本發(fā)明涉及煤炭及生物質(zhì)快速熱解領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄熱式輻射管快速熱解爐，特別涉及一種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。要滿足蓄熱式輻射管快速熱解爐溫度控制，則面臨著三個問題：

問題一，燃燒比控制燃料的燃燒效率；

問題二，燃料的用量控制爐體溫度，控制熱解效率；

問題三，快速熱解的原料不同所需要達到的溫度范圍也不同。

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)。簡而言之，快速熱解爐的溫度控制需要滿足兩個平衡條件：1、燃料流量乘以空燃比等于所要空氣流量(例如：天然氣的空燃比是10：1)；2、熱解需要熱量加上熱解爐自身損耗的熱量等于燃料燃燒提供的熱量。

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?？傊诳焖贌峤鉅t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

現(xiàn)有技術(shù)一般要人工設(shè)定目標(biāo)溫度，通過調(diào)節(jié)燃?xì)獾牧髁亢椭伎諝獾牧髁窟_到設(shè)定目標(biāo)溫度，或者需要人工設(shè)定燃?xì)夂涂諝饬髁空{(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)溫度控制。

然而，其缺點在于，眾所周知，尤其是本領(lǐng)域技術(shù)人員，快速熱解不同的煤種對溫度的要求也不盡相同，這就需要操作人員積累大量的經(jīng)驗，熱解爐溫度與燃料用量比例及助燃空氣用量，如果調(diào)節(jié)不合適會使熱解反應(yīng)處在不合適的狀態(tài)，熱解爐燃料用量比例過高或過低都是不利的，造成燃料的浪費或者由于溫度達不到造成快速熱解的不充分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對蓄熱式輻射管快速熱解爐溫度控制的要求，提供一種既滿足快速熱解的需要，又不會造成燃料的浪費的溫度控制方法。

本發(fā)明提供一種蓄熱式輻射管快速熱解爐的溫度控制方法，包括以下步驟：

1)在所述快速熱解爐的爐體內(nèi)設(shè)置溫度分區(qū)，每個所述溫度分區(qū)內(nèi)設(shè)置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；

2)在蓄熱式輻射管內(nèi)設(shè)置輻射管測溫?zé)犭娕?，測量所述溫度分區(qū)的爐體溫度；

3)通過輸入輸出模塊，將爐體的溫度信號傳給可編程邏輯控制器，然后所述可編程邏輯控制器執(zhí)行控制程序進行計算與判斷，判斷所述熱解爐的工作狀態(tài)為升溫階段或工作階段，設(shè)定目標(biāo)溫度并生成相應(yīng)的控制指令，自動控制所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥和所述空氣調(diào)節(jié)閥的開度，進而調(diào)節(jié)溫度。

具體地，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可編程邏輯控制器，然后所述可編程邏輯控制器執(zhí)行控制程序進行計算與判斷，生成相應(yīng)的控制指令，控制所述煙氣調(diào)節(jié)閥的開度。

更具體地，所述可編程邏輯控制器連接人機操作界面，該人機操作截面接收所述溫度和/或煙氣壓力的信號，并顯示所述快速熱解爐的工作狀態(tài)。

進一步地，利用所述人機操作界面直接編輯指令，發(fā)送給所述可編程邏輯控制器來調(diào)節(jié)所述快速熱解爐的溫度。

優(yōu)選地，所述可編程邏輯控制器根據(jù)PID調(diào)節(jié)及雙交叉限幅控制理論設(shè)定燃?xì)饬髁縁_{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+0.05)×F_空氣×α，Min＝(1-0.05)×F_空氣×α]，其中，

F_{燃?xì)庠O(shè)定}為設(shè)定燃?xì)饬髁?，F(xiàn)_空氣為空氣流量，α為空燃比。

優(yōu)選地，所述可編程邏輯控制器根據(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+0.05)×F_{燃?xì)?/sub>/α，Min＝(1-0.05)×F燃?xì)?/sub>/α]，其中，}

F_{空氣設(shè)定}為設(shè)定空氣流量，F(xiàn)_{燃?xì)?/sub>為燃?xì)饬髁?，α為空燃比?/p>}

優(yōu)選地，在所述溫度控制分區(qū)內(nèi)，設(shè)置多個蓄熱式輻射管，其中，每個所述輻射管上設(shè)置單獨的熱電偶，測量所述輻射管的溫度，并通過所述輸入輸出模塊將溫度信號傳給所述可編程邏輯控制器。

優(yōu)選地，通過所述輸入輸出模塊，所述可編程邏輯控制器接收所述輻射管的換向信號，并及時控制所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥、所述空氣調(diào)節(jié)閥和/或所述煙氣調(diào)節(jié)閥的開度。

特別地，通過所述輸入輸出模塊，所述可編程邏輯控制器接收與所述熱解爐相連的螺旋進料機的進料螺旋信號，所述可編程邏輯控制器根據(jù)進料量調(diào)節(jié)溫度。

此外，所述控制方法還能夠手動實現(xiàn)溫度控制，根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)溫度，依次手動調(diào)節(jié)所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥、空氣調(diào)節(jié)閥和/或煙氣調(diào)節(jié)閥的開度。

本發(fā)明的方法針對蓄熱式輻射管快速熱解爐溫度控制的要求而提出，一方面滿足了快速熱解的需要，另一方面又不會造成燃料的浪費。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。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的溫度控制方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明相關(guān)裝置的布置示意圖。

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。

本發(fā)明所述的蓄熱式輻射管快速熱解爐包含四個溫度控制區(qū)，但每個區(qū)的工作原理是相同的，我們僅以一區(qū)的溫度控制為例詳細(xì)介紹本發(fā)明。如圖2所示，每個分區(qū)內(nèi)包含多個蓄熱式輻射管(反應(yīng)區(qū)輻射管)，每一個所述溫度控制區(qū)設(shè)有輻射管測溫電偶測量溫度、爐體測溫?zé)犭娕?，一個煙氣壓力傳感器和一個控制向該溫度控制區(qū)提供燃?xì)獾娜細(xì)庹{(diào)節(jié)閥，一個控制向該溫度控制區(qū)提供空氣的空氣調(diào)節(jié)閥和一個控制煙氣壓力的煙氣調(diào)節(jié)閥。每根輻射管上都有單獨的熱電偶測量溫度，保證所有的輻射管構(gòu)成的溫度場處在最合理的范圍內(nèi)，爐體測溫?zé)犭娕加糜跍y量爐體的溫度，以得到更多的數(shù)據(jù)，進而保證溫度控制更精確。

如圖2所示，外部信號接入：進料螺旋信號的接入，保證此部分根據(jù)螺旋進料機的進料量來調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的溫度，輻射管換向信號的接入，保證換向?qū)е碌牧髁?、壓力變化不會影響到輻射管各調(diào)節(jié)閥。

如圖1和2所示，本發(fā)明提供一種蓄熱式輻射管快速熱解爐的溫度控制方法，包括以下步驟：

1)在所述快速熱解爐的爐體內(nèi)設(shè)置溫度分區(qū)，每個所述溫度分區(qū)內(nèi)設(shè)置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；

2)在蓄熱式輻射管內(nèi)設(shè)置輻射管測溫?zé)犭娕?，測量所述溫度分區(qū)的爐體溫度；

3)通過輸入輸出模塊，將爐體的溫度信號傳給可編程邏輯控制器，然后所述可編程邏輯控制器執(zhí)行控制程序進行計算與判斷，判斷所述熱解爐的工作狀態(tài)為升溫階段或工作階段，設(shè)定目標(biāo)溫度并生成相應(yīng)的控制指令，自動控制所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥和所述空氣調(diào)節(jié)閥的開度，進而調(diào)節(jié)溫度。

如圖1所示，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可編程邏輯控制器，然后所述可編程邏輯控制器執(zhí)行控制程序進行計算與判斷，生成相應(yīng)的控制指令，控制所述煙氣調(diào)節(jié)閥的開度。

所述可編程邏輯控制器連接人機操作界面，該人機操作截面接收所述溫度和/或煙氣壓力的信號，并顯示所述快速熱解爐的工作狀態(tài)。

利用所述人機操作界面直接編輯指令，發(fā)送給所述可編程邏輯控制器來調(diào)節(jié)所述快速熱解爐的溫度。

如圖2所示，在所述溫度控制分區(qū)內(nèi)，設(shè)置多個蓄熱式輻射管，其中，每個所述輻射管上設(shè)置單獨的熱電偶，測量所述輻射管的溫度，并通過所述輸入輸出模塊將溫度信號傳給所述可編程邏輯控制器。

如圖1和2所示，通過所述輸入輸出模塊，所述可編程邏輯控制器接收所述輻射管的換向信號，并及時控制所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥、所述空氣調(diào)節(jié)閥和/或所述煙氣調(diào)節(jié)閥的開度。

如圖2所示，通過所述輸入輸出模塊，所述可編程邏輯控制器接收與所述熱解爐相連的螺旋進料機的進料螺旋信號，所述可編程邏輯控制器根據(jù)進料量調(diào)節(jié)溫度。

如圖1所示，所述可編程邏輯控制器根據(jù)PID調(diào)節(jié)及雙交叉限幅控制理論設(shè)定燃?xì)饬髁縁_{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+0.05)×F_空氣×α，Min＝(1-0.05)×F_空氣×α]，其中，

F_{燃?xì)庠O(shè)定}為設(shè)定燃?xì)饬髁?，F(xiàn)_空氣為空氣流量，α為空燃比。

如圖1所示，所述可編程邏輯控制器根據(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+0.05)×F_{燃?xì)?/sub>/α，Min＝(1-0.05)×F燃?xì)?/sub>/α]，其中，}

F_{空氣設(shè)定}為設(shè)定空氣流量，F(xiàn)_{燃?xì)?/sub>為燃?xì)饬髁?，α為空燃比?/p>}

根據(jù)目標(biāo)溫度，通過模糊計算得出調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁?，通過PID的調(diào)節(jié)可以有效防止波動的影響，同時進行雙交叉限幅控制理論，使燃?xì)饬髁康脑O(shè)定F_{燃?xì)庠O(shè)定}∈(Min,Max),[Max＝(1+0.05)×F_空氣×α，Min＝(1-0.05)×F_空氣×α],其中，F(xiàn)_{燃?xì)庠O(shè)定}為設(shè)定燃?xì)饬髁?，F(xiàn)_空氣為空氣流量，α為空燃比。

根據(jù)燃?xì)獾牧髁亢驮O(shè)定的空燃比調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥的開度，亦是通過PID調(diào)節(jié)，同時進行雙交叉限幅控制理論，使空氣流量的設(shè)定F_{空氣設(shè)定}∈(Min,Max),[Max＝(1+0.05)×F_{燃?xì)?/sub>/α，Min＝(1-0.05)×F燃?xì)?/sub>/α]；其中，F(xiàn)空氣設(shè)定為設(shè)定空氣流量，F(xiàn)燃?xì)?/sub>為燃?xì)饬髁?，α為空燃比煙氣調(diào)節(jié)閥相對獨立，根據(jù)煙氣管道的壓力，保證輻射管內(nèi)的燃燒狀態(tài)處在最佳的狀態(tài)。進而實現(xiàn)溫度的精確控制。}

以上為自動控制，即控制閥完全處在自動控制條件下，如圖1和2所示，首先對快速熱解爐所處的階段進行判斷。如果判斷為升溫階段，則設(shè)定溫度是根據(jù)爐體設(shè)定好的升溫曲線，隨著時間而不斷提升設(shè)定溫度，如果是工作階段，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，此時燃?xì)饬繎?yīng)和進料量呈線性關(guān)系，目標(biāo)溫度的設(shè)定應(yīng)該根據(jù)進料螺旋的速度來設(shè)定熱解爐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。不同分區(qū)可以根據(jù)工藝需求設(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)。

此外，如圖1和2所示，所述控制方法還能夠手動實現(xiàn)溫度控制，根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)溫度，依次手動調(diào)節(jié)所述燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥、空氣調(diào)節(jié)閥和/或煙氣調(diào)節(jié)閥的開度，使各區(qū)溫度控制在合理范圍內(nèi)，空燃比配置較佳，煙氣管壓力處在合理范圍內(nèi)。例如利用所述人機操作界面直接編輯指令，發(fā)送給所述可編程邏輯控制器來調(diào)節(jié)所述快速熱解爐的溫度。

手動控制與自動控制相結(jié)合，大大提高了本發(fā)明所述的溫度控制方法的實用性，便于更好地應(yīng)對突發(fā)情況。

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。