垃圾焚烧厂发电数字孪生系统建设方案

发布时间:2022-05-05

编辑人:灵图互动

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1.垃圾焚烧厂发电数字孪生系统建设方案背景

随着我国城镇化进程的加速,物质生活水平得到了很大程度的提升,人们对生活质量与环境保护提出了更高的要求,同时城市垃圾成为发展的沉重负担。

据不完全统计,我国每年生产近 1.5 亿吨城市垃圾,如何处理城市垃圾成为当今社会焦点之一。垃圾焚烧发电可以实现垃圾减量化、无害化、资源化,为未来社会中的人们营造人与自然共同协调发展的生活状态。

在“十二五”之前各地零零落落的开始尝试垃圾焚烧发电,“十三五”之后垃圾焚烧发电项目在我国得到迅猛发展。

垃圾焚烧厂发电数字孪生系统建设方案

2.数字孪生概念

数字孪生是充分利用物理模型、传感器实时数据、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成联动,反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生系统本质上是一个由物理实体与孪生模型结合成的、可进行连续过程优化的功能系统。因此,数字孪生也是信息物理系统的核心技术之一。

数字孪生技术已被应用于产品设计、产线运维、产线规划中,开发数字孪生系统有助于企业加速新品上市时间,优化产线运营效率、改善生产不足,开发新的经营模式,进而提高收益。

数字孪生概念

3.垃圾焚烧厂发电数字孪生系统建设方案建设目标

垃圾焚烧厂数字孪生系统采用BIM三维数字化设计流程来1:1重建垃圾焚烧厂的数字孪生模型,将其设备流程进行可视化演示。在虚拟的数字空间中将垃圾焚烧发电站的烟尘排放情况以及处理技术、工艺流程、环境状况以及机器故障等进行仿真模拟。管理者可以直观地显示垃圾焚烧的执行进度、设备的运行状态、烟气污染物的控制状况等,实现垃圾发电站生产数据的可视化管理与应用。从而提高垃圾焚烧厂的运营效率,减少不必要的成本浪费,并将大大改善居民的生活环境。

4.垃圾焚烧厂发电数字孪生系统功能

4.1 垃圾接受及给料可视化

融合车辆定位显示终端,车辆定位与远程通信系统,场景内可通过 2D 面板直观显示垃圾运输车辆状态与信息。从而合理安排垃圾运输车辆,避免因为信息滞后造成的不便。

通过 GIS、垃圾池容量、投放量、垃圾池开放时间及不同的算法,获得关于垃圾池以及抓钩准确及时的信息,数字孪生垃圾接受及给料过程,2D 面板显示存量、负压、发酵时间、垃圾渗液时长、抓钩运行状态、工作模式以及承重。

帮助管理人员解决给料过程中的一些问题,包括垃圾抓取、倾倒位置的设置是否合理,垃圾发电的设计与规划是否可持续等。

4.2 垃圾焚烧可视化

垃圾进入焚烧炉后,在高温下充分燃烧。系统通过结合温度测量系统,统计焚烧炉内炉膛温度、锅炉给水温度、烟气温度以及蒸汽温度,监测炉渣处理系统、飞灰处理系统运作状态。确保炉膛内燃料燃烧能量适应锅炉的需要,并维持锅炉安全、经济运行,保持焚烧系统稳定运行状态。

4.3 烟气处理可视化

烟气净化系统是组合了半干式反应塔、活性炭定量装置、布袋式除尘器这三个步骤的系统。HT 通过对垃圾在焚烧所产生的烟气、烟气处理系统、净化后通过烟囱排入大气等过程对烟气进行虚拟仿真,在场景内模拟烟气净化过程。烟气经过余热锅炉放出热量后进入喷雾吸收反应塔。

2D 面板实时更新余热锅炉蒸汽压力,蒸汽温度、给水温度、锅炉排污率、蒸汽蒸发量、本体阻力。

点击右侧烟气“半干式反应塔”按钮,就可以清楚的查看半干式中和反应塔、干石灰仓、活性炭仓三维模型,以及仓内的运维情况和主要参数。

布袋式除尘捕集从净化装置排出气体中的粉尘,经处理的烟气达到环保指标要求,由引风机送入烟囱排出,最终实现了垃圾处理的资源化

4.4 蒸汽轮机可视化

垃圾焚烧系统完全燃烧所产生的热能经余热锅炉转化为蒸汽,再由蒸汽轮机发电机转化为电能,从而完成一系列的能量转换。系统结合 5G 通信系统,全方面支持对锅炉燃烧数据可视分析。通过 3D 模型形象呈现发电机外部结构和工作状态;蒸汽流量、电机转数、发电量、电机温度等显示在 2D 面板,自动播放。

4.5 炉渣分拣流程演示

炉渣是生活垃圾焚烧发电的过程中不可少的产物,属于一般的固体废料。经过分拣处理的炉渣,可与沥青或水泥混合用于铺装地面,并获得良好的长期使用效果。HT 支持 2D 轻量化模型搭建的炉渣分拣流程场景,结合炉渣分拣原理,对料仓、分拣方式、分拣流程等以逻辑图形式进行呈现,帮助管理人员复盘运作脉络,节约炉渣处理成本,有效提升资源的利用率。

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