本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱解爐的溫度控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，快速熱解可以使含碳高分子迅速發(fā)生斷鍵反應(yīng)，從而抑制熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)，不但降低熱解過程中的燃氣和半焦產(chǎn)物，而且提高焦油產(chǎn)率。蓄熱式快速熱解爐采取蓄熱式輻射管作為加熱源實現(xiàn)對含碳有機物的快速熱解。其中，蓄熱式快速熱解爐的熱解區(qū)是由多層蓄熱式輻射管組成，且在爐本體高度方向上呈間隔分布，每層輻射管有多個，沿水平方向間隔分布，從而可以根據(jù)不同的工藝的要求形成一個或多個均勻的溫度場。

相關(guān)技術(shù)中，對于均勻溫度場的形成一般通過手動調(diào)節(jié)分區(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥開度大小來調(diào)整爐內(nèi)溫度，同時限定單根輻射管溫度的高低限，防止輻射管溫度過低或過高，燒壞輻射管以及造成爐內(nèi)溫度場不均勻的方法來實現(xiàn)一個或多個均勻的溫度場。

然而，在實際運行過程中，對爐內(nèi)達到精準的期望溫度的一個或多個均勻溫度場的要求比較難于實現(xiàn)，僅僅在相當大的溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)相對的均勻溫度場，并且單根輻射管溫度嚴重過高的現(xiàn)象也是時有發(fā)生。因此實際的爐溫控制不能很好的滿足工藝要求，且輻射管溫度長期嚴重過高影響其使用壽命，有待改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種熱解爐的溫度控制方法，該方法可以提高控制的靈活性，延長使用壽命。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種熱解爐的溫度控制裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種熱解爐的溫度控制方法，包括以下步驟：采集溫度場的當前溫度；根據(jù)所述溫度場的當前溫度和目標溫度進行比例、微分、積分控制，以確定輻射管替換值；根據(jù)所述輻射管替換值從輻射管數(shù)據(jù)庫中確定目標關(guān)斷輻射管，并開啟新的輻射管替換所述目標關(guān)斷輻射管。

本發(fā)明實施例的熱解爐的溫度控制方法，可以根據(jù)溫度場的當前溫度和目標溫度確定輻射管替換值，從而開啟新的輻射管替換目標關(guān)斷輻射管，實現(xiàn)動態(tài)控制關(guān)斷的輻射管個數(shù)的目的，進而始終保證溫度最高的幾個輻射管關(guān)閉，避免溫度過高影響輻射管的使用壽命，同時易于實現(xiàn)均勻的溫度場，更好地適應(yīng)工藝的要求，提高控制的靈活性，延長使用壽命，有效地保證熱解爐的可靠性，更好地滿足使用需求，簡單易實現(xiàn)。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述輻射管數(shù)據(jù)庫通過以下方式獲?。焊鶕?jù)所述溫度場中多個輻射管的每個輻射管的所處位置和當前溫度得到初始輻射管數(shù)據(jù)庫；對所述初始輻射管數(shù)據(jù)庫中每個輻射管的當前溫度進行排序，以得到所述輻射管數(shù)據(jù)庫。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)采集周期采集所述溫度場的當前溫度。

可選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述采集周期可以為每次所述溫度場的輻射管換向后的預(yù)設(shè)時間。

可選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述溫度場可以為多個。

為達到上述目的，本發(fā)明另一方面實施例提出了一種熱解爐的溫度控制裝置，采用上述的方法，其中，裝置包括：采集模塊，用于采集溫度場的當前溫度；確定模塊，用于根據(jù)所述溫度場的當前溫度和目標溫度進行比例、微分、積分控制，以確定輻射管替換值；控制模塊，用于根據(jù)所述輻射管替換值從輻射管數(shù)據(jù)庫中確定目標關(guān)斷輻射管，并開啟新的輻射管替換所述目標關(guān)斷輻射管。

本發(fā)明實施例的熱解爐的溫度控制裝置，可以根據(jù)溫度場的當前溫度和目標溫度確定輻射管替換值，從而開啟新的輻射管替換目標關(guān)斷輻射管，實現(xiàn)動態(tài)控制關(guān)斷的輻射管個數(shù)的目的，進而始終保證溫度最高的幾個輻射管關(guān)閉，避免溫度過高影響輻射管的使用壽命，同時易于實現(xiàn)均勻的溫度場，更好地適應(yīng)工藝的要求，提高控制的靈活性，延長使用壽命，有效地保證熱解爐的可靠性，更好地滿足使用需求，簡單易實現(xiàn)。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，還包括：獲取模塊，用于獲取所述輻射管數(shù)據(jù)庫，其中，所述輻射管數(shù)據(jù)庫通過以下方式獲取：根據(jù)所述溫度場中多個輻射管的每個輻射管的所處位置和當前溫度得到初始輻射管數(shù)據(jù)庫；對所述初始輻射管數(shù)據(jù)庫中每個輻射管的當前溫度進行排序，以得到所述輻射管數(shù)據(jù)庫。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述采集模塊還用于根據(jù)采集周期采集所述溫度場的當前溫度。

可選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述采集周期為每次所述溫度場的輻射管換向后的預(yù)設(shè)時間。

可選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述溫度場可以為多個。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解爐的溫度控制方法的流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的熱解爐的溫度控制方法的流程圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解爐的溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的熱解爐的溫度控制方法及裝置，首先將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的熱解爐的溫度控制方法。

圖1是本發(fā)明實施例的熱解爐的溫度控制方法的流程圖。

如圖1所示，該熱解爐的溫度控制方法包括以下步驟：

在步驟S101中，采集溫度場的當前溫度。

采集溫度場的當前溫度的方式有很多種，例如通過溫度傳感器檢測當前溫度，在此不作具體限制。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)采集周期采集溫度場的當前溫度?？蛇x地，在本發(fā)明的一個實施例中，采集周期可以為每次溫度場的輻射管換向后的預(yù)設(shè)時間。需要說明的是，預(yù)設(shè)時間可以根據(jù)實際情況進行設(shè)置，例如可根據(jù)工藝要求調(diào)整該時間。

可以理解的是，采集周期的取值時刻應(yīng)避開輻射管即將換向和剛剛換向的時刻，比如可以把取值時刻定在該輻射管完成最近一次換向動作后的20秒時刻，以避免控制輻射管關(guān)斷個數(shù)的過程擾亂輻射管換向的正常切換動作。

在步驟S102中，根據(jù)溫度場的當前溫度和目標溫度進行比例、微分、積分控制，以確定輻射管替換值。

可以理解的是，輻射管替換值即為控制關(guān)斷的輻射管個數(shù)，可以通過前溫度和目標溫度進行PID(proportion、integral、derivative，比例、積分、導數(shù))運算獲得(下面會進行詳細描述)，從而始終保證溫度最高的幾個輻射管關(guān)閉，避免溫度過高影響輻射管的使用壽命。

在步驟S103中，根據(jù)輻射管替換值從輻射管數(shù)據(jù)庫中確定目標關(guān)斷輻射管，并開啟新的輻射管替換目標關(guān)斷輻射管。

需要說明的是，輻射管數(shù)據(jù)的形式可以有很多種，下面將進行舉例描述。可選地，在本發(fā)明的一個實施例中，溫度場可以為多個，一個與多個實現(xiàn)方式類似，為減少冗余，在此不做詳細贅述。

其中，在本發(fā)明的一個實施例中，輻射管數(shù)據(jù)庫通過以下方式獲?。焊鶕?jù)溫度場中多個輻射管的每個輻射管的所處位置和當前溫度得到初始輻射管數(shù)據(jù)庫；對初始輻射管數(shù)據(jù)庫中每個輻射管的當前溫度進行排序，以得到輻射管數(shù)據(jù)庫。

舉例而言，首先定義蓄熱式輻射管名稱為對應(yīng)該輻射管的實際溫度為其中x＝1、2、3、…、m；y_x＝1、2、3、…、n。x為快速熱解爐沿爐本體高度方向上自上而下輻射管的層數(shù)，y_x為x層輻射管的個數(shù)。對于確定的爐體，對應(yīng)已知的x，則有確定的y值，即所有輻射管有一個確定的名稱。例如，為自上而下第2層第3個輻射管，為自上而下第2層第3個輻射管的溫度。

以3個均勻溫度場為例，對于確定的快速熱解爐，輻射管分布層數(shù)和每層的個數(shù)一定，但不限于以下設(shè)定的層數(shù)和每層的輻射管個數(shù)，僅是示意性的。具體地，設(shè)有x＝12，自上而下每層輻射管個數(shù)y₁＝8，y₂＝6，y₃＝8，y₄＝6，y₅＝8，y₆＝6，y₇＝8，y₈＝6，y₉＝8，y₁₀＝6，y₁₁＝8，y₁₂＝6。設(shè)x＝1、2、3、4的輻射管形成1區(qū)溫度場，x＝5、6、7、8的輻射管形成2區(qū)溫度場，x＝9、10、11、12的輻射管形成3區(qū)溫度場，三個區(qū)域?qū)?yīng)的當前溫度為T₁、T₂、T₃，而三個區(qū)的目標溫度分別為Tq₁、Tq₂、Tq₃。

進而以1區(qū)溫度場溫度控制為例，把1區(qū)的輻射管的溫度值按固定的順序存放入一維數(shù)組P[28]中，進而按數(shù)組內(nèi)元素數(shù)值的大小順序，由小到大進行排列，最后存放如新數(shù)組Q[28]中，得到輻射管數(shù)據(jù)庫。

進一步地，如圖2所示，把目標溫度如Tq₁和當前溫度T₁引入PID控制器，設(shè)置合適的比例、積分和微分等參數(shù)。設(shè)PID輸出值為T_out，限定PID控制器的輸出范圍為N_L1～N_H1，其中N_L1為1區(qū)根據(jù)工藝要求最小負荷時需要開啟的輻射管個數(shù)(至小為1)，N_H1為1區(qū)根據(jù)工藝要求最大負荷時需要開啟的輻射管個數(shù)(最大為1區(qū)輻射管總個數(shù)N_total1)。

進一步地，確保PID控制器實時計算并輸出T_out1值。每t秒，取一次T_out1值，并對該值進行四舍五入，結(jié)果存入T′_out1中，即得到輻射管替換值。其中，t為輻射管換向周期，T′_out1為N_L1～N_H1之間的一個自然數(shù)。設(shè)動態(tài)關(guān)斷輻射管的個數(shù)為N₁，令N₁＝N_total1－T′_out1。根據(jù)N₁值的大小，在數(shù)組Q[28]中，依次取出Q[28-N₁]～Q[27]這N₁個元素，從而根據(jù)這N₁個元素可以確定它們在數(shù)組P[28]中對應(yīng)的位置，進而可以找出1區(qū)中所有溫度值由大到小的N₁個輻射管最后關(guān)斷對應(yīng)的N₁個輻射管。等待下一個t秒，根據(jù)再次計算出的N₁值來關(guān)斷對應(yīng)的輻射管。簡而言之，通過PID計算，關(guān)斷1區(qū)中溫度由高到低的N₁個輻射管。

需要說明的是，如圖2所示，round(T_out1)的含義為對T_out1進行四舍五入。

在本發(fā)明的有一個具體實施例中，快速熱解爐通過西門子CPU414-2DP的PLC和WinCC來控制，考慮PLC或WinCC編程和實時運算的復(fù)雜性，以及盡可能減小該方法對原有控制系統(tǒng)獨立、正常、穩(wěn)定運行的影響，可以通過LabView軟件通過OPC服務(wù)和PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)進行數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)。

在本發(fā)明的實施例中，快速熱解爐自上而下一共有24層，分為4個區(qū)，即每6層為1個區(qū)。第一層為3個輻射管，且每層的輻射管個數(shù)為3個或2個交替排列。因此，一個區(qū)有15個輻射管。以2區(qū)溫度場溫度控制來說明，其他區(qū)的控制方法一樣。

首先，定義關(guān)斷對應(yīng)輻射管的布爾類型的變量為其中x＝1、2、3、…、m；y_x＝1、2、3、…、n。x為快速熱解爐沿爐本體高度方向上自上而下輻射管的層數(shù)，y_x為x層輻射管的個數(shù)。在PLC程序中新建一個數(shù)據(jù)塊DB100，在數(shù)據(jù)塊中建立15個BOOL類型的變量在PLC梯形圖控制程序中2區(qū)輻射管關(guān)斷控制子程序的15個輻射管關(guān)斷處分別串聯(lián)一個常開觸點，對應(yīng)數(shù)據(jù)塊DB100中的15個BOOL類型的變量。

在LabView的NI OPC Servers中建立設(shè)備對應(yīng)實際PLC，在設(shè)備下建立2區(qū)15個輻射管對應(yīng)關(guān)斷變量建立2區(qū)15個輻射管浮點型溫度變量對應(yīng)PLC程序DB塊中2區(qū)的輻射管溫度值；建立2區(qū)15個輻射管浮點型爐溫溫度變量t₂和t’₂，其中，T₂＝(t₂+t’₂)/2；建立2區(qū)15個輻射管換向標示BOOL型變量對應(yīng)PLC程序DB塊中2區(qū)的輻射管A側(cè)燃氣切斷閥控制輸出標示和B側(cè)燃氣切斷閥控制輸出標示。x為快速熱解爐沿爐本體高度方向上自上而下輻射管的層數(shù)，y_x為x層輻射管的個數(shù)。其中x＝7、8、9、10、11、12，當x＝7、9、11時，y_x＝3，當x＝8、10、12時，y_x＝2。

然后把T_q2和T₂引入PID控制器2，PID計算輸出T_out2，進而得到T′_out2。其中根據(jù)實際工藝要求2≤T′_out2≤13。由此可知，該區(qū)輻射管熱負荷對工藝要求溫度來說有富裕，至少需要動態(tài)確保2個輻射管是關(guān)閉狀態(tài)。

令N₂＝N_total2－T′_out2，其中N_total2為15。根據(jù)N₂的大小，由數(shù)組Q[15]，找出Q[15-N₂]～Q[14]這N₂個元素，就可以確定它們在數(shù)組P[15]中對應(yīng)的位置，進而可以找出2區(qū)中所有溫度值由大到小的N₂個輻射管

再根據(jù)對應(yīng)輻射管的當前值確定輻射管換向狀態(tài)。僅當和其中一個變量為True，且維持該狀態(tài)20秒(根據(jù)工藝可調(diào))的時刻，執(zhí)行關(guān)斷該輻射管的動作。給對應(yīng)輻射管的變量賦值為Fasle，即可關(guān)斷對應(yīng)的輻射管。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解爐的溫度控制方法，可以根據(jù)溫度場的當前溫度和目標溫度確定輻射管替換值，從而開啟新的輻射管替換目標關(guān)斷輻射管，實現(xiàn)動態(tài)控制關(guān)斷的輻射管個數(shù)的目的，進而始終保證溫度最高的幾個輻射管關(guān)閉，避免溫度過高影響輻射管的使用壽命，同時易于實現(xiàn)均勻的溫度場，更好地適應(yīng)工藝的要求，提高控制的靈活性，延長使用壽命，有效地保證熱解爐的可靠性，更好地滿足使用需求，簡單易實現(xiàn)。

其次參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的熱解爐的溫度控制裝置。

圖3是本發(fā)明實施例的熱解爐的溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖3所示，該熱解爐的溫度控制100包括：采集模塊101、確定模塊102和控制模塊103。

其中，采集模塊101用于采集溫度場的當前溫度。確定模塊102用于根據(jù)溫度場的當前溫度和目標溫度進行比例、微分、積分控制，以確定輻射管替換值?？刂颇K103用于根據(jù)輻射管替換值從輻射管數(shù)據(jù)庫中確定目標關(guān)斷輻射管，并開啟新的輻射管替換目標關(guān)斷輻射管。本發(fā)明實施例的裝置100可以動態(tài)控制關(guān)斷的輻射管個數(shù)，避免溫度過高影響輻射管的使用壽命，不但提高了控制的靈活性，而且延長了使用壽命，有效地保證熱解爐的可靠性，更好地滿足使用需求。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，本發(fā)明實施例的裝置100還包括：獲取模塊。具體地，獲取模塊用于獲取輻射管數(shù)據(jù)庫，其中，輻射管數(shù)據(jù)庫通過以下方式獲?。焊鶕?jù)溫度場中多個輻射管的每個輻射管的所處位置和當前溫度得到初始輻射管數(shù)據(jù)庫；對初始輻射管數(shù)據(jù)庫中每個輻射管的當前溫度進行排序，以得到輻射管數(shù)據(jù)庫。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，采集模塊101還用于根據(jù)采集周期采集溫度場的當前溫度。

可選地，在本發(fā)明的一個實施例中，采集周期為每次溫度場的輻射管換向后的預(yù)設(shè)時間。

可選地，在本發(fā)明的一個實施例中，溫度場可以為多個。

需要說明的是，前述對熱解爐的溫度控制方法實施例的解釋說明也適用于該實施例的熱解爐的溫度控制裝置，此處不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解爐的溫度控制裝置，可以根據(jù)溫度場的當前溫度和目標溫度確定輻射管替換值，從而開啟新的輻射管替換目標關(guān)斷輻射管，實現(xiàn)動態(tài)控制關(guān)斷的輻射管個數(shù)的目的，進而始終保證溫度最高的幾個輻射管關(guān)閉，避免溫度過高影響輻射管的使用壽命，同時易于實現(xiàn)均勻的溫度場，更好地適應(yīng)工藝的要求，提高控制的靈活性，延長使用壽命，有效地保證熱解爐的可靠性，更好地滿足使用需求，簡單易實現(xiàn)。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。