專利名稱：一種用于流化床式生物質(zhì)快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于流化床式生物質(zhì)快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，屬于能源化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的日趨匱乏以及過度利用所導(dǎo)致的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，開發(fā)利用綠色能源、綠色化工原料、生態(tài)環(huán)境材料、綠色加工技術(shù)，實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為世界各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略。我國林木生物質(zhì)資源豐富，儲量大，能量密度高，是實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的理想生物質(zhì)資源?？焖贌峤饧夹g(shù)可以將低能量密度的木質(zhì)生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為高品位的生物油和其他能源產(chǎn)品，以制取燃料或化工產(chǎn)品，被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ纳镔|(zhì)能利用技術(shù)之一。快速熱解液化是指生物質(zhì)處于無氧或少量有限供氧的環(huán)境中，在中等反應(yīng)溫度 (475-625°C)、高升溫速率(IO3-IO5oC /s)和極短氣相停留時間(小于k)的條件下，將其直接加熱分解，然后使中間液態(tài)產(chǎn)物分子在進一步斷裂生成小分子氣體之前被快速冷凝， 從而得到高產(chǎn)量生物油、炭和清潔燃?xì)?不可冷凝氣體)的過程。生物質(zhì)快速熱解所得的產(chǎn)物具有廣泛的用途，生物油是一種主要含有水分和復(fù)雜含氧有機物的混合物，不僅可以作為燃料使用，而且還可以直接或提煉和精制成化工原料作為化石能源的替代物；熱解炭可作為冶金工業(yè)的表面助熔化劑、滲碳劑和活性炭的良好原料；不凝結(jié)氣體可作為清潔燃?xì)猓?用作民用或者工業(yè)用燃?xì)狻Ｄ壳?，快速熱解設(shè)備的類型較多，依據(jù)主反應(yīng)器內(nèi)的傳熱傳質(zhì)原理可以分為噴動床、流化床、旋轉(zhuǎn)錐、循環(huán)流化床、引流床、燒蝕反應(yīng)器、真空移動床等。這些設(shè)備類型中，流化床式快速熱解裝置是在國內(nèi)外研究較早、較多的反應(yīng)器類型，具有結(jié)構(gòu)簡單、處理量大、 物料適用范圍廣等優(yōu)點，被認(rèn)為具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。然而，直到目前為止，流化床式快速熱解技術(shù)仍沒有獲得大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，其中的一個重要原因就是設(shè)備的設(shè)計和運行問題，尤其是監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)性能的好壞，在很大程度上影響著生物質(zhì)快速熱解液化反應(yīng)過程的能耗，決定著產(chǎn)物的分布和性能，是生物質(zhì)快速熱解液化技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。目前，對于流化床式快速熱解設(shè)備而言，在控制方面存在的主要問題是溫度、壓力和流量等參數(shù)的控制不夠精準(zhǔn)，控制系統(tǒng)的操作界面不夠人性化，未實現(xiàn)副產(chǎn)物的自循環(huán)回收再利用等。這些問題阻礙了流化床式快速熱解技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，已經(jīng)成為一個擺在生物質(zhì)能源工作者面前的科技難題。而且，對于這些問題的解決方案，在國內(nèi)外鮮見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前流化床式快速熱解設(shè)備運行過程中存在的監(jiān)控方面問題，提出一種用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，以解決目前存在的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括溫度、壓力及流量三方面的監(jiān)測與控制。在溫度監(jiān)控方面，通過對反應(yīng)器的分段控制，實現(xiàn)快速熱解過程中精準(zhǔn)的中等溫度控制(約為 475-625°C )；在壓力監(jiān)控方面，通過對反應(yīng)器進出口壓差以及反應(yīng)器中段壓力大小的監(jiān)測與調(diào)節(jié)，保證其反應(yīng)器內(nèi)具有合理的流化狀態(tài)；在流量監(jiān)控，通過對不凝結(jié)氣體的分流控制及自循環(huán)利用，實現(xiàn)節(jié)能減排的有益效果。本發(fā)明提出的用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)具體由數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳導(dǎo)裝置、計算機監(jiān)控裝置、執(zhí)行機構(gòu)等四部分構(gòu)成。1.數(shù)據(jù)采集裝置是對設(shè)備中各處流量、壓力、溫度參數(shù)的測量和采集，主要包括流量計、熱電偶、濕度計、壓力計等。2.數(shù)據(jù)傳導(dǎo)裝置是將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的信息轉(zhuǎn)換為可傳導(dǎo)信號后傳給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電阻式溫度傳感器、電阻式流量(速度)傳感器、數(shù)字式壓力傳感器等。3.計算機監(jiān)控裝置主要對將接受到的信號顯示到計算機上，具有數(shù)據(jù)顯示、記錄和存儲的功能，同時具有一定的參數(shù)控制和調(diào)節(jié)作用，監(jiān)控軟件采用Visual Basic(VB)語 H開發(fā)。4.執(zhí)行機構(gòu)是將計算機系統(tǒng)軟件顯示出來的反饋信號執(zhí)行的機構(gòu)，包括自動執(zhí)行機構(gòu)和手動執(zhí)行機構(gòu)，前者如流量閥、接觸調(diào)壓器等，后者如可控硅整流器、電磁流量閥等。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有的優(yōu)點及突出性進步在于有效地提高了反應(yīng)過程中溫度、壓力和流量等參數(shù)的控制精度，實現(xiàn)了副產(chǎn)物的自循環(huán)回收再利用，一定程度上降低了熱解過程中能耗，使得流化床式快速熱解設(shè)備的生產(chǎn)運行連續(xù)穩(wěn)定，操作方便、人性化，提高了主產(chǎn)物——生物油的產(chǎn)率，具有節(jié)能減排的有益效果。


附圖為本發(fā)明的用于流化床式生物質(zhì)快速熱解液化設(shè)備的控制系統(tǒng)流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及實施方式作進一步的描述。實施例1 在^g/h的流化床式快速熱解設(shè)備上快速熱解處理楊木木材(含水率為10%，粒徑為0.45-0. 9mm)以制取生物油。依次開啟數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳導(dǎo)裝置、計算機監(jiān)控裝置(監(jiān)控軟件)、執(zhí)行機構(gòu)，設(shè)置目標(biāo)控制溫度為565°C，目標(biāo)氣體流量為6m3/h， 目標(biāo)壓力1.0X IO5帕。通過進料器將楊木木粉加入到反應(yīng)器內(nèi)部，之后監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集、傳導(dǎo)、反饋、執(zhí)行等全自動及部分半自動控制動作，將上述條件的波動范圍控制在一定程度內(nèi)，即溫度為565士 10°C，氣體流量為6士0.4m3/h，壓力(1. 0士0. 1) X IO5帕。待物料處理完畢、運行結(jié)束時，可得楊木生物油產(chǎn)率為65%、熱解炭產(chǎn)率為20%、不凝結(jié)氣體為 15%。實施例2 在10kg/h的流化床式快速熱解設(shè)備上快速熱解處理棉花秸稈(含水率為7%，粒徑為0. 2-0. 45mm)以制取生物油。依次開啟數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳導(dǎo)裝置、計算機監(jiān)控裝置(監(jiān)控軟件)、執(zhí)行機構(gòu)，設(shè)置目標(biāo)控制溫度為535°C，目標(biāo)氣體流量為9m3/h，目標(biāo)壓力0. 9X IO5帕。通過進料器將棉花秸稈粉末加入到反應(yīng)器內(nèi)部，之后監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集、傳導(dǎo)、反饋、執(zhí)行等全自動及部分半自動控制動作，將上述條件的波動范圍控制在一定程度內(nèi)，即溫度為535士 15°C，氣體流量為9士0.6m3/h，壓力為(0. 9士0. 08) X IO5帕。待物料處理完畢、運行結(jié)束時，可得棉花秸稈生物油產(chǎn)率為58%、熱解炭產(chǎn)率為22%、不凝結(jié)氣體為20%。
權(quán)利要求
1.一種用于流化床式生物質(zhì)快速熱解設(shè)備的控制系統(tǒng)，其技術(shù)方案主要包括溫度、壓力及流量三方面的監(jiān)測與控制。在溫度監(jiān)控方面，通過對反應(yīng)器的分段控制，實現(xiàn)快速熱解過程中精準(zhǔn)的中等溫度控制(約為475-625°C)；在壓力監(jiān)控方面，通過對反應(yīng)器進出口壓差以及反應(yīng)器中斷壓力大小的監(jiān)測與調(diào)節(jié)，保證其反應(yīng)器內(nèi)具有合理的流化狀態(tài)；在流量監(jiān)控方面，通過對不凝結(jié)氣體的分流控制及自循環(huán)利用，實現(xiàn)節(jié)能減排的有益效果。
2.如權(quán)利要求1所述的用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，具體由數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳導(dǎo)裝置、計算機監(jiān)控裝置、執(zhí)行機構(gòu)四部分構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)采集裝置包括流量計、熱電偶、濕度計、壓力計。
4.如權(quán)利要求1所述的用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)傳導(dǎo)裝置包括電阻式溫度傳感器、電阻式流量(速度)傳感器、數(shù)字式壓力傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，其中計算機監(jiān)控裝置的控制軟件采用Visual Basic(VB)語言編寫，具有數(shù)據(jù)顯示、記錄、存儲、參數(shù)控制和調(diào)節(jié)作用。
6.如權(quán)利要求1所述的用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，其中執(zhí)行機構(gòu)包括自動執(zhí)行機構(gòu)和手動執(zhí)行機構(gòu)，自動執(zhí)行機構(gòu)包括流量閥、接觸調(diào)壓器，手動執(zhí)行機構(gòu)包括可控硅整流器、電磁流量閥。
全文摘要
一種用于流化床式生物質(zhì)快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)本發(fā)明公開了一種用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括溫度、壓力及流量三方面的監(jiān)測與控制。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括對反應(yīng)器的分段控制、對反應(yīng)器進出口壓差以及反應(yīng)器中段壓力大小的監(jiān)測與調(diào)節(jié)、對不凝結(jié)氣體的分流控制及自循環(huán)利用等。本發(fā)明提出的用于流化床式快速熱解設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)具體由數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳導(dǎo)裝置、計算機監(jiān)控裝置、執(zhí)行機構(gòu)四部分構(gòu)成。本發(fā)明有效地提高了反應(yīng)過程中溫度、壓力和流量等參數(shù)的控制精度，實現(xiàn)了副產(chǎn)物的自循環(huán)回收再利用，一定程度上降低了熱解過程中能耗，使得流化床式快速熱解設(shè)備的生產(chǎn)運行連續(xù)穩(wěn)定，操作方便、人性化。
文檔編號C10B53/02GK102191069SQ201010127850
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者任學(xué)勇, 佟立成, 司慧, 常建民, 王立昌, 王鵬起, 茍進勝 申請人:北京林業(yè)大學(xué)