本發明涉及垃圾處理領域，特別是涉及一種垃圾焚燒爐的閥門開度調節方法。

背景技術：

垃圾焚燒爐是焚燒生活垃圾并產生熱量的設備，一般與余熱鍋爐進行連接，在焚燒處理生活垃圾的同時進行發電。生活垃圾相比于普通燃料，其水分含量較大，在焚燒爐燃燒室中燃燒時，一般先經過干燥段進行干燥和預熱，再進入燃燒段進行燃燒，未燃燒充分的垃圾殘渣在接下來的燃盡段進行充分焚燒。生活垃圾燃燒時所需的一次風經由母管分配至干燥風分支管、燃燒風分支管和燃盡風分支管，與此對應分別進入燃燒室的干燥段、燃燒段和燃盡段，滿足各段對一次風量的需求。垃圾焚燒爐在實際運行過程中，為了達到較好的燃燒效果，需要根據不同的垃圾熱值和燃燒情況，設定和控制一次風總量和一次風流量在干燥段、燃燒段和燃盡段的分配比例。

垃圾焚燒爐通常在干燥風分支管、燃燒風分支管和燃盡風分支管上分別設置開度可調的閥門，現場運行人員根據自身運行經驗設置閥門的開度組合，實現當前燃燒所需的一次風流量分配比例。在運行實踐中，對于一次風流量的分配比例，不同班組的運行人員通常會根據自身經驗形成不同的閥門開度組合的經驗值，實現同一設定的一次風流量分配比例?，F場運行人員對閥門開度組合的進行控制的方法，一般將各個閥門的開度設定在中間的某一位置，只關注實現當前燃燒所需的一次風流量分配比例，而忽視了閥門開度對流動阻力的影響。在垃圾焚燒爐的長期運行過程中，上述閥門開度控制方法會造成能源的浪費并加速風機的損耗耗。

技術實現要素：

本發明的目的是要提供一種可以實現垃圾焚燒爐的各閥門最優開度調節的方法。

特別地，本發明提供一種垃圾焚燒爐的閥門開度調節方法，包括如下步驟：

步驟100，獲取向燃燒室輸送一次風的各個子管上的閥門在不同開度下的管路特性曲線；

步驟200，根據一次風總流量和各個子管的流量分配比例，確定各個子管的流量，并以流量線的方式分別表示在各子管的管路特性曲線構成的管路特性曲線圖中；

步驟300，確定每個子管的閥門在百分百開度時與其管路特性曲線的交點，依據此交點分別做垂直于y軸的直線，其中在y軸上最大值的直線與各子管的管路特性曲線的交點，即為當前各子管上閥門的優化開度組合。

在本發明的一個實施方式中，所述步驟100中的管路特性曲線由壓頭損失δp和流量qv之間的函數關系形成。

在本發明的一個實施方式中，在步驟300中，如其它的交點不位于其管路特性曲線上時，則可以通過兩條臨近曲線差值的方法確定該交點所代表的開度值。

在本發明的一個實施方式中，所述開度值的計算方法如下：

其中，a、b分別為穿過該交點的支管流量線與相鄰兩條管路特性曲線的交點，k為閥門開度值，l表示線段長度。

在本發明的一個實施方式中，所述的垃圾焚燒爐包括：

燃燒爐，用于焚燒垃圾，依次分為干燥段、燃燒段和燃盡段；

母管，向所述燃燒爐提供一次風，連接有風機；

支管，用于連通所述母管和所述燃燒爐，包括與所述干燥段連通的干燥支管，與所述燃燒段連通的燃燒子管，與所述燃盡段連通的燃盡子管，在每個子管上分別安裝有控制風量的閥門。

本發明可以在保證實現一次風量在各個子管間分配比例的前提下，將各個閥門開度設置在當前分配比例下的允許的最大值，最大限度地降低各個閥門處產生的節流損失，降低風機的負荷，節約能源。

此外，本發明可以為現場運行人員提供在各個流量分配比例設定值下，閥門開度組合調節的最優情況和調節目標，并且給出了對于不同班組的運行人員根據自身運行經驗各自形成的閥門開度組合孰優孰劣的判別依據。

附圖說明

圖1是本發明一個實施方式的垃圾焚燒爐結構示意圖；

圖2是本發明一個實施方式的閥門開度調節方法流程圖；

圖3是圖1中各子管的管路特性曲線示意圖；

圖4是現有技術中閥門開度組合調節示意圖；

圖5是本發明一個實施方式中閥門開度調節示意圖；

圖6是本發明一個實施方式的閥門開度狀態示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明一個實施方式的閥門開度調節方法所涉及的垃圾焚燒爐一般性地包括燃燒爐1、母管2和支管3。

該燃燒爐1用于焚燒垃圾，根據對垃圾的處理溫度不同，依次分為干燥段、燃燒段和燃盡段。

該母管2用于向燃燒爐1提供一次風，一次風來自連接的變頻風機4。

該支管3用于連通母管2和燃燒爐1，分別包括與干燥段連通的干燥子管31，與燃燒段連通的燃燒子管32，和與燃盡段連通的燃盡子管33，在干燥子管31、燃燒子管32和燃盡子管33上分別安裝有控制各子管進入燃燒爐1內風量的閥門5。

在運行時，變頻風機4根據母管2的總流量信號控制變頻風機4的轉速，使母管2中的一次風總流量保持在設定值，通過調節干燥子管31、燃燒子管32和燃盡子管33上各閥門5的開度，使母管2中的一次風按照設定的流量比例在各子管之間進行分配，然后進入燃燒爐1的不同位置。

其中，各子管上的閥門5中，至少有一個閥門5的開度是全開狀態(100％)，對應此狀態下其它兩個閥門5的流量分配比例，即是當前燃燒爐1的各子管節流損失最小的閥門優化開度組合。

如圖2所示，在本發明的一個實施方式中，提供一種前述垃圾焚燒爐的閥門開度調節方法，包括如下步驟：

步驟100，獲取向燃燒室輸送一次風的各個子管上的閥門在不同開度下的管路特性曲線；

管路特性曲線可通過實驗測量的方式由各子管的壓頭損失δp(y軸)和流量qv(x軸)之間的函數關系用曲線表達出來。

根據流體力學的知識，壓頭損失δp和流量qv滿足關系式：δp＝kqv²，即壓頭損失δp和流量qv的平方成正比，其中k稱為管路的綜合阻力系數，與管路的局部阻力和沿程阻力等多種因素有關。隨著閥門開度的變化，k值也相應改變，因此對于每個子管的不同開度各得到了一組管路特性曲線。如圖3的(a)、(b)、(c)分別示出干燥子管31、燃燒子管32和燃盡子管33的管路特性曲線圖。

步驟200，根據一次風總流量和各個子管的流量分配比例，確定各個子管的流量，并以流量線的方式分別表示在各子管的管路特性曲線構成的管路特性曲線圖中；

如圖4所示，對于各個子管的某一特定流量，如干燥子管31的流量qv1，沿著該流量在圖4中對應的虛線從下往上，閥門開度逐漸減小，對應的壓頭損失迅速增加。與燃燒爐1連接的干燥子管31、燃燒子管32、燃盡子管33可視為并聯管路，根據流體力學的知識，各并聯管路的壓頭損失相等。即，無論母管2的總流量和各子管的閥門開度如何變化，各個子管的壓頭損失總是相同的。因此，在各子管的管路流量線示意圖中作一條垂直于y軸(壓頭損失)的水平虛線，該虛線與上述流量qv1、qv2和qv3所確定的三條垂直于x軸(流量)的虛線的交點所代表的開度值，即為對應于所設定的干燥子管流量qv1、燃燒子管流量qv2和燃盡子管流量qv3工況的一組開度組合。

根據上述的方法。對于設定的各子管流量的一個工況，可以作出多條垂直于y軸的水平虛線，其與qv1、qv2和qv3所確定的三條垂直于x軸的虛線的每一組交點，分別對應一種閥門開度組合。即對于同一工況，存在著多種開度組合，均可以實現所設定的各分支管流量，它們的區別在于不同的壓頭損失。

如圖5所示，上述作出的多條垂直于y軸的水平虛線在y軸上對應于不同的δp?，F場運行人員根據自身經驗所確定的對于某一流量分配比例的一種閥門開度組合，在圖5中即對應著一組交點所代表的開度值組合。

步驟300，確定每個子管的閥門在百分百開度時與其管路特性曲線的交點，依據此交點分別做垂直于y軸的直線，其中在y軸上最大值的直線與各子管的管路特性曲線的交點，即為當前各子管上閥門的優化開度組合。

在圖4的基礎上，確定上述三條豎直虛線與各個分支管100％開度所對應的管路特性曲線的交點。過這三個交點分別作垂直于y軸的水平線，這三條水平線在y軸上對應著不同的壓頭損失值δp1、δp2和δp3。δp1、δp2和δp3中的最大值所對應的水平線，與分別代表各個子管流量qv1、qv2和qv3的三條豎直虛線的一組交點所代表的開度值，即得到在設定的一次風總流量和子管流量分配比例下，各閥門開度組合的最優值。

如在圖5的示例中，δp2對應的水平實線與分別代表各個子管流量qv1、qv2和qv3的三條豎直虛線的一組交點所代表的開度值，即為此工況下各閥門開度組合的最優值。

從圖5的示例中可以看出，在該工況所設定的一次風總流量和分支管流量分配比例下，三條水平線所對應的壓頭損失值存在δp2>δp3>δp1的大小關系。由圖4可得，δp2對應的水平實線與代表各個分支管各自的流量qv1、qv2和qv3的三條豎直虛線的三個交點所代表的開度值分別為：20％，100％，40％。即燃燒子管32的閥門5的開度達到全開狀態，而干燥子管31的閥門5的開度為20％，燃盡子管33的閥門5的開度為40％。根據上述分析可知，這個閥門開度組合即可以實現設定的一次風總流量和各子管流量分配比例，又滿足了保證三個閥門中至少有一個閥門處于全開狀態的調節要求。

本實施方式在設定的一次風總流量和分支管流量分配比例下，確定的各子管閥門開度組合是所有可行的閥門開度組合中，節流損失最小的，有利于降低風機負荷，節約能源。

在本發明的一個實施方式的，壓頭損失相比于δp2較小的δp3對應的水平虛線與代表燃盡子管33的流量qv3的豎直虛線的交點雖然也為100％開度，但是其與代表燃燒子管32的流量qv2的豎直虛線的交點卻位于燃燒子管32的100％開度對應的管路特性曲線的右下方，這意味著為了實現設定的一次風總流量和各子管流量分配比例，需要將燃燒子管32的閥門開度設置到大于100％開度的位置，這是不可實現的，因此這一組開度組合不存在。壓頭損失更小的δp1對應的水平虛線也存在同樣的問題。因此，低于步驟300所確定的δp2對應的水平實線的開度組合是不可實現的。

而在δp2對應的水平實線之上所作的水平線，雖然可以實現，但是其壓頭損失δp大于δp2，相比于δp2對應的水平實線所確定的閥門開度組合會造成額外的節流損失。

進一步地，在本發明的一個實施方式中，若步驟300中δp2對應的水平實線與代表各個子管各自的流量qv1、qv2和qv3的三條豎直虛線的三個交點當中出現不位于圖4中顯示的管路特性曲線上的情況時，則可以通過兩條臨近曲線差值的方法確定該交點所代表的開度值。如圖6所示，δp2對應的水平實線與代表流量qv1的豎直虛線的交點c不位于管路特性曲線上。代表流量qv1的豎直虛線與交點c臨近的兩條管路特性曲線分別交于點a和點b。用k來表示閥門開度值，l表示線段長度，則交點c代表的閥門開度值kc可以用下面的差值方法來確定：

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和范圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。