燒爐的垃圾負荷量、料床層厚、密度、停留時間、一次風壓

力、流量、溫度、中壓蒸汽流量、壓力、溫度等參數(shù)進行采集，以至少每30秒鐘采集一次的速

度進行運算，存儲及數(shù)據(jù)變化率的分析。通過大數(shù)據(jù)先進智能技術(shù)與平臺將所有或者大量

的垃圾焚燒爐的燃燒數(shù)據(jù)采集，處理，分析并利用燃燒段平均溫度的正態(tài)分布與優(yōu)化的智

能控制技術(shù)與科學工具，使垃圾焚燒爐的燃燒效率、處理量、有害物質(zhì)破解率，其灰渣的熱

灼度<5％，(爭取<3％)提高垃圾焚燒爐鍋爐熱效率3％以上。以760噸/h垃圾處理量焚燒爐

為例，每提高1％的鍋爐熱效率，多產(chǎn)蒸汽4.6噸/h(壓力為4.1MPa)以每噸250元計算，每年

8000小時，共產(chǎn)生920萬元/年的經(jīng)濟效益，如果提高3％鍋爐熱效率每年的經(jīng)濟效益可達

2760萬元/年。

[0099] 全國垃圾焚燒爐有3000余臺，目前鍋爐的平均熱效益在79％左右，按照優(yōu)化控制采用大數(shù)據(jù)技術(shù)達到82％鍋爐熱效率是完全可以的。垃圾焚燒爐燃燒管理BMS大數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)可以使環(huán)保經(jīng)濟效益雙盈利。

[0100] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

[0101] 本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的系統(tǒng)及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術(shù)人員，依據(jù)

本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不

應理解為對本發(fā)明的限制。