智能化控制在焚烧炉运行中的应用及优化

智能化控制在焚烧炉运行中的应用及优化

刘毅

湖南军信环保股份有限公司  410007

摘要：当探讨现代焚烧炉运行中智能化控制的应用时，我们不可避免地面临着环境保护和资源利用效率的双重挑战。随着技术的进步和智能系统的发展，如何有效地利用自动化和数据驱动的方法来优化焚烧过程，成为当前工程与环保领域亟待解决的重要问题。本文旨在探讨智能化控制技术在焚烧炉中的应用，以及其在提升燃烧效率、减少污染排放方面的潜力。

关键词：智能化控制；焚烧炉；具体应用；优化策略

引言：焚烧炉作为处理固体废物的关键设施，在实现清洁能源转型和减少温室气体排放中扮演着重要角色。然而，传统的控制方法在面对复杂的废物组合时可能显得力不从心。智能化控制系统通过结合先进的传感技术、实时数据分析以及机器学习算法，为提高焚烧炉运行效率和降低操作风险提供了全新的解决方案。

一、智能化控制技术概述

智能化控制技术称作借助前沿的信息处理技术和控制策略，使控制系统可以完成高效率、自动化过程顺畅运行与管理的自动化，随着信息技术、人工智能和传感器技术的迅猛进步，智能化控制技术在各行各业得到了普遍应用，不但提升了系统稳定性与可靠性，同时也大幅提高效率与适应性，智能化控制技术的关键是依托尖端的计算机技术和智能计算方法，针对性地控制系统实施实时监控、监测与决策制定过程，因此完成对控制系统之自动化控制和优化调节[1]。这些技术涵盖了经典的PID控制，并且涵盖模糊控制、神经网络控制、遗传算法优化控制等高级控制方法，应用全面感知调试、评定和控制性能，智能化控制系统可以应对繁杂多端的环境挑战，增强反应速度和适应性，显著降低人工干涉和运维开销。

在制造业界，智能化控制技术普遍用于制造流程的自动化控制及监管环节，举例来说，采用尖端的控制算法和传感器网络达成制造流程的实时优化，提升生产效能和产品品质，智能化控制系统还具备作用对设备的运作状况执行预先维护，降低停歇时间和修理费用，增强机械的稳固性和使用寿命，对于交通行业，智能化交通控制系统依靠即时监控交通流量数据和信息处理，调节红绿灯时长，优化道路使用效率，减轻交通拥堵。与此同时，智能化汽车控制系统融合了自动驾驭技术，完成汽车之间智能配合和独立行驶，提高行车安全与交通效用，建筑业，智能化建筑控制系统采用传感器、执行单元和智能设备完成即时监控并进行调整建筑环境，如温度值、湿度值、光照强度等参数的自动控制，优化能源效率与居住品质，提高建筑节能效率和住户满意程度，将来，伴着人工智能、网络技术和大量数据技术的持续发展，智能化控制技术将更为一体化创新，应用范围将更加拓展和深化。举例来说，智能化控制系统将会与云服务平台整合，完成分散式明智的选择决定和协同控制；智能化控制技术同样能够在医疗行业、农业领域等多个领域施展关键作用，提高生产效能服务水准。

二、智能化控制在焚烧炉运行中的应用

（一）传感技术与实时监测

在焚烧炉工作期间，感知技术与即时监控是智能化控制系统核心技术，这为焚烧环节的优化授予了至关重要实时数据支持，传感技术应用于在焚烧炉领域内和其周围部署若干传感器，同步监测燃烧过程一系列重要指标，涵盖温度、压力测定值、气体组成、烟雾浓度和流量数据值等，多个传感器能够在极端环境下运作，同时提供精确数据，保证对燃烧过程细致监测。举例来说，温度传感器能够检测焚烧炉内部区域各个部位的温度变化，协助工作人员掌握燃烧过程的均匀程度和效能，压力传感器则用于检测炉膛和排烟系统的参数，保证机器运作在稳定预设压力区间，监控系统具有即时监测燃烧结束时产生物质，例如氧气、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫等，这些数据信息对优化燃烧过程和控制污染物排出极其关键[2]。

及时监控机制借助信息收集设备，将源自传感器的即时信息传送至中央控制系统，高效的数据收集工具能够处理掉众多即时数据，保障信息正确性及时效性，管理系统亦包含数据保存区，旨在是为了存储以及过往数据，为之后的数据分析和优化提供基础，采用即时监控，员工能够即刻掌握焚烧炉运作状况，依据监控数据实施适宜调整，举例来说，当感应炉中温度过高时，设备拥有功能自动调整燃烧氧气量，避免过热导致设备受损和能源损耗，当检测设施监测到有害物质释放超出规范时，设备具有调节燃烧特性或激活废气净化系统，保障排放物满足环境保护标准。

（二）数据分析与智能优化

数据加工与智能优化是智能化控制技术的核心技术，按照搜集获取的众多数据开展透彻剖析，筛选重要信息，依据剖析结果优化燃烧过程相关步骤，数据分析包括数据分析方法、构建建模、预估和优化等多种技术手段，而智能优化则首要依靠利用机器学习技术和人工智能算法，在焚烧炉工作时，数据分析可辅助找出作用燃烧效果和有害物质生成主要决定因素，通过对以前资料的细致探究，可以确定各种废物比例之最优焚烧参数。举例来说，诸多废物的燃烧特性截然不同，目前控制手段难以匹配，而利用数据分析，能够仿造各种废物在焚烧环节的焚烧特性参数，因此确定适宜操控指标，预测性分析是数据分析领域核心重要运用，应用模式，程序能够从过往数据中识别焚烧活动的模式特征，并推测未来趋势，举例来说，根据时间序列资料和回归模型，系统可以预测将来一段时间内的温度变化、有害气体排放量等，如此报警征兆有利于职员发布警示，预先实施行动，避免突发情况发生。

智能优化技术则显著提高了焚烧炉操作效率和环境适应性，运用优化算法，如遗传算法、粒子群优化等，这个机制能够众多变量之间寻得最佳解决方案，比如，在保证完全燃烧过程条件下，优化供气量，全力提升燃烧率，降低能源消耗，协同环节中，通过优化燃烧过程温度和时间跨度，能够显著地控制氮氧化合物等有害物质的产生，同时，深入挖掘和增强吸收等人工智能技术同样焚烧炉的智能优化中应用实践。强化汲取方法采用神经网络模型，可以从众多资料里发掘繁杂的非线性的联系，应用于故障判断和性能评价，强化算法则依赖仿效在经验积累，逐渐优化控制策略，提高总体操控总体效率。

（三）自适应控制与智能决策支持

自适应控制与智能决策支持是智能化控制技术在焚烧炉运行中实施的高级阶段，借助实时调整控制策略和给出优化的操作建议，保证各种操作环境下均能维持高效率运作，自适应控制能够根据即时监控信息和周遭环境变动，自动优化控制参数，而智能决策支持系统进而为操作人员供应明智的决策支持，自适应控制技术的基本特点体现其自我调整功能，在焚烧炉运作期间，废物的类型和特性经常转变，而惯常采用的既定数值控制手段无法有效适应这样的变动[3]。自适应控制系统借助实时追踪燃烧过程核心指标，如温度、压力读数、气态组成等，按照监测数值即时修正控制策略，举例来说，当废物的热值出现变化，自适应控制系统可以自动调整送氧量和燃烧温度，确保燃烧过程的稳定性和效率性。

自适应控制系统一般涵盖模型预测控制（MPC）、模糊控制和神经网络控制等多种技术，模型参数预见控制利用构建燃烧过程项的数学模型，依据实时数据预测将来系统状态，并优化控制战略，模糊控制则依据模糊准则调整内部变动要素及非线性特征，适用于极其繁杂的焚烧过程控制，神经网络控制则依靠训练出神经网络模型，从数据整体辨识燃烧过程的规律，实现自适应控制。智能化抉择支持系统融合了信息加工后优化效能，为作业职员们供应即时作业指导和抉择支持，此系统一般涵盖GUI、报警机制和建议功能模块，清晰操作平台具有清晰地展示焚烧炉工作状况和关键数据，使得操作人员执行监视监控任务，智能化警示装置按照设定的原则对异常状况情况实施即刻警示，避免可能产生相关危险安全漏洞。

三、智能化控制在焚烧炉运作时采取优化方法

（一）燃烧过程优化策略

智能化控制系统依靠众多传感器来即时检测焚烧炉内部环境状态核心指标，如氧气含量、炉膛温度和排出气体组成，利用综合资料，软件可以即时解析现在燃烧状况，依据燃烧准则适度调节进气阀门大小，比如，当压力降低时，即时提高初次送风量或二次送风的水平，以保证彻底燃烧过程，降低氮氧化物和剩余碳氢化合物的排放量，焚烧炉内部一般划分为若干个燃烧单元，各个单元的燃烧状态或许各异。智能化控制系统按照不同区域精细燃烧特性数据不同方式调整空气供给，举例来说，应用控制初级风速与次级风力的比率，优化各个区域的燃烧效果，设备采用分布式控制方法，保证各个燃烧区域的供氧量都足以符合其要求，防止不稳定情况，若干类型通风方法不但提升了全部燃烧过程效率，还降低对有害成分的排放量产生[4]。

预先升温环节燃烧废气属于显著的燃烧优化方法，智能化控制系统有能力优化热量设施，利用搜集废气之热能来预先升温燃烧用氧，加热后的气体在抵达燃烧室后，能够升高燃烧温度，促进燃烧过程，有效提升燃烧效能，机制会持续跟踪火焰加热温度，依据燃烧过程标准优化加热控制参数，保障加热成效的最优化，总体而言，采用实时空气流量的调控、分区供风优化和预热燃烧所需的空气，智能化控制系统明显提升焚烧炉的燃烧效率，降低了有害排放物的数量，并提高了能源利用效率。

表1：智能化控制系统对焚烧炉性能指标的改善效果

（二）燃烧温度控制策略

焚烧炉内部温度分布对燃烧效能和有害物质产生具有关键性影响，智能化控制系统依据若干温度传感器检测炉中各个位置的温度，利用数据分析和建模，优化温度分布，举例来说，装置具备能力利用调节一级送风和二级送风的供应量，控制炉膛内部温度梯度，确保燃烧完全，因此减少特定地区产生，下降NOx排放量级的总量，并且防止冷却部位引起燃烧效果降低。燃烧物质的加入方法和速率对燃烧温度起直接作用，智能化控制系统依据即时监控燃料属性（如燃烧特性、水分含量）和燃烧状况，实时优化供料策略[5]。举例来说，当设备检测到燃料热值低于标准时，需要考虑增加燃烧材料供应量或调整供应速率，用以维持燃烧室的稳定燃烧温度，另外，软件具有根据燃烧过程之内温度波动，即时调整燃料供给时间点与方法，优化燃烧效果。

智能化控制系统采用高端的估算技术，如时序数据分析和学习算法模型，预估燃烧温度的变化趋势，依据预兆，机制本身具有潜力预先实施调节手段，避免温度过高或过低，举例来说，当预计温度或许上升时，机制具备能力提前调节气流控制抑或降低能源消耗，预防由高温状态引发的设备损害安全风险，当预见到温度或许偏低时，机制能够适量提升燃料量或空气流量，保证燃烧过程的连续性和稳定性。运用温度分布优化、燃料供给控制和燃烧温度预测与调节，智能化控制系统能够实现精确控制焚烧炉的燃烧温度，提升燃烧效能，降低有害物产生，保证系统运行的稳定性与安全性。

表2：智能化控制系统在不同工况下的温度控制精度

注：控制精度 = (1 - 温度波动范围 / 目标温度) × 100%

结语：总之，通过实时排放监测与分析、废气处理系统优化、预测与预防策略以及过程优化与综合管理，智能化控制系统在焚烧炉运行中显著提升了排放控制效果。这些优化策略不仅减少了污染物排放，保护了环境，还确保了焚烧炉的高效运行和法规遵从。通过以上策略，智能化控制系统可以实现焚烧炉排放的精确控制和持续优化，不仅确保稳定达标排放，还能在此基础上进一步降低污染物排放水平，为环境保护做出更大贡献。同时，这些优化策略也有助于提高焚烧炉的运行效率，降低运营成本，实现经济效益和环境效益的双赢。

参考文献：

[1] 吴永新,代英华,邵士雪.浅谈二段式垃圾焚烧炉燃烧自动控制技术[J].能源与节能, 2014(3):3.DOI:10.3969/j.issn.2095-0802.2014.03.073.

[2] 陈杰,林晓青,陆胜勇,等.基于双目视觉耦合激光的垃圾焚烧炉进料速率实时测量技术[J].环境工程学报, 2021.DOI:10.12030/j.cjee.202106056.

[3] 吴桐.智能化焚烧——大型智能化废弃物焚烧系统技术探讨[J].流程工业, 2011(21):2.

[4]曹忠贵，黄峰，王春雷，等.基于焚烧炉处理能力的焚烧物智能配送系统.CN201911167436.9[2024-07-12].

[5]吴永新，狄耀军，姚留锁，等.一种垃圾焚烧炉控制系统:CN201810091943.8[P].CN108332213A[2024-07-12].
作者简介：姓名：刘毅(1989年10月)，性别：男，民族：汉，籍贯：湖南省湘乡市，职称：中级，学历：本科，研究方向：生活垃圾焚烧发电。