一种垃圾焚烧RDF掺烧比确定方法、系统和应用与流程

本发明涉及生活垃圾处理与城乡能源协同利用领域。更具体地说，本发明涉及一种垃圾焚烧rdf掺烧比确定方法、系统和应用。

背景技术：

1、现有城乡垃圾协同焚烧技术主要采用"乡村收集-乡镇中转-城镇焚烧"的单向运输模式，存在以下三个无法克服的核心缺陷：

2、1.运输成本倒挂：乡村原生生活垃圾含水率高达55%-70%，惰性物含量30%-40%，热值仅3000-5000kj/kg。即使经过压缩减容，每吨垃圾的运输成本仍达120-180元，远超城镇焚烧厂80-120元/吨的垃圾处理费，经济上不可持续。

3、2.焚烧稳定性差：乡村垃圾组分受季节和农事活动影响极大，热值波动范围达3000-18000kj/kg。直接送入焚烧炉会导致炉温波动剧烈、熄火、污染物超标排放等问题，焚烧厂普遍不愿接收。

4、3.能源价值利用效率低：现有技术将乡村垃圾仅视为需要处理的废物，未充分挖掘其能源价值与电网峰谷电价差的协同潜力。焚烧产生的电能全部并入公共电网，未与前端垃圾预处理环节形成经济联动，导致系统运营成本居高不下，完全依赖政府补贴维持。

5、针对上述问题，现有技术提出了多种解决方案，例如利用太阳能干化垃圾可降低含水率，但受天气影响大，冬季和阴雨天无法正常运行；利用焚烧厂余热干化垃圾则需要建设长距离余热输送管道，投资大且热损失严重；而基于实时热值检测的垃圾混合调质系统虽能在一定程度上稳定入炉垃圾热值，但未考虑电价波动对系统经济效益的影响。上述所有技术方案均为单向技术改进，只能部分缓解上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种垃圾焚烧rdf掺烧比确定方法和系统，并将其应用在能效协同型城乡垃圾协同焚烧处理中，通过建立基于峰谷电价差的城乡能源-物质双向经济性正反馈闭环，从根本上解决城镇焚烧厂产能闲置与乡村垃圾无序处置的双重难题。

2、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种垃圾焚烧rdf掺烧比确定方法，包括以下步骤：

3、以rdf掺烧比为决策变量，构建极大值目标函数方程，极大值目标函数方程的约束条件至少包括：焚烧炉炉膛安全温度范围、焚烧炉排放烟气的污染物浓度极限值、焚烧炉机械负荷极限值和热负荷极限值；

4、周期性的采集数据，至少包括：rdf的低位热值、原生垃圾的低位热值、实时峰谷电价、焚烧炉负荷率、焚烧炉炉膛温度、焚烧炉排放烟气的含氧量和污染物浓度；

5、将采集到的数据输入极大值目标函数方程中，在约束条件的约束下，求解目标函数的极大值，并以其对应的rdf掺烧比作为当前时刻的rdf掺烧比。

6、进一步，所述的一种垃圾焚烧rdf掺烧比确定方法中，所述极大值目标函数方程为：

7、（1）

8、其中，为实时峰谷电价；为入炉混合燃料的全厂发电效率；为焚烧炉的热功率；为rdf的使用成本；为环保惩罚成本；

9、的计算方法如下：

10、    （2）

11、其中，为rdf掺烧比；为rdf的全厂发电效率；为原生垃圾的全厂发电效率；

12、的计算方法如下：

13、           （3）

14、其中，为入炉混合燃料质量流量；为入炉混合燃料的低位热值，，为rdf的低位热值；为原生垃圾的低位热值；

15、极大值目标函数方程的约束条件包括：

16、

17、

18、（4）

19、其中，和为焚烧炉炉膛安全温度范围的极小值和极大值；和为温度补偿系数， ；为入炉混合燃料质量流量极大值；为焚烧炉的热功率极大值。

20、进一步，所述的一种垃圾焚烧rdf掺烧比确定方法中，上式（1）中，的计算方法如下：

21、   （5）

22、其中，为单位质量的rdf的综合生产成本；为单位质量的rdf的综合运输成本。

23、进一步，所述的一种垃圾焚烧rdf掺烧比确定方法中，上式（1）中，的计算方法如下：

24、（6）

25、其中，为、或的惩罚权重系数；为、或的浓度；为、或的浓度阈值；

26、具体的：

27、（7）

28、其中，；；为入炉混合燃料氮含量，，为rdf的氮含量；为原生垃圾的氮含量；

29、（8）

30、其中，；为入炉混合燃料氮含量，，为rdf的硫含量，为原生垃圾的硫含量；为烟气体积流量；

31、（9）

32、其中，为二噁英达标浓度；=0.5-1；为入炉混合燃料氯含量，，为rdf的氯含量，为原生垃圾的氯含量；为入炉混合燃料典型含氯量。

33、本发明还提供一种垃圾焚烧rdf掺烧比计算单元，采用上述任一项所述的方法。

34、本发明还提供一种能效协同型城乡垃圾协同焚烧处理方法，包括以下步骤：

35、在电网低谷时段，乡村rdf生产单元通过网电生产rdf；

36、将生产的rdf运输至城镇焚烧发电单元；

37、城镇焚烧发电单元以rdf和原生垃圾混合作为入炉混合燃料进行发电，并采用上述计算单元计算入炉混合燃料中rdf的掺烧比，城镇焚烧发电单元生产的电能并入公共电网。

38、进一步，所述的一种能效协同型城乡垃圾协同焚烧处理方法中，在电网低谷时段，热量存储单元通过网电产热并存储，并在电网高峰时段向rdf生产单元提供热能以进行干化。

39、本发明还提供一种能效协同型城乡垃圾协同焚烧处理系统，包括：

40、多个乡村rdf生产单元，其在电网低谷时段通过网电生产rdf；

41、城镇焚烧发电单元，其以rdf和原生垃圾混合作为入炉混合燃料进行发电，并采用上述计算单元计算入炉混合燃料中rdf的掺烧比，城镇焚烧发电单元生产的电能并入公共电网；

42、密闭式rdf运输单元，其用于将乡村rdf生产单元生产的rdf运输至城镇焚烧发电单元。

43、进一步，所述的一种能效协同型城乡垃圾协同焚烧处理系统，其特征在于，所述乡村rdf生产单元包括依次连接的热风干化机、分选设备和rdf压块机。

44、进一步，所述的一种能效协同型城乡垃圾协同焚烧处理系统，其特征在于，还包括：

45、热量存储单元，其包括热风机和储热罐，所述储热罐的进口与所述热风机的热风出口连接，其出口与所述热风干化机的热风进口连接。

46、本发明的有益效果是：

47、本发明建立了基于峰谷电价差的城乡能源-物质双向经济性正反馈闭环，利用电网低谷电生产高品位rdf，在电价高峰时段提高rdf焚烧比例以获取更高收益，实现系统运营收益的自增强。本发明从根本上解决了城镇焚烧厂产能闲置与乡村垃圾无序处置的双重难题，具有处理成本低、焚烧稳定性好、能源利用效率高、环保效益显著等优点，无需政府全额补贴即可实现可持续运行，适用于全国城乡生活垃圾一体化治理。

48、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。