垃圾焚烧炉垃圾自动燃烧模糊控制研究

论文摘要

随着人们生活水平的提高和国民经济的发展以及城市化速度的加快,我国每年生活垃圾产量以惊人的速度增加。在可持续发展的观点指导下,垃圾焚烧处理技术在国内的城市垃圾处理得到大力推广。垃圾焚烧是多种燃烧形式综合的过程,同时它的燃烧也伴随着一些污染物的产生,例如二恶英、NOX、重金属和粉尘等。结合垃圾焚烧炉运行特点,对垃圾焚烧的燃烧机理和污染物生成机理进行研究,发现燃烧的稳定性是保证垃圾焚烧处理效果、抑止污染物生成的主要原因。但是垃圾原料因季节、居民水平等因素,影响了焚烧的稳定性。焚烧炉的燃烧过程是强耦合的多输入多输出非线性系统,传统的燃烧过程自动控制难以实现垃圾稳定焚烧的要求。保证垃圾焚烧炉处理效果急需先进的燃烧稳定性控制技术。温度是保证燃烧稳定性的关键参数,温度过低将导致大量有害污染物的生成,造成垃圾处理二次污染,温度过高又带来其他问题。控制垃圾焚烧温度、保证垃圾焚烧过程的稳定成为垃圾的清洁、经济处理的重要方法,也是目前重要的研究方向。基于当前垃圾焚烧炉的控制现状,在传统PID控制的基础上,引入模糊因子的概念,并设计了相应的模糊自调整PID控制器,对垃圾焚烧的温度进行控制。该方法在Matlab中进行了仿真,仿真结果表明模糊自调整PID控制器具有良好的控制效果,是解决垃圾焚烧过程炉温不稳定的有效途径。结合工程实际,按照模糊自调整PID控制器的设计方法,开发了一套垃圾焚烧炉燃烧过程模糊控制系统。该套系统能实时计算输出控制量,实现对垃圾焚烧炉的自适应控制,得到更佳的控制效果。最后对工作进行了总结和展望。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 项目的意义及背景
• 1.1.1 垃圾收运及处理
• 1.1.2 卫生填埋
• 1.1.3 高温堆肥
• 1.1.4 卫生焚烧
• 1.1.5 资源利用
• 1.2 垃圾焚烧处理情况
• 1.2.1 国外焚烧处理情况
• 1.2.2 国内焚烧处理情况
• 1.2.3 焚烧技术发展趋势展望
• 1.3 垃圾焚烧存在的问题和课题的提出
• 1.3.1 存在问题
• 1.3.2 课题的提出
• 1.4 研究背景和主要研究工作
• 2 焚烧炉燃烧系统
• 2.1 概述
• 2.2 垃圾焚烧处理方法
• 2.2.1 垃圾焚烧过程简介
• 2.2.2 焚烧处理效果的评判指标
• 2.3 垃圾焚烧过程
• 2.4 焚烧二次污染形成
• 2.5 焚烧过程的控制
• 2.5.1 影响垃圾燃烧的主要因素
• 2.5.2 垃圾自动燃烧控制参数
• 2.5.3 垃圾燃烧控制的目标
• 2.5.4 垃圾燃烧的控制回路
• 2.6 垃圾自动燃烧研究
• 3 垃圾自动燃烧模糊控制系统
• 3.1 概况
• 3.1.1 工艺流程
• 3.1.2 全厂主要指标
• 3.1.3 焚烧炉性能参数
• 3.2 模糊控制技术原理概述
• 3.3 模糊控制系统
• 3.3.1 模糊控制技术简介
• 3.3.2 模糊控制系统原理
• 3.3.3 模糊自调整PID控制（Fuzzy Self-adjust PID Control）
• 3.4 模糊自调整PID控制器设计
• 3.4.1 确立模糊语言和隶属函数
• 3.4.2 建立模糊控制规则和模糊推理
• 3.4.3 解模糊及求解模糊控制表
• 3.5 垃圾自动燃烧控制系统流程论述
• 3.5.1 给料器和炉排的运动周期控制
• 3.5.2 风量及风量温度控制
• 3.5.3 炉内含氧量控制
• 3.5.4 炉膛负压控制
• 3.5.5 辅助燃烧器控制
• 4 液压与燃烧器控制系统
• 4.1 焚烧炉液压简介
• 4.2 焚烧炉液压各回路描述
• 4.2.1 主油泵回路
• 4.2.2 冷却泵回路
• 4.2.3 加热器回路
• 4.2.4 除渣机回路
• 4.2.5 给料器、炉排、料层回路
• 4.3 燃烧器装置介绍
• 4.4 燃烧器硬件部分
• 4.5 燃烧器软件部分
• 4.5.1 概述
• 4.5.2 全炉膛吹扫
• 4.5.3 主燃料跳闸及首跳控制
• 4.5.4 火检信号处理逻辑
• 4.5.5 自动点火逻辑
• 5 系统仿真
• 5.1 模糊自调整PID控制器的建立
• 5.1.1 模糊推理系统编辑窗口（FIS Editor）
• 5.1.2 隶属函数编辑器（Membership Function Editor）
• 5.1.3 模糊规则编辑器（Rule Editor）
• 5.1.4 模糊规则观察期（Rule Viewer）
• 5.1.5 输出曲面观察器（Surface Viewer）
• 5.2 仿真设计与结果分析
• 5.2.1 系统仿真设计与框图
• 5.2.2 模糊自调整PID控制与常规PID控制仿真比较
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献