通過熱平衡及設計程序和工作人員的工作方式分析的焚燒設施和固體燃料鍋爐的診斷和 ...的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通過熱平衡及設計程序和工作人員的工作方式分析的焚燒設施和固體燃料鍋爐的診斷和控制及設備壽命周期管理系統(tǒng)，更詳細地，是一種如下的系統(tǒng)，即，依據(jù)自動存儲于作為焚燒設施及固體燃料鍋爐控制程序的人機接口(MMI，Man MachineInterface)的工作人員的運轉(zhuǎn)值，S卩，各種數(shù)據(jù)(在焚燒設施的運轉(zhuǎn)中，將廢棄物投入量、投入周期、爐排移動速度(干燥段、燃燒段及后燃燒段)、回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速、流動狀的沙子(sand)流動速度、第一燃燒空氣量、第二燃燒空氣量、作為焚燒設施運轉(zhuǎn)結果的輸出值的焚燒設施出口溫度、排氣量、蒸汽發(fā)生量、第一燃燒空氣量壓力、第二燃燒空氣量壓力、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氯化氫(HC1)、氧(02)、一氧化碳(C0)等以1分鐘數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)庫(DB))存儲)，實時自動分析工作人員的工作方式、相對于運轉(zhuǎn)手冊值的超過或減少的區(qū)間等，利用熱平衡(heat balance)程序，并通過焚燒設施最初設計基準值、測定焚燒設施設置后變更的廢棄物性狀及發(fā)熱量的實際測量值、借助焚燒設施工作人員的運營值，可實時對燃燒效率等進行自動分析。并且，自動分析的數(shù)據(jù)進行實時分析，從而由工作人員自動反饋運轉(zhuǎn)值(在焚燒設施的運轉(zhuǎn)中，廢棄物投入量、投入周期、爐排移動速度(干燥段、燃燒段及后燃燒段)、回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速、流動狀的沙子(sand)流動速度、第一燃燒空氣量及第二燃燒空氣量等)的運轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)范圍，來自動運轉(zhuǎn)根據(jù)廢棄物投入量的焚燒設施及固體燃料鍋爐的運轉(zhuǎn)控制，并且，是一種如下的數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)，當對設備進行設計及維護維修時，也反饋(feedback)實時分析的數(shù)據(jù)，因而可有效管理焚燒設施及固體燃料鍋爐。
【背景技術】
[0002]由于天然資源枯竭，對新再生能源的需求增加，并且，正活躍地進行將廢舊資源作為能量資源回收的環(huán)境基礎設施(焚燒設施及固體燃料鍋爐，以下稱為焚燒設施)的技術開發(fā)。
[0003]當前，對環(huán)境基礎設施(焚燒設施)的設計、施工、運營及診斷的技術只不過處于基礎水平，導致能量回收率非常低，且無法有效地進行設備管理，從而在現(xiàn)實中，設備的故障及殘值顯著地降低。因此，為了環(huán)境基礎設施(焚燒設施)的穩(wěn)定且有效的運營，需要對利用在作為控制程序的人機接口(綜合運轉(zhuǎn)控制程序)中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)(Big data)的與最初設計基準的診斷評價、控制及運營數(shù)據(jù)的綜合管理系統(tǒng)的必要性。
[0004]通常，焚燒設施在設計時考慮通過搬入廢棄物的三組分(水分、灰分、可燃分)和元素分析(C、H、0、N、S及C1)的發(fā)熱量和廢棄物的大小及性狀等，并經(jīng)過設計計算過程(Mass&Heat balance)石角定。
[0005]尤其，為了確定焚燒設施的種類、爐排面積(廢棄物燃燒的面積)、燃燒室的容積及形態(tài)，具有爐排負荷率(100?450kg/m2.hr)、容積負荷率(60000?250000kcal/m3.hr)、空氣比(1.4?2.3)的范圍，這種設計因子的范圍考慮廢棄物的發(fā)熱量、大小、性狀等來確定，這種設計因子作為技術企業(yè)的固有訣竅(knowhow)大部分根據(jù)實驗常數(shù)值確定。因此，當前的情況如下:設置焚燒設施之后，未實現(xiàn)對上述設計因子的診斷評價及驗證，從而發(fā)生訂單方和設置企業(yè)之間的矛盾(對準確的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)分析的基準不足)。
[0006]并且，根據(jù)政府政策及各種現(xiàn)實條件發(fā)生具有與焚燒設施設計當時的廢棄物不同的性狀和發(fā)熱量的廢棄物被搬入的特殊的狀況，從而在現(xiàn)實中發(fā)生在設計范圍之外的投入廢棄物和運轉(zhuǎn)條件下出現(xiàn)的偏離設計條件的運轉(zhuǎn)狀況。
[0007]由此，燃燒室溫度高于已設計的值或低于已設計的值，從而對耐火磚和爐排及防止設施的后端設備的裝置的效率產(chǎn)生嚴重的影響。并且，現(xiàn)有的設置的自動運轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)(Auto Combust1n System)作為在廢棄物的發(fā)熱量及性狀等均質(zhì)化的條件下可工作的運轉(zhuǎn)系統(tǒng)，在發(fā)熱量及廢棄物的性狀發(fā)生多種變化的條件下無法正常運營，從而設置于韓國國內(nèi)的自動運轉(zhuǎn)系統(tǒng)不正常工作。
[0008]觀察對焚燒設施設計的具體事項可知，在通常的焚燒設施的情況下，設置成第二燃燒空氣以總空氣供給量的20-40%程度供給的系統(tǒng)，從而燃燒在焚燒物的第一次燃燒步驟種發(fā)生的未燃氣體中包含的不完全燃燒生成物和焦油(Tar)、燒焦物(Char)等。
[0009]通常，時間(Time)、溫度(Temperature)及瑞流(Turbulence)作為確定焚燒設施的燃燒性能的因子，通常被稱為3T。為了破壞或抑制在焚燒物的燃燒過程中發(fā)生的不完全燃燒生成物，應在規(guī)定以上溫度條件下，進行與借助強湍流的空氣的混合，但當前的情況如下:在燃燒空氣的量減少的情況下，第二燃燒空氣噴嘴末端的流速相對減少，從而在焚燒設施內(nèi)，不完全燃燒生成物的破壞微弱。
[0010]另一方面，實際焚燒設施內(nèi)的具體燃燒狀況非常不均勻，并且?guī)缀鯚o法測定，因而需要可利用熱平衡(heat balance)程序及焚燒設施內(nèi)溫度(焚燒設施出口溫度、干燥段上部溫度及后燃燒段上部溫度)測定值和鍋爐后端氧濃度及燃燒氣體量等來管理或掌握整個燃燒狀況的綜合性運轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。
[0011]尤其，在焚燒設施的燃燒室內(nèi)發(fā)生的燃燒現(xiàn)象非常復雜，不僅是溫度，而且燃燒氣體的組成成分和包含于其中的未燃燒成分的發(fā)生量也不同。在鏈條爐方式的情況下，未燃燒形態(tài)主要在作為溫度相對低的步驟的干燥段(drying zone)區(qū)域或局部的氧不充分的燃燒段(combust1n zone)區(qū)域發(fā)生燃燒，在回轉(zhuǎn)窯或回轉(zhuǎn)窯復合型的情況下，在窯入口和后端爐排部分中發(fā)生，在流動狀式的情況下，在流動不均勻的沙子(sand)層中發(fā)生。
[0012]首先，從焚燒物層排出的燃燒氣體的混合效果不大，因而直到從第一燃燒室(primary combust1n chamber)排出向第二燃燒室( secon dary combust1n chamber)流入為止，幾乎規(guī)定地維持溫度和成分的分布，此時，若入住第二空氣，則增進燃燒氣體的混合，并且活躍地實現(xiàn)未燃燒的成分的燃燒和污染物質(zhì)的破壞過程。
[0013]因此，作為焚燒時燃燒氣體的評價，與針對第一燃燒室、第二燃燒室整體評價溫度和停留時間相比，限定在第二空氣供給時間點之后來評價可更可靠。
[0014]作為用于控制焚燒設施的技術的一例，在綜合控制室設有作為綜合運轉(zhuǎn)控制程序的人機接口(Man Machine Interface)程序。
[0015]上述人機接口可實現(xiàn)片斷性的存儲和控制，但沒有可有效地分析并控制焚燒設施的多種燃燒特性的功能，從而需要由工作人員及管理人員重新分析積累于人機接口的數(shù)據(jù)，但由于其數(shù)據(jù)量過多(Big data)，現(xiàn)實上無法實時分析。即，具有可片斷性檢索工作人員運轉(zhuǎn)而發(fā)生的運轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)值及對運轉(zhuǎn)結果的輸出值的功能，但由于多種廢棄物的性狀，在運轉(zhuǎn)條件時時刻刻發(fā)生變化的特性上，現(xiàn)實上難以進行對焚燒設施的完全自動運轉(zhuǎn)。
[0016]因此，現(xiàn)有的設置的自動運轉(zhuǎn)系統(tǒng)(Auto Combust1n System)由于上述問題而無法順暢地運營，從而成為無用之物。
[0017]最終，鑒于這種現(xiàn)實，更現(xiàn)實的是，設置如下程序，來以使工作人員可有效地進行焚燒設施運轉(zhuǎn)的方式進行支援，即，上述程序使工作人員綜合判斷焚燒設施出口溫度、爐內(nèi)氧濃度、排氣量、一氧化碳濃度、氮氧化物濃度等用于有效燃燒的多個指標，從而可直接判斷廢棄物投入量、投入周期、廢棄物攪拌速度、第一燃燒空氣量、第二燃燒空氣量等的調(diào)節(jié)值。
[0018]因此，為了系統(tǒng)設備的有效的運轉(zhuǎn)，最重要的是，提供工作人員可判斷的客觀知識(運轉(zhuǎn)所需的各種知識、設計基準、運轉(zhuǎn)手冊等多種工學知識)，但在現(xiàn)有系統(tǒng)中，未搭載有對焚燒設施的設計的詳細內(nèi)容和可實時分析所發(fā)生的數(shù)據(jù)的(對最初設計值和實際運營值的性能分析等)功能。
[0019]尤其，借助工作人員的運營數(shù)據(jù)只按規(guī)定周期存儲于臨時存儲裝置(光盤(CD)、通用串行總線(USB)等)來保存，因而產(chǎn)生如下問題等:當以后需要對焚燒設施的故障或運營的分析時，為了設計基準值等綜合分析需要相當?shù)钠陂g，并且需要開發(fā)用于分析的單獨的程序。
[0020]并且，現(xiàn)實上，未實現(xiàn)如在一部分焚燒設施中丟失存儲于人機接口(ManMachineInterface)的數(shù)據(jù)等體系管理。
[0021 ] 并且，在人機接口(Man Machine Interface)中僅輸出1小時單位的簡單的運轉(zhuǎn)日報，工作人員以手記的方式對現(xiàn)場設備進行檢查，從而在重新輸入于個人計算機(PC)時頻繁地發(fā)生錯誤或遺漏等作為客觀且普遍的數(shù)據(jù)的利用方面有局限。
[0022]尤其，焚燒設施屬于高檔的成套設施，是從最初設計至運營、廢棄為止具有20?40年程度的壽命周期(Plant Life cycle Management)的設備，是借助工作人員的運營尤其重要的設施。
[0023]但是，現(xiàn)實上，當前的情況如下:工作人員對焚燒成套設備的設計概念模糊，缺乏專業(yè)知識，由于輪班工作還失去專業(yè)教育的機會，從而對設備的有效運營成為阻礙因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]技術問題
[0025]本發(fā)明用于解決如上所述的問題，其目的在于，提供通過熱平衡及設計程序和工作人員的工作方式分析的焚燒設施和固體燃料鍋爐的診斷和控制及設備壽命周期管理系統(tǒng)及方法，比較分析焚燒設施的最初設計值(a)、測定設置焚燒設施后改變的廢棄物的性狀及發(fā)熱量而得的實際測量值(b)及意味著實際工作人員運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)值和作為運轉(zhuǎn)結果值的輸出值的運營值(c)，并根據(jù)這種資料來分析熱平衡(Heat balance)及設計程序的利用及工作人員的工作方式，從而可增大運營有效化。
[0026]解決問題的手段
[0027]本發(fā)明的通過熱平衡及設計程序和工作人員的工作方式分析的焚燒設施和固體燃料鍋爐的診斷和控制及設備壽命周期管理系統(tǒng)的特征如下，包括:數(shù)據(jù)庫，針對通過工作人員的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)(在焚燒設施的運轉(zhuǎn)中，將廢棄物投入量、投入周期、爐排移動速度(干燥段、燃燒段及后燃燒段)、回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速、流動狀的沙子(sand)流動速度、第一燃燒空氣量、第二燃燒空氣量、作為焚燒設施運轉(zhuǎn)結果的輸出值的焚燒設施出口溫度、排氣量、蒸汽發(fā)生量、第一燃燒空氣量壓力、第二燃燒空氣量壓力、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氯化氫(HC1)、氧(02)、一氧化碳(C0)等以1分鐘數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)庫(DB))存儲)的最初焚燒設施的設計值和測定焚燒設施施工之后改變的廢棄物的發(fā)熱量和性狀而得的實際測量值，可實時比較分析利用熱平衡(heat balance)程序計算出的分析數(shù)據(jù)和上