一种固体热载体炉双燃料负荷平稳切换的控制系统的制作方法

本发明属于垃圾热解技术领域，具体涉及一种固体热载体炉双燃料负荷平稳切换的控制系统。

背景技术：

垃圾热解气化技术的无二次污染排放和垃圾资源化利用优势，相对于大型的填埋场、焚烧厂等垃圾处理设施来说，其环境和社会影响小，可以弱化政府运输和选地的困难，政府引导更为高效便利，更能够及时彻底解决城市生活垃圾处理问题，因而垃圾热解气化技术有望成为替代垃圾焚烧的新的技术方向。

固体热载体炉使用辅助燃料将热载体加热后，通过高温烟气携带到热解单元中，高温的热载体与垃圾直接接触，垃圾在高温环境中逐渐的热解气化，生成热解气，热解气通过净化装置后，成为了洁净的可燃气。

热解气在产气量稳定的情况下，可以接入固体热载体炉燃烧，作为热源来替换辅助燃料。在垃圾进料有短时故障的情况下，要重新使用辅助燃料替换热解气。燃料切换过程中要求固体热载体炉的热负荷稳定，热载体的温度变化不影响系统流程中的热解过程。

通常的燃料切换时，工艺流程中两种或多种燃料的种类是基本固定，热值也是基本固定的，可以采用固定燃料流量的方式来进行切换。在每种燃料管路都设计有调节阀和流量计，通过调节燃料的流量，来保证燃烧的整体负荷基本稳定。这种调整方式是基于燃料热值是基本稳定的工况。

在垃圾热解的流程中，因为垃圾的组分和热值是变化的，导致了热解产物的热解气热值是变化的，而且辅助燃料的种类是不确定的，常规的切换控制系统无法满足控制需求，因此在进行燃料切换的过程中要充分考虑热解气热值变化对整个切换过程的影响。

技术实现要素：

本发明提供一种固体热载体炉双燃料负荷平稳切换的控制系统，以满足上述需求。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种固体热载体炉双燃料负荷平稳切换的控制系统，包括控制器、与控制器连接的长明灯流量计、超声波流量计a、超声波流量计b、长明灯气动切断球阀、气动切断球阀阀组a、气动切断球阀阀组b、气动调节阀a、气动调节阀b、压力变送器a、压力变送器b、在线热值仪a、在线热值仪b、火焰检测器；燃烧器设计有独立的长明灯燃气枪、辅助燃料燃气枪和主燃料燃气枪，并对应各自独立的管路；燃烧器长明灯燃气枪通过长明灯管路依次连接有手动双球阀、长明灯流量计和长明灯气动切断球阀；燃烧器辅助燃料燃气枪通过辅助燃料管路依次连接有在线热值仪a、手动双球阀、压力变送器a1、超声波流量计a、气动切断球阀阀组a；气动调节阀a和压力变送器b2；燃烧器主燃料燃气枪通过主燃料管路依次连接有在线热值仪b、手动双球阀、压力变送器b1超声波流量计b、气动切断球阀阀组b；气动调节阀b和压力变送器b2；当前使用的燃料管路上的手动双球阀、气动切断球阀阀组和气动调节阀均处于打开状态，另一路燃料管路的手动双球阀、气动切断球阀阀组和气动调节阀处于关闭状态；燃烧器上设计有三台火检检测器，用于检测长明灯火焰、辅助燃料火焰和热解气火焰。

所述的在线热值仪在切换过程中连续测量两种燃料的热值，保证燃料更替过程中进入燃烧器的燃料总热值平稳。

所述控制器在控制画面上设置有供燃料切换用的模式选择开关。

所述的手动双球阀、气动切断球阀阀组都配置有阀门开关位置检测开关。

所述的火焰检测器为红外&紫外双模火检，切换过程中三台火焰检测器中只要有两台有检测信号就可以，这样既保证了切换的稳定性同时兼顾了安全性。

所述的超声波流量计为非接触式流量仪表，有效避免了热解气中易含焦油等杂质对流量测量的影响。

所述的长明灯管路为天然气管路，辅助燃料管路为天然气管路，主燃料管路为热解气管路。

本发明所取得的有益效果为：

本控制系统由超声波流量计、在线热值仪、压力变送器、气动切断阀组、调节阀和火焰检测器构成，控制系统通过燃气管路连接到燃烧器上，来实现双燃料的切换。

将辅助燃料和热解气的热值进行折算，辅助燃料切换为热解气过程中，通过调节辅助燃料气动调节阀开度逐渐减小辅助燃料流量，同时通过调节热解气气动调节阀逐渐增大折算后对应的热解气流量，同样的方法适用于热解气切换辅助燃料的过程，使得进入燃烧器的燃料燃烧热值基本处于一个稳定的状态，固体热载体炉内温度稳定，同时长明灯的存在保证了切换过程中两种燃料的火焰的稳定，很好的实现了双燃料的稳定切换。

辅助燃料作为装置启动初期的热源燃料，通过辅助燃料管线经过稳压后，通过在线热值仪、压力变送器、超声波流量计、气动切断球阀和气动调节阀等仪表阀门引入固体热载体炉。热解气经过净化、增压和稳压后，通过热解气管线的在线热值仪、压力变送器、超声波流量计、气动切断球阀和气动调节阀等仪表阀门引入固体热载体炉。燃烧器设计有独立的长明灯燃气枪、辅助燃料燃气枪和热解气燃气枪，这种独立的设计结构有利于燃烧的稳定和切换的稳定。燃烧器配有三台红外&紫外双模火检，用于检测长明灯火焰、辅助燃料火焰和热解气火焰，采用三取二的方式提高了火焰检测的可靠性，有利于提高切换过程中火焰检测的稳定性。

本技术流程中，热解气替代辅助燃料过程中要求固体热载体炉的热负荷稳定，针对这一控制目的，设计燃料切换方式如下：

a保持长明灯持续燃烧；

b逐渐减小辅助燃料进入炉内的量，同时逐渐增加热解气进入炉内的流量；

c辅助燃料降低至能稳定燃烧的最小量，切断辅助燃料，同时增大热解气的流量，保持燃烧的稳定；

d垃圾进料短期故障情况下，使用同样的方法将热解气切换为辅助燃料；

附图说明

图1为固体热载体炉双燃料负荷平稳切换的控制系统结构图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述固体热载体炉双燃料负荷平稳切换的控制系统包括控制器、和与控制器连接的长明灯流量计、超声波流量计a、超声波流量计b、长明灯气动切断球阀阀、气动切断球阀阀组a、气动切断球阀阀组b、气动调节阀a、气动调节阀b、压力变送器a、压力变送器b、在线热值仪a、在线热值仪b。

燃烧器设计有独立的长明灯燃气枪、辅助燃料燃气枪和热解气枪，并分别连接独立的燃气管路。长明灯燃气枪通过长明灯管路依次连接有长明灯流量计和长明灯气动切断球阀；燃烧器辅助燃料燃气枪通过辅助燃料管路依次连接有在线热值仪a、压力变送器a1、超声波流量计a、气动切断球阀阀组a(双切断阀加放空阀的阀组型式)、气动调节阀a和压力变送器a2；燃烧器热解气枪通过热解气管路依次连接有压力变送器b1、在线热值仪b、超声波流量计b、气动切断球阀阀组b(双切断阀加放空阀的阀组型式)、气动调节阀b和压力变送器b2。

控制方法如下：

通过辅助燃料和热解气热值进行流量折算，通过各自管路上的流量计和调节阀，在满足切换条件的前提下，通过控制画面上的天然气切辅助燃料或辅助燃料切天然气选择开关，自动完成双燃料的切换过程，整个过程保证了固体热载体炉的燃料热值基本稳定，即负荷基本稳定的情况下，完成双燃料切换。假定辅助燃料为天然气，以天然气切换为热解气过程为例进行说明。

a为了保证燃料切换过程中的燃烧稳定，控制器发出指令打开长明灯切断阀，点燃长明灯气枪，长明灯流量计用于监测长明灯耗气量；

b天然气压力变送器a1测量值在正常范围内(无高低报警)，通过在线热值仪测得热值c1，天然气对应最小可燃烧燃料量famin，最小气量要满足压力变送器a2测量值在联锁值以上；

c控制器发出指令打开气动切断球阀阀组a，并将气动调节阀a开至适当开度，通过长明灯将天然气气枪引燃，超声波流量计a用于监测天然气耗气量。超声波流量计a和气动调节阀a构成pid调节回路，调整天然气的流量fa以满足燃烧器的热负荷要求；

d固体热载体炉使用天然气作为燃料，通过升温和进料等工艺操作后，产生热解气。热解气经过净化、增压和稳压后，压力变送器b1测量值在正常范围内(无高低报警)，通过在线热值仪测得热值c2，热解气对应最小可燃烧气量fbmin，最小气量要满足压力变送器b2测量值在联锁值以上；

e在控制画面上切换模式开关选择“天然气切热解气”，然后按下开始切换按钮。控制器发出指令打开气动切断球阀阀组b，并将气动调节阀b开至适当开度，在最小热解气量fbmin工况下通过长明灯将热解气气枪引燃，超声波流量计b用于监测热解气耗气量。超声波流量计b和气动调节阀b构成pid调节回路。根据热值折算要减少对应热量的天然气，减少的天然气的量为fan＝c2/c1*fbmin，此时在自动调节状态的天然气调节回路fica的设定值fasp相应减少fan，控制器接收到天然气调节回路减少气量的信号，经过pid运算后，给调节阀a发出信号，减小调节阀a的开度；

f热解气流量调节回路ficb同样设定自动状态，经过间隔时间t后，ficb的设定值fbsp在初始值fbmin的基础上增加fbx，相应的减少天然气量的设定值，减少量为fax＝c2/c1*fbx；

g循环执行步骤f，直到fasp小于famin，此时fbsp的设定值直接增加fbn＝c1/c2*famin，同时控制器发出指令关闭切断阀a切断天然气。

以上过程为完整的天然气切换到热解气的过程。

一种固体热载体炉双燃料负荷平稳切换的控制系统，包括控制器、与控制器连接的长明灯流量计、超声波流量计a、超声波流量计b、长明灯气动切断球阀、气动切断球阀阀组a、气动切断球阀阀组b、气动调节阀a、气动调节阀b、压力变送器a、压力变送器b、在线热值仪a、在线热值仪b、火焰检测器。燃烧器设计有独立的长明灯燃气枪、辅助燃料燃气枪和主燃料燃气枪，并对应各自独立的管路。燃烧器长明灯燃气枪通过长明灯管路依次连接有手动双球阀、长明灯流量计和长明灯气动切断球阀。燃烧器辅助燃料燃气枪通过辅助燃料管路依次连接有在线热值仪a、手动双球阀、压力变送器a1、超声波流量计a、气动切断球阀阀组a(双气动切断球阀加放空气动切断球阀的阀组构成)、气动调节阀a和压力变送器b2。燃烧器主燃料燃气枪通过主燃料管路依次连接有在线热值仪b、手动双球阀、压力变送器b1超声波流量计b、气动切断球阀阀组b(双气动切断球阀加放空气动切断球阀的阀组构成)、气动调节阀b和压力变送器b2。当前使用的燃料管路上的手动双球阀、气动切断球阀阀组和气动调节阀均处于打开状态，另一路燃料管路的手动双球阀、气动切断球阀阀组和气动调节阀处于关闭状态。燃烧器上设计有三台火检检测器，用于检测长明灯火焰、辅助燃料火焰和热解气火焰。

所述的在线热值仪在切换过程中连续测量两种燃料的热值，保证燃料更替过程中进入燃烧器的燃料总热值平稳。

所述控制器在控制画面上设置有供燃料切换用的模式选择开关。

所述的手动双球阀、气动切断球阀阀组都配置有阀门开关位置检测开关。

所述的火焰检测器为红外&紫外双模火检，切换过程中三台火焰检测器中只要有两台有检测信号就可以，这样既保证了切换的稳定性同时兼顾了安全性。

所述的超声波流量计为非接触式流量仪表，有效避免了热解气中易含焦油等杂质对流量测量的影响。

所述的长明灯管路为天然气管路，辅助燃料管路为天然气管路，主燃料管路为热解气管路。