本發(fā)明涉及煤炭及生物質(zhì)快速熱解領(lǐng)域，尤其涉及一種多蓄熱式輻射管快速熱解爐的溫度控制方法。

背景技術(shù)：

隨著蓄熱式輻射管快速熱解爐應(yīng)用越來越廣泛，其溫度控制的問題也日漸突出。快速熱解爐的溫度取決于燃料燃燒過程的放熱速率與原料熱解過程的吸熱速率。當(dāng)燃料燃燒放熱速率慢，原料熱解在接近平衡的條件下進(jìn)行，快速熱解爐的溫度于一定范圍內(nèi)，燃料燃燒放出的熱量就會迅速傳遞給原料，并被熱解反應(yīng)吸收。但是，當(dāng)燃料燃燒速率大于原料熱解過程的吸熱速率，燃料燃燒的熱量大于原料熱解所需的吸熱量，此時快速熱解爐的溫度就會超過平衡溫度范圍。而快速熱解爐的燃料用量又與快速熱解爐溫度控制有關(guān)。

此外，快速熱解爐的溫度控制還應(yīng)考慮產(chǎn)量及物料的情況。當(dāng)產(chǎn)量較低，即喂料量較小，進(jìn)料螺旋的轉(zhuǎn)速亦較慢，此時應(yīng)相應(yīng)降低快速熱解爐溫度。因快速熱解爐溫度過高，一方面會增加熱耗，另一方面還不利于熱工制度的穩(wěn)定。總之，在快速熱解爐能力許可的情況下應(yīng)適當(dāng)提高快速熱解爐溫度以實現(xiàn)提高效率的目的

值得注意的是，現(xiàn)有技術(shù)在控制蓄熱式輻射管快速熱解爐的溫度時，往往忽略了爐體內(nèi)超溫和故障的蓄熱式輻射管，在溫度控制時，仍將爐體內(nèi)超溫和故障的蓄熱式輻射管的作為正常蓄熱式輻射管使用，顯然是不適宜的，會導(dǎo)致溫度控制不準(zhǔn)確。當(dāng)有部分輻射管停止燃燒時，燃?xì)饬髁坎蛔兓瘯斐善渌妮椛涔芸杖急扰浔炔划?dāng)，燃燒不穩(wěn)定，進(jìn)而嚴(yán)重影響原料的熱解或浪費大量資源、增加成本，損失可能無法估量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種快速熱解爐的溫度控制方法，使得溫度控制更準(zhǔn)確，提高熱解效率，減少能源損耗。

本發(fā)明提供的快速熱解爐的溫度控制方法，包括以下步驟：

在快速熱解爐的爐體內(nèi)分區(qū)設(shè)置多個溫度控制區(qū)，各溫度控制區(qū)內(nèi)均設(shè)置多個蓄熱式輻射管以及與所述蓄熱式輻射管連接的燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥、空氣調(diào)節(jié)閥；在所述快速熱解爐的各溫度控制區(qū)的爐體內(nèi)設(shè)置熱電偶，測量各溫度控制區(qū)內(nèi)的爐體溫度；在每個所述蓄熱式輻射管上設(shè)置單獨的熱電偶，測量所述蓄熱式輻射管的溫度；

將爐體溫度的信號傳給控制器，然后所述控制器執(zhí)行控制程序進(jìn)行計算與判斷，判斷所述熱解爐的各溫度控制區(qū)的工作狀態(tài)為升溫階段或工作階段，設(shè)定目標(biāo)溫度；

將所述蓄熱式輻射管的溫度信號傳給所述控制器，確定爐體內(nèi)超溫和故障的蓄熱式輻射管數(shù)量，所述控制器根據(jù)目標(biāo)溫度計算，確定燃?xì)饬髁颗c空氣流量，并控制所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥和所述空氣調(diào)節(jié)閥的開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)各溫度控制區(qū)的溫度。

進(jìn)一步地，在判斷所述熱解爐的各溫度控制區(qū)的工作狀態(tài)時，設(shè)置參考溫度設(shè)定值，若爐體溫度小于設(shè)定值，則對應(yīng)的溫度控制區(qū)處在升溫階段，若爐體溫度大于或等于設(shè)定值，則對應(yīng)的溫度控制區(qū)處在工作階段。

更進(jìn)一步地，將所述蓄熱式輻射管的換向信號傳給所述控制器，所述控制器及時控制所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥和所述空氣調(diào)節(jié)閥開度。

更進(jìn)一步地，將所述蓄熱式輻射管連接壓力傳感器和煙氣調(diào)節(jié)閥，用所述壓力傳感器測量煙氣的壓力，并將壓力信號傳給所述控制器。

具體地，利用所述控制器執(zhí)行控制程序，根據(jù)所述壓力信號進(jìn)行計算與判斷，生成相應(yīng)的控制指令，控制所述煙氣調(diào)節(jié)閥的開度。

特別地，當(dāng)所述溫度控制區(qū)內(nèi)所述蓄熱式輻射管升溫達(dá)到上限值時，所述蓄熱式輻射管停止燃燒，所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥關(guān)閉，所述溫度控制區(qū)內(nèi)的燃?xì)饬髁繙p少，空氣流量不減少；當(dāng)所述蓄熱式輻射管停止燃燒，所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥關(guān)閉，所述蓄熱式輻射管內(nèi)的燃?xì)饬髁坎蛔儯諝饬髁吭黾印?/p>

進(jìn)一步地，用所述控制器接收與所述快速熱解爐相連的螺旋進(jìn)料機(jī)的速度信號，所述控制器根據(jù)該速度信號設(shè)定目標(biāo)溫度，并對所述快速熱解爐的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，在工作階段時，設(shè)定所述目標(biāo)溫度與所述速度信號成線性關(guān)系。

具體地，所述控制器根據(jù)pid調(diào)節(jié)及雙交叉限幅控制理論設(shè)定燃?xì)饬髁縡燃?xì)庠O(shè)定，并調(diào)節(jié)所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥。

f燃?xì)庠O(shè)定∈(min,max),[max＝(1+σ)×f實際空氣流量×α×(n-n1-n2)/(n-n2)，min＝(1-σ)×f實際空氣流量×α×(n-n1-n2)/(n-n2)]；其中，

f燃?xì)庠O(shè)定為設(shè)定燃?xì)饬髁浚琭實際空氣流量為實際空氣流量，α為空燃比，n為蓄熱式輻射管總數(shù)，σ為誤差系數(shù)(0.03≤σ≤0.8)，n1為超溫的蓄熱式輻射管數(shù)量，n2為故障的蓄熱式輻射管數(shù)量。

具體地，所述控制器根據(jù)pid調(diào)節(jié)及雙交叉限幅控制理論設(shè)定空氣流量f空氣設(shè)定，并調(diào)節(jié)所述空氣調(diào)節(jié)閥，

f空氣設(shè)定∈(min,max),[max＝(1+σ)×f實際燃?xì)饬髁俊?n-n1)/α×(n-n1-n2)，min＝(1-σ)×f實際燃?xì)饬髁俊?n-n1)/α×(n-n1-n2)]；其中，

f空氣設(shè)定為設(shè)定空氣流量，f實際燃?xì)饬髁繛閷嶋H燃?xì)饬髁?，α為空燃比，n為蓄熱式輻射管總數(shù)，σ為誤差系數(shù)(0.03≤σ≤0.8)，n1為超溫的蓄熱式輻射管數(shù)量，n2為故障的蓄熱式輻射管數(shù)量。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所述的方法充分考慮了快速熱解爐的溫度控制條件，并解決了爐體內(nèi)存在超溫和故障的蓄熱式輻射管的問題，其具備智能、穩(wěn)定、安全、高效、節(jié)能，溫度控制精確的特點，實現(xiàn)了蓄熱式輻射管快速熱解爐的溫度控制，又能最大程度有效利用資源。

附圖說明

圖1是本發(fā)明相關(guān)裝置的布置示意圖。

圖2是本發(fā)明所述溫度控制方法的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種快速熱解爐的溫度控制方法。在快速熱解爐的爐體內(nèi)設(shè)置多個溫度控制區(qū)，例如，如圖1中的一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)、四區(qū)，各溫度控制區(qū)內(nèi)均設(shè)置多個蓄熱式輻射管以及與所述蓄熱式輻射管連接的燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥、空氣調(diào)節(jié)閥；在所述快速熱解爐的各溫度控制區(qū)的爐體內(nèi)設(shè)置熱電偶，測量各溫度控制區(qū)內(nèi)的爐體溫度；在每個所述蓄熱式輻射管上設(shè)置單獨的熱電偶，測量所述蓄熱式輻射管的溫度。每個溫度控制區(qū)可測量多個點，使得測量得到的爐體溫度與蓄熱式輻射管的溫度更為準(zhǔn)確。當(dāng)然，各個溫度控制區(qū)的控制方法是類似的，只有目標(biāo)溫度不同，因而，在此不針對某一區(qū)進(jìn)行單獨的描述。

通過燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥可調(diào)節(jié)燃?xì)獾牧髁浚諝庹{(diào)節(jié)閥可調(diào)節(jié)助燃空氣的流量。將燃?xì)夂椭伎諝馔ㄈ胄顭崾捷椛涔?，由點火風(fēng)機(jī)將燃?xì)恻c燃，燃?xì)庠谛顭崾捷椛涔軆?nèi)燃燒，為快速熱解爐加熱。所述蓄熱式輻射管設(shè)置有換向閥，用于對蓄熱式輻射管進(jìn)行換向燃燒的切換。

將所述蓄熱式輻射管連接壓力傳感器和煙氣調(diào)節(jié)閥，用所述壓力傳感器測量煙氣的壓力，所述煙氣調(diào)節(jié)閥可控制煙氣壓力。

如圖1所示，本發(fā)明所述的多蓄熱式輻射管快速熱解爐還設(shè)置有螺旋進(jìn)料機(jī)，用來控制送入快速熱解爐內(nèi)的進(jìn)料量。由于進(jìn)料越多，其需要的熱解能量也必然要多，燃?xì)饬恳矐?yīng)該越多，即燃?xì)饬繎?yīng)和進(jìn)料量呈線性關(guān)系，而進(jìn)料量由螺旋進(jìn)料機(jī)的進(jìn)料螺旋的速度決定，因此，燃?xì)饬颗c螺旋進(jìn)料機(jī)的速度關(guān)系密切，可以用傳感器檢測螺旋進(jìn)料機(jī)的速度信號。

如圖1所示，所述快速熱解爐還設(shè)置有螺旋出料機(jī)、布料氮氣入口以及熱解氣收集管道，所述螺旋出料機(jī)用于將熱解后的固體產(chǎn)物導(dǎo)出，布料氮氣用于向所述快速熱解爐通入氮氣，用途為均勻布料，同時確?？焖贌峤鉅t內(nèi)的無氧環(huán)境，熱解氣收集管道用于收集熱解氣。

如圖2所示，將各熱電偶的溫度信號輸入一個控制器，該控制器可以是一個可編程邏輯控制器，其可以具有相應(yīng)的輸入輸出模塊。該控制器還可以連接到人機(jī)操作界面，該人機(jī)操作界面接收所述溫度和/或煙氣壓力的信號，并顯示所述快速熱解爐的工作狀態(tài)。使得操作人員可以掌握所述快速熱解爐的各種工作狀態(tài)，從而更好地控制所述快速熱解爐的溫度。更特別地，利用所述人機(jī)操作界面直接編輯指令，發(fā)送給所述控制器來調(diào)節(jié)各閥的開度，進(jìn)而控制所述快速熱解爐的溫度，便于更好地應(yīng)對突發(fā)情況，大大提高了本發(fā)明所述的溫度控制方法的實用性。

如圖2所示，一方面，控制器可獲得爐體內(nèi)的溫度，進(jìn)而判斷所述熱解爐的工作狀態(tài)為升溫階段或工作階段，從而設(shè)定目標(biāo)溫度。

在判斷所述熱解爐的各溫度控制區(qū)的工作狀態(tài)時，設(shè)置參考溫度設(shè)定值，若爐體溫度小于設(shè)定值，則對應(yīng)的溫度控制區(qū)處在升溫階段，若爐體溫度大于或等于設(shè)定值，則對應(yīng)的溫度控制區(qū)處在工作階段。各個溫度控制區(qū)可以設(shè)置不同的參考溫度設(shè)定值，各個溫度控制區(qū)可分別處在不同的工作階段。

如果判斷為工作階段，正如上文所述，由于進(jìn)料越多，其需要的熱解能量也必然要多，燃?xì)饬恳矐?yīng)該越多，即燃?xì)饬繎?yīng)和進(jìn)料量呈線性關(guān)系，而進(jìn)料量由螺旋進(jìn)料機(jī)的進(jìn)料螺旋的速度決定，因此，燃?xì)饬颗c螺旋進(jìn)料機(jī)的速度關(guān)系密切，可以用傳感器檢測螺旋進(jìn)料機(jī)的速度信號。

然后用所述控制器接收與所述快速熱解爐相連的螺旋進(jìn)料機(jī)的速度信號，所述控制器根據(jù)該速度信號設(shè)置目標(biāo)溫度，并對所述快速熱解爐的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。正是由于上述原因，設(shè)定所述目標(biāo)溫度與所述速度信號成線性關(guān)系，同增同減，即目標(biāo)溫度的設(shè)定應(yīng)該根據(jù)進(jìn)料螺旋的速度設(shè)定，快速熱解爐的溫度與燃料用量比例及助燃空氣用量，熱解爐燃料用量比例過高或過低都是不利的。不同的溫度控制區(qū)可以根據(jù)工藝設(shè)定不同的目標(biāo)溫度，在此范圍內(nèi)就可為快速熱解爐的合理熱力分布提供好的基礎(chǔ)。

如果判斷為升溫階段，則設(shè)定目標(biāo)溫度是根據(jù)爐體設(shè)定好的升溫曲線，隨著時間而不斷提升設(shè)定目標(biāo)溫度；如果判斷為工作階段，爐體溫度處在相對穩(wěn)定，燃燒提供的熱能等于熱解消耗的熱能加上熱解爐損耗的能量。

如圖2所示，另一方面，控制器可獲得蓄熱式輻射管的溫度，所有的輻射管構(gòu)成的溫度場處在最合理的范圍內(nèi)，控制器判斷蓄熱式輻射管的工作狀態(tài)：正常、超溫或故障，確定爐體內(nèi)超溫和故障的蓄熱式輻射管數(shù)量。在實踐應(yīng)用中，對于蓄熱式輻射管超溫和由于其他原因?qū)е鹿收喜荒芡度肴紵妮椛涔懿扇〔煌奶幚矸绞健．?dāng)輻射管升溫達(dá)到上限值時，該輻射管停止燃燒，燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥關(guān)閉，換向閥則繼續(xù)換向，燃?xì)饬髁恳獪p少，空氣流量不需要減少。當(dāng)輻射管由于點火信號消失、閥位反饋異常等故障停止燃燒，燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥關(guān)閉，換向閥換向繼續(xù)，燃?xì)饬髁坎蛔?，空氣流量需要增加，換而言之，發(fā)生故障的蓄熱式輻射管里只通空氣不通燃?xì)猓細(xì)饬坎蛔兪侵缚偟牧坎蛔?，為了保證溫度，其他正常輻射管需要將增加燃?xì)饬?，為了保持空燃比，故其他正常管?nèi)的空氣流量要增加。

如圖2所示，用所述控制器接收與所述快速熱解爐相連的螺旋進(jìn)料機(jī)的速度信號，所述控制器根據(jù)該速度信號設(shè)定目標(biāo)溫度，并對所述快速熱解爐的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述控制器接入蓄熱式輻射管的換向信號，此時控制器通過控制程序保證換向?qū)е碌牧髁?、壓力變化不會影響到蓄熱式輻射管各調(diào)節(jié)閥。

如圖2所示，所述控制器根據(jù)目標(biāo)溫度計算，確定燃?xì)饬髁颗c空氣流量，并控制所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥和所述空氣調(diào)節(jié)閥的開度，控制燃?xì)獾娜紵?，進(jìn)而調(diào)節(jié)溫度。

具體地，燃?xì)饬髁颗c空氣流量的設(shè)定可通過模糊計算獲得，該計算不需要百分百的精確，然后通過pid調(diào)節(jié)以及雙交叉限幅控制理論的調(diào)節(jié)可防止波動的影響，其中，在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱pid控制，又稱pid調(diào)節(jié)，pid調(diào)節(jié)是根據(jù)誤差利用比例、積分和微分進(jìn)行計算控制。所謂雙交叉限幅控制理論就是將煤氣和空氣通過一些環(huán)節(jié)，各自送入對方的主調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所謂限幅就是通過增量單元，使閥門開度每一次的變化量限制在某一值范圍內(nèi)，目的是使?fàn)t溫較平緩的變化。本發(fā)明的誤差設(shè)為±σ，0.03≤σ≤0.08以實現(xiàn)更精確地溫度控制，從而節(jié)約能源并使設(shè)備運行更穩(wěn)定安全。

具體地，所述控制器根據(jù)pid調(diào)節(jié)及雙交叉限幅控制理論設(shè)定燃?xì)饬髁縡燃?xì)庠O(shè)定，并調(diào)節(jié)所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，

f燃?xì)庠O(shè)定∈(min,max),[max＝(1+σ)×f實際空氣流量×α×(n-n1-n2)/(n-n2)，min＝(1-σ)×f實際空氣流量×α×(n-n1-n2)/(n-n2)]；其中，

f燃?xì)庠O(shè)定為設(shè)定燃?xì)饬髁?，f實際空氣流量為實際空氣流量，α為空燃比，n為蓄熱式輻射管總數(shù)，σ為誤差系數(shù)(0.03≤σ≤0.08)，n1為超溫的蓄熱式輻射管數(shù)量，n2為故障的蓄熱式輻射管數(shù)量。

具體地，所述控制器根據(jù)pid調(diào)節(jié)及雙交叉限幅控制理論設(shè)定空氣流量f空氣設(shè)定，并調(diào)節(jié)所述空氣調(diào)節(jié)閥，

f空氣設(shè)定∈(min,max),[max＝(1+σ)×f實際燃?xì)饬髁俊?n-n1)/α×(n-n1-n2)，min＝(1-σ)×f實際燃?xì)饬髁俊?n-n1)/α×(n-n1-n2)]；其中，

f空氣設(shè)定為設(shè)定空氣流量，f實際燃?xì)饬髁繛閷嶋H燃?xì)饬髁?，α為空燃比，n為蓄熱式輻射管總數(shù)，σ為誤差系數(shù)(0.03≤σ≤0.08)，n1為超溫的蓄熱式輻射管數(shù)量，n2為故障的蓄熱式輻射管數(shù)量。

如圖2所示，所述壓力傳感器測量煙氣的壓力，并將壓力信號傳給所述控制器，然后所述控制器執(zhí)行控制程序進(jìn)行計算與判斷，生成相應(yīng)的控制指令，控制所述煙氣調(diào)節(jié)閥的開度。煙氣調(diào)節(jié)閥相對獨立，根據(jù)設(shè)定的煙氣管道的壓力，pid調(diào)節(jié)煙氣壓力調(diào)節(jié)閥的開度，保證蓄熱式輻射管內(nèi)的壓力始終處在穩(wěn)定合理的范圍內(nèi)，保證蓄熱式輻射管燃燒處在最佳的狀態(tài)。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。