专利名称：一种干馏污泥装置的运行控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制系统，具体地涉及一种用于干馏污泥装置的运行控制系统。本发明还涉及上述干馏污泥装置的运行方法。
背景技术：
干馏法处理污泥是一种新兴的污泥处理方法。干馏法处理污泥是在密封、无氧、非燃烧、高温状态下进行的化学反应过程，对污泥进行高温加热，在干馏和热分解的作用下，将有机物转化为水蒸气、不凝性气体和炭，包括汽化、热解、脱氢、热缩合、炭化等反应，将污泥中的水分蒸发，有机物转化为可燃气体和有机碳。将燃料的燃烧与污泥的干馏分别在两个独立的空间进行。通过干馏处理，将污泥中的主要成分在干馏处理过程中转化为可利用的冷凝水、可燃气体和生物有机碳，将干馏产生的可燃气体进行回收利用，不仅避免了空气的污染，而且还节约能源。由于污泥热裂解是在与空气隔绝、无氧状态下进行的，因此污泥中的碳无法变身有害的二氧化碳，而是转化为挥发可燃气体。干馏制造的生物碳被埋在土壤里，吸收土壤中的二氧化碳，防止土壤中的二氧化碳进入大气，使农地成为大型的碳存库。干馏处理污泥的过程是炭的还原过程，将有机碳元素转变为无机碳元素，不会像焚烧法一样产生氮氧化物(NxOy)和硫氧化物(SxOy)等(酸雨的组成成分)，可以大幅削减温室气体二氧化碳的排放。干馏处理污泥设备包括输送设备、燃烧设备、气体净化分离设备、除尘设备、生物碳冷却设备、生物碳装袋设备等等。由于干馏处理污泥设备多，操作复杂，容易出现操作差错，导致干馏制造的生物碳的质量无法保证，干馏设备运行效率低，增加能源消耗。是否能够采用一种控制系统和控制方法对干馏处理污泥的各种设备既可以手动操作控制，又可以进行连锁操作控制，提高系统运行的稳定性，降低操作人员的工作强度，提高生物碳的质量，节约能源，降低干馏的成本，至今未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干馏污泥装置的运行控制系统和运行方法，以克服公知技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本发明提供的干馏污泥装置的运行控制系统包括控制层、动力终端层与现场层，其中:控制层为一电控柜，电控柜内安装有可编程逻辑控制器，实现对整个干馏污泥装置的运行；动力终端层包括配电柜和主机控制柜和辅机控制柜:配电柜为整个干馏污泥装置配电；主机控制柜和辅机控制柜为远程IO站，控制现场数据的采集与转换；
现场层包括现场设备和按钮站，以及现场仪表和显示操作站:按钮站与配电柜电气连接；显示操作站连接主机控制柜和辅机控制柜，通过现场仪表显示系统运行参数。所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，电控柜上设有手动/自动切换开关，切换到手动状态时，由手动控制干馏污泥装置每台设备的独立开停。所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，主机控制柜和辅机控制柜上设置有指示灯和仪表，显示干馏污泥装置中每台设备的运行和故障状态。所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，动力终端层的配电柜为干馏污泥装置配电，包括干馏机组、螺杆泵、除尘器、斗式提升机、仓顶除尘器、生物炭冷却设备、混合汽净化分离设备的电机配电，同时为主机控制柜和辅机控制柜配电。本发明的干馏污泥装置的运行方法如下:I)电控柜开启电动风阀，并根据设定的加热室的负压范围，加热室压力的传感器的信号，自动调整电动风阀开度；2)电控柜起动除尘器运行；3)电控柜起动混合汽净化分离设备运行，并根据设定的干馏机组混合汽出口压力，和干馏机组混合汽出口压力的传感器的信号，调整混合汽净化分离设备转速，使混合汽出口压力保持在10 15Pa ；4)电控柜起动干馏室运行，并根据设定的转速，调整，干馏室以每分钟一转顺时针方向转动；5)电控柜起动螺杆泵运行，根据设定的污泥输入数量，向干馏机组中输入污泥；6)电控柜根据设定的加热室的温度，逐台启停燃烧器运行；7)当加热室的温度达到预定温度时，电控柜根据燃烧器启停顺序，逐台关闭燃烧器，只保留干馏机组中间的一台燃烧器运行；8)电控柜启动生物炭冷却设备、斗式提升机、仓顶除尘器；9)当生物炭冷却设备、斗式提升机、仓顶除尘器运行正常，加热室内的温度降到预定预定温度以下时，电控柜控制干馏室停止转动，同时电控柜将干馏室的转动方向切换为逆时针方向转动，并控制调整干馏室的转速；当生物炭冷却设备、斗式提升机、仓顶除尘器没有正常运行，或加热室内的温度高于预定温度以上时，电控柜将干馏室的转动方向切换处于锁定状态，无法切换为反转；10)当干馏室内的生物炭全部排出后，电控柜停止生物炭冷却设备、斗式提升机、仓顶除尘器运行；11)电控柜控制干馏室停止转动后，电控柜将干馏室的转动方向切换为顺时针方向转动，并控制调整干馏室的转速；12)重复上述过程4-11。所述的控制运行过程，其中，过程I)中加热室的负压范围为-30 _50Pa。所述的控制运行过程，其中，过程3)中干馏室混合汽出口压力范围为10 15Pa。所述的控制运行过程，其中，过程6)中加热室的预定温度时为700°C。所述的控制运行过程，其中，过程9)中加热室内的预定温度为300°C。所述的控制运行过程，其中，过程9)中干馏室的转速为每分钟两转。
所述的控制运行过程，其中，过程11)中干馏室的转速调整为每分钟一转。本发明上述控制系统之间以及与干馏污泥装置之间的电性连接均采用公知技术进行连接。本发明的控制系统能够对干馏污泥装置的各种设备进行连锁操作、控制、管理，提高系统运行的稳定性，降低操作人员的工作强度，提高干馏污泥的质量，节约能源，降低污泥的干馏成本。
图1为本发明干馏污泥系统运行控制方法示意图；图2为电控柜示意图；图3为配电柜示意图；图4为主机控制柜图；图5为辅机控制柜示意图；附图中的标记说明:I干馏机组、2燃烧器、3进料室、4螺杆泵、5混合汽净化分离设备、6除尘器、7按钮站、8生物炭冷却设备、9斗式提升机、10生物炭储料仓、11仓顶除尘器、12出料室、13主机控制柜、14辅机控制柜、15配电柜、16电控柜、17转向手动/自动控制旋钮、18显示表、19手动/自动切换开关、20起动按钮、21转速调整旋钮、22显示屏、23控制柜本体、24现场仪表、25停止按钮、26正反转旋钮、27干馏室、28加热室、29电动风阀。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的用于干馏污泥装置的运行控制系统，根据干馏污泥车间的实际情况，采用纵向分层、横向分区的现场分布式的控制结构。保持干馏污泥车间电气控制系统硬件的冗余性、相关性和独立性，将“危险”最大限度的分散，保证系统任一部分出现故障都不会影响其它部分的正常运行。系统的结构分为三层，分别为控制层、动力终端层与现场层。其中:控制层为一电控柜16，电控柜16内安装有可编程逻辑控制器(PLC)，实现对整个干馏污泥装置的运行。本发明的一个例子是控制层的控制中心采用西门子S7-300控制系统实现对整个干馏污泥车间内的设备进行统一的管理和协调，确保各个系统能够按照既定程序自动运行。动力终端层包括配电柜15、主机控制柜13和辅机控制柜14，其中:配电柜15为整个干馏污泥装置配电，包括干馏机组1、螺杆泵4、除尘器6、斗式提升机9、仓顶除尘器11、生物炭冷却设备8、混合汽净化分离设备5的电机配电，同时为主机控制柜13和辅机控制柜14配电；主机控制柜13和辅机控制柜14均与配电柜15电气连接，主机控制柜13和辅机控制柜14负责现场数据的采集与切换。如温度与压力等信号数据，上传至电控柜16中进行处理。同时，电控柜16中的处理结果发送到主机控制柜13和辅机控制柜14中以驱动现场设备或显示设备状态，比如阀门的开关或电机的运行状况显示。主机控制柜13和辅机控制柜14上设有手动/自动切换开关，切换到手动状态时，由手动控制干馏污泥装置每台设备的独立开停。当切换到自动状态时，干馏污泥车间内的设备由PLC系统控制开停。主机控制柜13和辅机控制柜14上设置有指示灯和仪表，显示干馏污泥装置中每台设备的运行参数和故障状态。现场层包括现场设备、按钮站7和现场仪表24:按钮站7与配电柜15电气连接，可由操作人员就地启停相关设备，具有停止操作最高优先权，保证设备运行安全。所有控制柜采用底部进线方式。仪表电缆敷设路由为:现场仪表24 —电缆(穿钢管、电缆桥架)一主机控制柜13和辅机控制柜14 —电控柜16。本发明上述控制系统之间以及与干馏污泥装置之间的电性连接均采用公知技术进行连接。所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，运行状态点数:(I)干馏室27电机工作(2)螺杆泵4工作(3) I号燃烧器2工作(4) 2号燃烧器2工作(5) 3号燃烧器2工作(6) 4号燃烧器2工作(7) 5号燃烧器2工作(8) 6号燃烧器2工作(9) 7号燃烧器2工作(10)混合汽净化分离设备5工作(11)除尘器6工作(12)生物炭冷却设备8工作(13)斗式提升机9工作(14)电动风阀29工作所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，故障状态点数:(I)干馏室27电机故障(2)螺杆泵4故障(3) 1#燃烧器2故障(4) 2#燃烧器2故障(5) 3#燃烧器2故障(6) 4#燃烧器2故障(7) 5#燃烧器2故障(8) 6#燃烧器2故障(9) 7#燃烧器2故障(10)混合汽净化分离设备5故障(11)除尘器6故障(12)生物炭冷却设备8故障(13)斗式提升机9故障
(14)电动风阀29故障所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，模拟量点数:(I)加热室28温度(2)进料室3温度(3)出料室12温度(4)干馏机组I排烟温度(5)生物炭冷却设备8进水温度(6)生物炭冷却设备8出水温度(7)生物炭冷却设备8进料温度(8)生物炭冷却设备8出料温度(9)混合器净化分离设备5进口温度(10)混合器净化分离设备5出口温度(11)干馏机组I混合汽出口压力(12)混合汽净化分离设备5出口压力(13)加热室28压力(14)生物炭储料仓10料位(15)干馏室27转速(16)混合汽净化分离设备5转速(17)天然气流量干馏污泥装置自动控制运行是:(I)将主机控制柜13和辅机控制柜14上所有设备的手动/自动切换开关，切换到自动状态；(2)电控柜16起动电动风阀29运行，并根据设定的加热室28的负压范围(-30 _50Pa)，加热室28现场仪表24的信号，自动调整电动风阀29开度；(3)电控柜16起动除尘器6运行；(4)电控柜16起动混合汽净化分离设备5运行，并根据设定的干馏机组I混合汽出口压力，和干馏室3混合汽出口现场仪表24的信号，调整混合汽净化分离设备5转速，使混合汽出口压力保持在-30 15Pa ;(5)电控柜16起动干馏室27运行，并根据设定的转速，调整干馏室27以每分钟一转顺时针方向转动；(6)电控柜16起动螺杆泵4运行，根据设定的污泥输入数量，向干馏机组I中输入污泥；(7)电控柜16根据设定的加热室28的温度，逐台启停燃烧器2运行；(8)当加热室28的温度达到700°C时，电控柜16根据燃烧器2启停顺序，逐台关闭燃烧器2，只保留干馏机组I中间的一台燃烧器2运行；(9)电控柜16启动生物炭冷却设备8、斗式提升机8、仓顶除尘器11 ；(10)当生物炭冷却设备8、斗式提升机9、仓顶除尘器11运行正常，加热室28内的温度降到300°C以下时，电控柜16将干馏室27转速缓慢调整为零转。当干馏室27完全停止转动后，电控柜16将干馏室27的转动方向切换为逆时针方向转动，并将干馏室27转速逐渐调整为每分钟两转。当生物炭冷却设备8、斗式提升机9、仓顶除尘器11没有正常运行，或加热室28内的温度高于300°C时，电控柜16将干馏室27的转动方向切换处于锁定状态，无法切换为反转；(11)当干馏室27内的生物炭全部排出30分钟后，电控柜16停止生物炭冷却设备
8、斗式提升机9、仓顶除尘器11运行；(12)电控柜16将干馏室27转速缓慢调整为零转。当干馏室27完全停止转动后，电控柜16将干馏室27的转动方向切换为顺时针方向转动，并将干馏室27的转速逐渐调整为每分钟一转；(13)重复上面6-12项。主机控制柜13有七个显示表18，显示:(1)干馏室27转速；(2)加热室28温度；(3)干馏机组I排烟温度；(4)加热室28负压；(5)进料室3温度；(6)出料室12温度；(7)电动风阀29开度。主机控制柜13有四个手动/自动切换开关19:(1)干馏室27运行的手动/自动控制切换；(2)燃烧器2运行的手动/自动控制切换；(3)螺杆泵4运行的手动/自动控制切换；(4)电动风阀29运行的手动/自动控制切换；主机控制柜13干馏室27的转速调整旋钮21、干馏室27的正反转旋钮35和电动风阀29开度调整旋钮。主机控制柜13有十个起动按钮和十个停止按钮，控制:(1)干馏室27起动和停止；(2) 1#燃烧器2起动和停止；(3) 2#燃烧器2起动和停止；(4) 3#燃烧器2起动和停止；(5) 4#燃烧器2起动和停止；(6) 5#燃烧器2起动和停止；(7) 6#燃烧器2起动和停止；⑶7#燃烧器2起动和停止；(9)螺杆泵4起动和停止；(10)电动风阀29起动和停止。辅机控制柜14有i^一个显示表，显示:(1)生物炭冷却设备8进料温度；(2)生物炭冷却设备8出料温度；(3)生物炭冷却设备8出水温度；
(4)生物炭储料仓10料位。(5)混合汽净化分离设备5转速；(6)干馏机组I混合汽出口压力；(7)干馏机组I混合汽出口温度；(8)混合汽净化分离设备5出口压力；(9)混合汽净化分离设备5出口温度；(10)混合汽净化分离设备5出口可燃气含量；(11)混合汽净化分离设备5出口可燃气流量。辅机控制柜14有五个手动/自动切换开关，控制:(I)生物炭冷却设备8手动/自动控制切换；(2)斗式提升机9手动/自动控制切换；(3)仓顶除尘器11手动/自动控制切换；(4)除尘器6手动/自动控制切换。(5)混合汽净化分离设备5手动/自动切换辅机控制柜14有混合汽净化分离设备5转速调整旋钮。辅机控制柜14有五个起动按钮和六个停止按钮，控制:(I)混合汽净化分离设备5起动和停止。(2)除尘器6起动和停止；(3)生物炭冷却设备8起动和停止；(4)斗式提升机9起动和停止；(5)仓顶除尘器11起动和停止；电控柜16具有以下功能:(I)干馏机组I运行自动控制；(2)混合汽净化分离设备5运行自动控制；(3)设定生物炭输入量；(4)设定加热室28最高温度；(5)设定加热室28内负压范围；(6)设定干馏机组I混合汽出口压力；(7)设定干馏室27转速；(8)设定燃烧器2的启停顺序；(9)设定加热室28升温速率。电控柜16具有以下保护功能:(I)当加热室28内负压过高、过低时发出声光警示！(2)起动燃烧器2之前必须先起动电动风阀29、干馏室27、混合汽净化分离设备
5、除尘器6，否则，燃烧器2处于锁定状态，无法起动！(3)当加热室28内的温度超过700°C时，电控柜16将发出声光警示！切断燃烧器2的电源，停止燃烧器2运行！(4)当生物炭冷却设备9、斗式提升机9、仓顶除尘器11没有正常运行，或加热室28内的温度高于300°C时，干馏室27逆时针旋转处于锁定状态，无法进行反转操作！
电控柜16的显示屏22上显示以下信息:(I)干馏室27的转速；(2)干馏室27运行/停止；(3) 1#燃烧器2起动和停止；(4) 2#燃烧器2起动和停止；(5) 3#燃烧器2起动和停止；(6) 4#燃烧器2起动和停止；(7) 5#燃烧器2起动和停止；(8) 6#燃烧器2起动和停止；(9) 7#燃烧器2起动和停止；(10)除尘器6起动/停止；(11)电动风阀29起动/停止；(12)电动风阀29开度；(13)加热室28的温度；(14)干馏机组I排烟温度；(15)进料室3的温度；(16)出料室12的温度；(17)加热室28内负压；(18)混合汽净化分离设备5起动/停止；(19)混合汽净化分离设备5转速；(20)干馏机组I混合汽出口压力；(21)干馏机组I混合汽出口温度；(22)混合汽净化分尚设备5出口压力；(23)混合汽净化分离设备5出口温度；(24)混合汽净化分离设备5出口可燃气含量。(25)混合汽净化分离设备5出口可燃气流量；(26)生物炭冷却设备8进料温度；(27)生物炭冷却设备8出料温度；(28)生物炭冷却设备8出水温度；(29)生物炭冷却设备8运行/停止；(30)斗式提升机9运行/停止；(31)仓顶除尘器11运行/停止；(32)生物炭储料仓10料位。本发明的控制系统能够对干馏污泥装置的各种设备进行连锁操作、控制、管理，提高系统运行的稳定性，降低操作人员的工作强度，提高干馏污泥的质量，节约能源，降低污泥的干馏成本。
权利要求
1.一种干馏污泥装置的运行控制系统，包括: 控制层、动力终端层与现场层，其中: 控制层为一电控柜，电控柜内安装有可编程逻辑控制器，实现对整个干馏污泥装置的运行； 动力终端层包括配电柜和主机控制柜和辅机控制柜: 配电柜为整个干馏污泥装置配电； 主机控制柜和辅机控制柜为远程IO站，控制现场数据的采集与转换； 现场层包括现场设备和按钮站，以及现场仪表和显示操作站: 按钮站与配电 柜电气连接； 显示操作站连接主机控制柜和辅机控制柜，通过现场仪表显示系统运行参数。
2.根据权利要求1所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，电控柜上设有手动/自动切换开关，切换到手动状态时，由手动控制干馏污泥装置每台设备的独立开停。
3.根据权利要求1或2所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，主机控制柜和辅机控制柜上设置有指示灯和仪表，显示干馏污泥装置中每台设备的运行和故障状态。
4.根据权利要求1所述干馏污泥装置的运行控制系统，其中，动力终端层的配电柜为干馏污泥装置配电，包括干馏机组、螺杆泵、除尘器、斗式提升机、仓顶除尘器、生物炭冷却设备、混合汽净化分离设备的电机配电，同时为主机控制柜和辅机控制柜配电。
5.权利要求1所述干馏污泥装置的运行方法如下: 1)电控柜起动引风机运行，并根据设定的加热室的负压范围，加热室压力的传感器的信号，自动调整电动风阀的开度； 2)电控柜起动除尘器运行； 3)电控柜起动混合汽净化分离设备运行，并根据设定的干馏机组混合汽出口压力，和干馏室混合汽出口压力的传感器的信号，调整混合汽净化分离设备转速，使混合汽出口压力保持在10 15Pa ； 4)电控柜起动干馏室运行，并根据设定的转速，调整，干馏室以每分钟一转顺时针方向转动； 5)电控柜起动螺杆泵运行，根据设定的污泥输入数量，向干馏机组中输入污泥； 6)电控柜根据设定的加热室的温度，逐台启停燃烧器运行； 7)当加热室的温度达到预定温度时，电控柜根据燃烧器启停顺序，逐台关闭燃烧器，只保留干馏机组中间的一台燃烧器运行； 8)电控柜启动生物炭冷却设备、斗式提升机、仓顶除尘器； 9)当生物炭冷却设备、斗式提升机、仓顶除尘器运行正常，加热室内的温度降到预定温度以下时，电控柜控制干馏室停止转动，同时电控柜将干馏室的转动方向切换为逆时针方向转动，并控制调整干馏室的转速；当生物炭冷却设备、斗式提升机、仓顶除尘器没有正常运行，或加热室内的温度高于预定温度以上时，电控柜将干馏室的转动方向切换处于锁定状态，无法切换为反转； 10)当干馏室内的生物炭全部排出后，电控柜停止生物炭冷却设备、斗式提升机、仓顶除尘器运行； 11)电控柜控制干馏室停止转动后，电控柜将干馏室的转动方向切换为顺时针方向转动，并控制调整干馏室的转速； 12)重复上述4-11项。
6.根据权利要求5所述的控制运行过程，其中，过程I)中加热室的负压范围为-30 _50Pa。
7.根据权利要求5所述的控制运行过程，其中，过程3)中干馏室混合汽出口压力范围为 10 15Pa。
8.根据权利要求5所述的控制运行过程，其中，过程9)中加热室内的预定温度为300。。。
9.根据权利要求5所述的控制运行过程，其中，过程9)中干馏室的转速为每分钟两转。
10.根据 权利要求5所述的控制运行过程，其中，过程11)中干馏室的转速调整为每分钟一转。
全文摘要
一种干馏污泥装置的运行控制系统，包括控制层、动力终端层与现场层，其中控制层为一电控柜，电控柜内安装有可编程逻辑控制器，实现对整个干馏污泥装置的运行；动力终端层包括配电柜和主机控制柜和辅机控制柜配电柜为整个干馏污泥装置配电；主机控制柜和辅机控制柜为远程IO站，控制现场数据的采集与转换；现场层包括现场设备和按钮站，以及现场仪表和显示操作站按钮站与配电柜电气连接，以手动操作设备；显示操作站与主机控制柜和辅机控制柜电气连接，通过现场仪表显示系统运行参数。本发明能对干馏污泥装置的各种设备进行连锁操作、控制、管理，提高系统运行的稳定性，降低操作人员的工作强度，提高干馏生物炭的质量，节约能源，降低生物炭的干馏成本。
文档编号C02F11/10GK103163865SQ201310073950
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者张大伟 申请人:密西西比国际水务有限公司, 张大伟