一种生物质炭化炉净化装置的自控调节系统的制作方法

1.本实用新型属于生物质净化技术领域，具体涉及一种生物质炭化炉净化装置的自控调节系统。


背景技术：

2.目前，生物质材料在我国产量极高，如何有效处理这种生物质材料是目前亟待解决的首要课题。
3.新型生物质炭化炉是根据国内相关市场要求开发设计，属于热解技术中的核心装备，对应生物质热裂解炭化技术的电气自动控制技术在生产应用过程中发挥极其重要的作用。
4.生物质热裂解技术的关键是要控制炉内压力的平衡稳定，保证进气量和出气量的精确平衡，但是，现有生物质炭化炉及净化装置的自动化程度不高，控制功能反应较慢并且不够精确，只能进行单一控制系统的调节，生产可靠性较差，这就需要研究一种控制方式先进可靠、满足工艺生产的自控调节系统。


技术实现要素：

5.针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种以选择控制理论为依据设计的应用于生物质炭化炉净化装置的自控调节系统。
6.为了达到上述目的，本实用新型公开的生物质炭化炉净化装置的自控调节系统，设置在生物质炭化净化系统中，包括采集单元、解析单元、控制单元、输出单元以及监测单元，其中：采集单元与解析单元的输入端电连接；控制单元与解析单元的输出端电连接；输出单元与控制单元电连接，包括上料系统、出料系统、气体输送系统、循环水系统、气体分析系统、罗茨风机以及自动报警系统；监测单元分别与解析单元和控制单元电连接。
7.进一步的，采集单元包括料位计、温度传感器、压力传感器、气体分析仪以及气体流量计。
8.进一步的，解析单元用于接收分析处理采集单元的参数数据，并将分析处理的结果传输给控制单元。
9.进一步的，控制单元根据解析单元分析处理的结果，对输出单元的各系统进行相应的控制。
10.进一步的，监测单元包括工控机、通讯适配器以及显示终端。
11.进一步的，控制单元为电气控制柜，电气控制柜包括手动控制和自动控制两种控制方式。
12.进一步的，控制单元根据解析单元对料位计的数据分析结果，通过上料系统和出料系统对炭化炉内的料位进行控制。
13.进一步的，控制单元根据解析单元对气体分析仪和气体流量计的数据分析结果，通过气体分析系统对炭化炉内产生的气体成分进行判断，并通过气体输送系统对成分合格
的气体进行输送储存。
14.进一步的，控制单元根据解析单元对压力传感器的数据分析结果，通过炭化炉内的进气调节阀对罗茨风机进行控制。
15.进一步的，控制单元根据解析单元对温度传感器的数据分析结果，通过循环水系统对炭化炉内的温度进行控制。
16.本实用新型提供的一种生物质炭化炉净化装置的自控调节系统，具有以下有益效果：
17.1、本实用新型采用自动控制系统里的选择控制理论为依据进行设计，通过控制炭化炉进风调节阀的开度、控制罗茨风机的转速来保证炉内压力的平衡稳定，最终保证生物质炭化炉内压力为炭化工艺要求的稳定值，从而达到控制生物质炭化炉炉内温度稳定的目的，以及保证经过气体净化系统净化后的气体纯净合格，能够实现多系统的自动调节，自动化程度高，控制功能反应及时准确，生产过程稳定可靠。
18.2、本实用新型中上料系统可以自动向生物质炭化炉内装添生物质原料，实现对生物质炭化炉内原料料位的控制，实现了料位可控。
19.3、本实用新型能够实现合格气体的自动储存和不合格气体的自动放散，通过气体分析系统和气体输送系统控制气体管道阀门的开启关闭，达到自动输送合格指标的生物质燃气，从而大幅度降低了人工操作的工作量，提高了生产可靠性。
20.4、本实用新型根据生物质炭化炉运行时高温的特点设计循环水系统，用于设备降温冷却，可使生物质炭化炉长期运行。
21.5、本实用新型还具有现场工艺参数声光报警功能，从而快速反应设备生产线工作状态，对设备故障报告及时，全面保证设备的正常运行
22.6、本实用新型中包括自动控制和手动控制两种调节方式，在设备出现故障或需要对某台设备单独调节时，可转换为手动控制方式，这样使整个系统操作灵活，运行稳定。
附图说明
23.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
24.图1为本实用新型实施例生物质炭化炉净化装置的自控调节系统的示意图；
25.图2为本实用新型实施例生物质炭化炉净化装置的自控调节系统的原理图；
26.图3为本实用新型实施例生物质炭化净化系统示意图。
27.图中：1-生物质炭化炉、2-喷淋塔、3-除尘器、4-分离器、5-净化装置、6-罗茨风机、7-干燥器、8-储气罐、9-循环水池、10-冷却水池、11-电气控制柜。
具体实施方式
28.下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于
本实用新型的保护范围。
29.如图1-图2所示，本实用新型公开了一种生物质炭化炉净化装置的自控调节系统，设置在生物质炭化净化系统中，包括采集单元、解析单元、控制单元、输出单元以及监测单元，其中：采集单元与解析单元的输入端电连接；控制单元与解析单元的输出端电连接；输出单元与控制单元电连接，包括上料系统、出料系统、气体输送系统、循环水系统、气体分析系统、罗茨风机6以及自动报警系统；监测单元分别与解析单元和控制单元电连接。
30.具体的，本技术实施例公开的生物质炭化炉净化装置的自控调节系统主要设置在生物质炭化净化系统中，生物质炭化净化系统如图3所示，主要包括依次连接的生物质炭化炉1、喷淋塔2、除尘器3、分离器4、净化装置5、罗茨风机6、干燥器7以及储气罐8，生物质炭化炉1主要用于燃烧分解生物质炭，从而产生气体，产生的气体依次通过各装置得到干燥过滤以及净化，进入到储气罐8内储存，最终储气罐8内净化后的气体输送给用户，而本技术实施例通过设置在生物质炭化炉1内部和净化装置5内部的采集单元采集数据参数，然后通过解析单元分析处理采集到的参数数据，最后根据处理后的数据结果通过控制单元对输出单元的各系统进行调整，完成生物质炭化炉1和净化装置5生产过程中的自动化控制，用于生产过程控制及工艺参数采集、处理和调节，完善了生物质炭化炉1及净化装置5的生产工艺。
31.进一步的，采集单元包括料位计、温度传感器、压力传感器、气体分析仪以及气体流量计。采集单元用于实时检测生物质炭化炉1炉体内的料位、温度、压力、气体成分及含量、冷热风流量，以及经气体净化装置5在净化过程中及净化之后的气体温度、压力、流量等参数及气体成分参数，并将采集结果传送到解析单元。其中，料位计、温度传感器、压力传感器均设置在生物质炭化炉1的内部，料位计优选为接触式重锤料位计，温度传感器优选为接触式温度传感器，压力传感器优选为接触式应力传感器，气体流量计设置在生物质炭化炉1的空气进气口、出气管处以及罗茨风机6出口和储气罐8的进气口处，优选为接触式气体流量计，气体分析仪设置在气体净化装置5后部。
32.进一步的，解析单元用于接收分析处理采集单元的参数数据，并将分析处理的结果传输给控制单元。在解析单元中，可以通过plc控制器进行解析运算。解析单元根据温度传感器、压力传感器、料位计、气体流量计以及气体分析仪采集得到的料位、温度、压力、冷热风流量、生物质气流量以及气体成分含量进行数据解析处理，并将解析结果传输给控制单元。
33.进一步的，输出单元包括上料系统、出料系统、气体输送系统、循环水系统、气体分析系统、罗茨风机6以及自动报警系统。输出单元包括多个系统，通过对多个系统的调节，可以实现对生物质炭化炉1炉内环境和净化装置5整体状态的调节。
34.进一步的，控制单元根据解析单元分析处理的结果，对输出单元的各系统进行相应的控制。控制单元主要用于根据解析单元分析处理的结果，对输出单元的各系统进行整体调节或者局部调节。
35.进一步的，监测单元包括工控机、通讯适配器以及显示终端。监测单元用于采集解析单元的各种数据并在工控机中显示，根据工艺要求控制输出单元进行具体操作控制。其中，料位计、温度传感器、压力传感器以及气体分析数仪采集的数据均可以输出到监测单元上进行显示。
36.进一步的，控制单元为电气控制柜11，电气控制柜11包括手动控制和自动控制两
种控制方式。控制单元设置在电气控制柜11内，通过电气控制柜11对输出单元的各个系统进行调节，正常工作下，采用自动控制方式，可以提高生产效率，在设备出现故障或需要对某台设备单独调节时，可转换为手动控制方式，这样使整个系统操作灵活，运行稳定。
37.进一步的，控制单元根据解析单元对料位计的数据分析结果，通过上料系统和出料系统对炭化炉内的料位进行控制。
38.进一步的，控制单元根据解析单元对气体分析仪和气体流量计的数据分析结果，通过气体分析系统对炭化炉内产生的气体成分进行判断，并通过气体输送系统对成分合格的气体进行输送储存。
39.进一步的，控制单元根据解析单元对压力传感器的数据分析结果，通过炭化炉内的进气调节阀对罗茨风机6进行控制。
40.进一步的，控制单元根据解析单元对温度传感器的数据分析结果，通过循环水系统对炭化炉内的温度进行控制。
41.下面结合各个系统的调节过程，对本技术实施例公开的生物质炭化炉净化装置的自控调节系统进行具体的说明：
42.1、对生物质炭化炉1内原料料位调节
43.通过设置在生物质炭化炉1炉内的料位计检测生物质炭化炉1炉内原料料位，解析单元将实际料位与设定料位的下限值进行比较，当实际料位低于设定料位的下限值时，解析单元将此信息传输给电气控制柜11，电气控制柜11控制上料系统开始自动上料；当实际料位高于设定料位的上限值时，解析单元将此信息传输给电气控制柜11，电气控制柜11控制上料系统停止上料，其中，生物质炭化炉1炉内料位的上、下限值通过监测单元进行设置。
44.2、对气体分析输送的调节
45.当解析单元根据气体分析仪的分析结果分析得出经过气体净化装置5净化后的气体成分合格时，控制单元控制放散阀关闭、送气阀开启，使气体通过管道输送到储气罐8中储存；当解析单元根据气体分析仪的分析结果分析得出经过气体净化系统净化后的气体成分不合格时，控制单元控制放散阀开启、送气阀关闭，使不合格气体自动放散。
46.3、对罗茨风机6的调节
47.通过控制单元根据工艺控制输出单元进行具体操作控制，应用选择控制系统理论，可以通过对炉体进气调节阀的开度控制，实现对罗茨风机6的运行频率进行变频器控制调节，在实际使用中进气调节阀开口过大会使炉内压力上升过快引起脱火，进风调节阀开口过小会使炉内压力上升过慢引起回火，通过设定调节控制系统，当炉内压力上升过快时，输出信号减小，低选器选中较低的压力调节器，使进风调节阀关小阀门，通过调节器送出的风机控制器使罗茨风机6转速减小，使炉内压力上升变慢；当炉内压力上升过慢时，输出信号增加，开大进气调节阀，同时通过调节器送出的风机控制器使罗茨风机6转速提高，使炉内压力上升变快。
48.4、对循环水系统的调节
49.循环水系统包括循环水池9和冷却水池10，在生物质炭化炉1及净化装置5启动前应先预以启动，用于炉体和净化装置5的冷却降温、冲洗，在生物质炭化炉1及净化装置5停止之后炉体温度降温到常温状态后停止循环水系统的运行，控制生物质炭化炉1炉内氧化层气化温度在800-850℃，随时通过循环水系统进行冷却降温，保持炉体温度正常。
50.5、自动报警系统报警
51.自动报警系统主要包括自动声光报警器，当料位计、温度传感器、压力传感器和/或气体流量计检测到生物质炭化炉1体内的料位、温度、压力和/或冷风流量达到报警设定上限值或下限值时，控制单元会控制自动声光报警器进行声光报警，同时会通过监测单元进行画面报警。
52.此外，还可以根据实际情况对净化装置5进行调节，比如，当气体分析仪检测到气体含量成分超出合格范围时，解析单元控制输出单元增加循环水在净化系统中喷淋塔2的水喷淋量，降低单位体积内气体杂质含量，提高气体质量。又如，当净化系统末端的筛网净化器上的差压变送器检测差压信号超限报警时，应自动开启生物质气体反吹阀对筛网进行反吹，疏通筛网，保证气体管路畅通。
53.以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。