模糊控制在危险废物焚烧系统中的具体应用.doc

模糊控制在危险废物焚烧系统中的具体应用在分析危险废物焚烧的基础上，介绍了模糊控制技术在危险废物焚烧回转窑温度控制中的成功应用，并讨论了计算机控制系统的实现。实际运行结果表明：系统稳定可靠，控制效果良好，满足了生产工艺要求。关键词：模糊控制；PLC；回转窑；危险废物焚烧 针对杭州大地废物焚烧有限公司的危险废物焚烧处理系统，应用模糊控制技术，实现了危险废物焚烧过程的实时监控、分析和优化。实际运行结果表明：该系统技术性 能优良，运行稳定可靠，操作直观方便，控制效果良好，使生产过程准确高效、安全可靠。 1危险废物焚烧工艺简介危险废物焚烧处理的工艺包含焚烧系统和烟气处理系统两大部分。焚烧系统由废物热分解及烟气高温焚烧，即所谓一燃室和二燃室组成。烟气处理系统由热回收、急冷和酸性气体吸收设备组成，如图1所示。危险废物焚烧过程工艺流程可以简单概括为：废物经预处理后，用传送带送到料斗进入回转窑，液体废物经喷雾送入回转窑窑头或二燃室。回转窑连续旋转，残渣自窑尾落入水封中，由刮板机刮出。回转窑有助燃燃烧器，使窑内温度维持在700900 。燃烧过程中烟气由窑尾排出，进入二燃室高温燃烧，用两只辅助燃烧器来维持足够的燃烧温度(大于1 100 )。二燃室出来的烟气进入余热锅炉，降温至450 左右，经急冷塔急冷到150 以下，再经布袋除尘器除尘后，进引风机、烟囱排空。 2回转窑温度的模糊控制在危险废物焚烧过程中，回转窑窑尾温度是一个重要工艺参数，回转窑窑尾 温度的稳定对危险废物的充分燃烧和节能有重大的影响。根据对生产工艺和现场采样数据的 分析以及操作人员经验的总结，可以发现：(1)增加回转窑燃烧器燃油喷入量，则加剧回转窑内的燃烧，使回转温度升高，油量越大，温度上升的速度越快；(2)增加危险废物的投入量，使回转窑内燃烧物增多，窑内温度升高，但根据危险废物种类的不同，对温度的影响程度也不同；(3)回转窑的转速对窑内温度影响不大，正常情况下，回转窑转速保持不变；(4)压缩空气如果流量小，燃烧不充分，温度降低。 从上面的分析可以看到：影响回转窑温度的因素很多，其中燃烧器燃油喷入量是主要因素，而废物投入量、废物种类和压缩空气流量也对回转窑内温度有一定的影响。上述的各个因素存在耦合关系，它们的作用也不是线性的，难以建立一个准确的数学模型来描述该过程，若采用传统的控制方法实现分解炉温度的自动控制非常困难，因此采用了模糊控制技术来实现对回转窑温度的调节。笔者设计了一个双输入单输出的模糊控制器，输入变量为回转窑温度偏差E和温度偏差变化EC，输出变量为燃烧器燃油喷入量增量，并将危险废物的投入量和压缩空气量作为干扰因素。模糊控制器输入变量E的论域为40，40，模糊子集记为NB、NM、NS、ZE、P S、PM、PB；EC的论域为40，40，模糊子集记为NB、NM、NS、Z E、PS、PM、PB；输出变量U的论域为100，100，模糊子集记为NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB。E、EC、U的隶属度函数如图2所示。模糊控制器设计的核心是模糊规则库的建立，建立模糊规则库常用的方法是 根据工艺操作规程及操作人员经验的总结，抽取相应的模糊规则，这种方法较为简便，但获得的规则较为粗糙，且因操作人员经验的不同而带有一定的主观性。另一种方法是应用系统辨识技术，根据输入输出数据建立对象的模糊模型，再根据模糊模型提取相应的模糊控制规则。在此采用了先建立对象的模糊模型，再提取模糊控制规则，同时借鉴操作人员的经验和现场控制情况对控制规则作适当修改，最后所得的规则如表1所示。 该模糊控制器在杭州大地废物焚烧有限公司运行过程中，取得了良好的控制效果。采用模糊控制策略的回转窑窑尾温度变化曲线如图3所示，图4为采用PID控制策略的温度变化曲线，回转窑窑尾温度设定值800 。由图可见，采用模糊控制策略后，回转窑窑尾温度控制转为平稳，对比采用PID控制策略的温度变化曲线，可见效果非常明显。 3计算机控制实现杭州大地废物焚烧有限公司废物焚烧计算机控制系统采用的西门子PLC可以通过标准现场总线PROFIBUSDP与服务器相连，接入系统。PROFIBUS符合IEC61158和EN 50170标准，因而保证系统集成对其他厂商的标准化部件的开放。系统配置如图5所示，采用3层结构，底层采用西门子公司的中小型PLC S7300。根据系统的输入输出和 控制回路数量，实际选用2台PLC组成PROFIBUS网络，选用集成有PROFIBUS接口的CPU 315DP。S7300 PLC以及操作站之间同样采用PROFIBUSDP网络联接。2台操作站完全相同并相互热备，其中任意一台操作站死机另外一台仍然可以正常操作。当2台操作站都死机PLC仍可维持正常工作，两台操作站同时充当网络服务器。两台操作站均装有以太网卡，与以太网上的一台数据库服务器连接。数据服务器接收实时过程数据并向Intranet和Internet发布。考虑到系统安全可靠运行，系统对所控设备分别设置了计算机控制和现场控制两种操作功能，各主要设备在现场都有手操器和启停开关，由于危险废物焚烧现场设备较多，故系统对设备的联锁、顺序启停以及故障停车顺序等都编制了相应软件，避免事故发生。 4结论基于模糊控制的计算机控制系统于2002年11月在杭州大地废物焚烧有限公司投入运行，对危险