焚烧炉控制系统传感器集成方案：多维度感知与智能决策
在垃圾焚烧行业向超低排放与智能化转型的背景下，焚烧炉控制系统的传感器集成已成为实现精准控制、提升环保性能的核心环节。通过整合温度、压力、流量、气体成分等多维度传感器数据，结合AI算法与智能决策模型，可构建覆盖燃烧过程全链条的感知网络，为焚烧炉的稳定运行与污染物深度治理提供技术支撑。
一、温度传感器：燃烧过程的核心监控单元
（一）炉膛温度监测
炉膛温度是垃圾焚烧效率与二噁英控制的关键参数。根据《生活垃圾焚烧发电厂烟气排放过程（工况）自动监控系统技术规范》，需在炉膛中部和上部两个断面布置热电偶传感器，取各断面温度中位数算术平均值的5分钟平均值作为监测值。某300t/d焚烧厂采用K型热电偶传感器，通过CLOP控制位置优化程序将传感器安装于距离燃烧器1.5米处，使燃烧速率提升29%，燃料消耗降低20%。
（二）蓄热体温度控制
在RTO（蓄热式氧化炉）系统中，蓄热体温度直接影响VOCs处理效率。某医化行业项目采用薄膜式铂热电阻传感器，其阻抗-温度偏差符合IEC 60751 A类标准，在300℃工况下误差小于0.5℃。该传感器与蓄热体陶瓷载体集成设计，通过实时监测蓄热层温度梯度，使系统热效率提升至92%。
（三）余热锅炉温度管理
余热锅炉进口烟气温度需控制在850-1100℃区间，以防止二噁英再合成。某热电系统采用双温度传感器冗余设计：温度传感器一监测炉排出口烟气温度，温度传感器二监测余热锅炉入口温度。当两传感器差值超过50℃时，系统自动触发警报并调整一次风量，确保锅炉寿命延长30%。
二、气体成分传感器：污染物排放的精准预警
（一）烟气成分在线监测
烟气净化系统需集成NDIR三组分气体分析传感器，可同时检测CO、SO₂、NOx浓度。某固废处理项目采用该传感器阵列，结合信号调理电路与AD转换模块，实现0-5000ppm量程内0.1%FS精度。数据显示，该系统使SO₂排放浓度稳定控制在25mg/m³以下，较国标限值降低60%。
（二）二噁英前体物监测
针对二噁英生成的关键前体物（如氯苯、多氯联苯），需部署电化学传感器与GC-MS联用系统。某超低排放改造项目在焚烧炉出口安装微型GC-MS传感器，检测限达0.01ng-TEQ/m³，结合AI预测模型，使二噁英排放浓度从0.5ng-TEQ/m³降至0.08ng-TEQ/m³。
（三）氧气浓度闭环控制
燃烧效率与CO排放呈强相关性。某焚烧厂采用氧化锆传感器监测炉膛氧含量，通过PID控制算法动态调节二次风量。实测数据显示，氧含量波动范围从±1.5%缩小至±0.3%，使CO排放浓度稳定在10mg/m³以下，同时降低飞灰含碳量42%。
三、压力与流量传感器：燃烧动力的动态平衡
（一）炉膛负压调控
卸料大厅与垃圾储坑需维持-50至-60Pa负压，防止臭气泄漏。某项目采用压阻式压力传感器，量程-100至+100Pa，精度0.1%FS，配合36台轴流风机实现动态补偿。改造后厂界臭气浓度从0.12mg/m³降至0.005mg/m³，达到《恶臭污染物排放标准》一级要求。
（二）一次风流量控制
一次风量直接影响垃圾干燥与燃烧效率。某300t/d焚烧炉采用涡街流量传感器，量程5000-50000m³/h，精度1.5级，结合变频风机实现风量闭环控制。数据显示，该系统使垃圾燃尽率提升至98.5%，炉渣热灼减率从5%降至1.2%。
（三）渗滤液输送监测
渗滤液处理系统需监测输送管道压力与流量。某项目采用电磁流量传感器与压差变送器组合方案，量程0-100m³/h，精度0.5级。通过实时监测渗滤液pH值与COD浓度，系统自动调整加药量，使出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
四、智能传感器网络：从数据采集到决策支持
（一）多传感器数据融合
某智能化运维系统集成温度、压力、气体成分等12类传感器，通过微控制器进行数据融合分析。当温度传感器一检测到炉排温度异常升高，同时气体传感器监测到CO浓度突增时，系统自动判定为燃烧不充分，立即调整一次风量与垃圾进料速度，使故障响应时间从15分钟缩短至20秒。
（二）AI预测性维护
阿里云工业大脑项目在全国100座垃圾焚烧炉部署智能传感器网络，通过机器学习模型分析历史运行数据。该系统可提前72小时预测设备故障，使非计划停机次数减少65%，年发电量增加3.6亿度，相当于减少标准煤消耗12万吨。
（三）云平台远程监控
某省生态环境监控系统通过单向隔离器采集焚烧厂工况数据，实现全省56座焚烧炉的实时监控。系统配备异常报警与趋势预警功能，当监测到炉膛温度低于850℃且持续时间超过5分钟时，自动触发短信提醒与执法调度，使环保指标达标率提升至99.8%。
五、技术发展趋势与挑战
（一）传感器微型化与集成化
随着MEMS技术的发展，微型化传感器可嵌入燃烧器喷嘴，实时监测火焰温度与氧浓度分布。某研发项目已实现传感器尺寸缩小至3mm×3mm，响应时间缩短至50ms，为燃烧优化提供更高时空分辨率数据。
（二）抗干扰与耐腐蚀设计
焚烧炉高温高湿环境对传感器稳定性提出挑战。某企业采用陶瓷封装与特种合金材料，使传感器在1200℃工况下寿命延长至3年，较传统产品提升5倍。
（三）边缘计算与本地决策
未来传感器将集成边缘计算模块，实现数据本地预处理与异常自诊断。某项目开发的智能传感器可实时分析温度波动频率，当检测到周期性振荡时，自动判定为燃烧器结焦，并输出清洗指令至执行机构。
结语
焚烧炉控制系统的传感器集成已从单一参数监测向多维度智能感知演进。通过温度、气体成分、压力流量的协同监测，结合AI算法与云平台技术，可构建覆盖燃烧全过程的智能控制系统。未来，随着传感器精度提升与边缘计算普及，垃圾焚烧将实现从"达标排放"向"近零排放"的跨越，为城市固废处理提供绿色解决方案。
