专利名称：一种用于流化床式生物质快速热解设备的监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于流化床式生物质快速热解设备的监控系统，属于能源化工技术领域。
背景技术：
随着化石能源的日趋匮乏以及过度利用所导致的环境污染问题日益严重，开发利用绿色能源、绿色化工原料、生态环境材料、绿色加工技术，实现人类社会的可持续发展已经成为世界各国的重要发展战略。我国林木生物质资源丰富，储量大，能量密度高，是实现大规模产业化的理想生物质资源。快速热解技术可以将低能量密度的木质生物质转换为高品位的生物油和其他能源产品，以制取燃料或化工产品，被认为是最具发展潜力的生物质能利用技术之一。快速热解液化是指生物质处于无氧或少量有限供氧的环境中，在中等反应温度 (475-625°C)、高升温速率(IO3-IO5oC /s)和极短气相停留时间(小于k)的条件下，将其直接加热分解，然后使中间液态产物分子在进一步断裂生成小分子气体之前被快速冷凝， 从而得到高产量生物油、炭和清洁燃气(不可冷凝气体)的过程。生物质快速热解所得的产物具有广泛的用途，生物油是一种主要含有水分和复杂含氧有机物的混合物，不仅可以作为燃料使用，而且还可以直接或提炼和精制成化工原料作为化石能源的替代物；热解炭可作为冶金工业的表面助熔化剂、渗碳剂和活性炭的良好原料；不凝结气体可作为清洁燃气， 用作民用或者工业用燃气。目前，快速热解设备的类型较多，依据主反应器内的传热传质原理可以分为喷动床、流化床、旋转锥、循环流化床、引流床、烧蚀反应器、真空移动床等。这些设备类型中，流化床式快速热解装置是在国内外研究较早、较多的反应器类型，具有结构简单、处理量大、 物料适用范围广等优点，被认为具有良好的工业化应用前景。然而，直到目前为止，流化床式快速热解技术仍没有获得大规模的商业化应用，其中的一个重要原因就是设备的设计和运行问题，尤其是监控系统。监控系统性能的好坏，在很大程度上影响着生物质快速热解液化反应过程的能耗，决定着产物的分布和性能，是生物质快速热解液化技术的基础和关键。目前，对于流化床式快速热解设备而言，在控制方面存在的主要问题是温度、压力和流量等参数的控制不够精准，控制系统的操作界面不够人性化，未实现副产物的自循环回收再利用等。这些问题阻碍了流化床式快速热解技术的产业化应用，已经成为一个摆在生物质能源工作者面前的科技难题。而且，对于这些问题的解决方案，在国内外鲜见相关报道。
发明内容
本发明针对目前流化床式快速热解设备运行过程中存在的监控方面问题，提出一种用于流化床式快速热解设备的监控系统，以解决目前存在的问题。本发明的技术方案主要包括温度、压力及流量三方面的监测与控制。在温度监控方面，通过对反应器的分段控制，实现快速热解过程中精准的中等温度控制(约为 475-625°C )；在压力监控方面，通过对反应器进出口压差以及反应器中段压力大小的监测与调节，保证其反应器内具有合理的流化状态；在流量监控，通过对不凝结气体的分流控制及自循环利用，实现节能减排的有益效果。本发明提出的用于流化床式快速热解设备的监控系统具体由数据采集装置、数据传导装置、计算机监控装置、执行机构等四部分构成。1.数据采集装置是对设备中各处流量、压力、温度参数的测量和采集，主要包括流量计、热电偶、湿度计、压力计等。2.数据传导装置是将数据采集系统采集到的信息转换为可传导信号后传给数据采集系统，包括电阻式温度传感器、电阻式流量(速度)传感器、数字式压力传感器等。3.计算机监控装置主要对将接受到的信号显示到计算机上，具有数据显示、记录和存储的功能，同时具有一定的参数控制和调节作用，监控软件采用Visual Basic(VB)语 H开发。4.执行机构是将计算机系统软件显示出来的反馈信号执行的机构，包括自动执行机构和手动执行机构，前者如流量阀、接触调压器等，后者如可控硅整流器、电磁流量阀等。本发明与现有的技术相比，具有的优点及突出性进步在于有效地提高了反应过程中温度、压力和流量等参数的控制精度，实现了副产物的自循环回收再利用，一定程度上降低了热解过程中能耗，使得流化床式快速热解设备的生产运行连续稳定，操作方便、人性化，提高了主产物——生物油的产率，具有节能减排的有益效果。
附图为本发明的用于流化床式生物质快速热解液化设备的控制系统流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体结构及实施方式作进一步的描述。实施例1 在^g/h的流化床式快速热解设备上快速热解处理杨木木材(含水率为10%，粒径为0.45-0. 9mm)以制取生物油。依次开启数据采集装置、数据传导装置、计算机监控装置(监控软件)、执行机构，设置目标控制温度为565°C，目标气体流量为6m3/h， 目标压力1.0X IO5帕。通过进料器将杨木木粉加入到反应器内部，之后监控系统通过数据采集、传导、反馈、执行等全自动及部分半自动控制动作，将上述条件的波动范围控制在一定程度内，即温度为565士 10°C，气体流量为6士0.4m3/h，压力(1. 0士0. 1) X IO5帕。待物料处理完毕、运行结束时，可得杨木生物油产率为65%、热解炭产率为20%、不凝结气体为 15%。实施例2 在10kg/h的流化床式快速热解设备上快速热解处理棉花秸秆(含水率为7%，粒径为0. 2-0. 45mm)以制取生物油。依次开启数据采集装置、数据传导装置、计算机监控装置(监控软件)、执行机构，设置目标控制温度为535°C，目标气体流量为9m3/h，目标压力0. 9X IO5帕。通过进料器将棉花秸秆粉末加入到反应器内部，之后监控系统通过数据采集、传导、反馈、执行等全自动及部分半自动控制动作，将上述条件的波动范围控制在一定程度内，即温度为535士 15°C，气体流量为9士0.6m3/h，压力为(0. 9士0. 08) X IO5帕。待物料处理完毕、运行结束时，可得棉花秸秆生物油产率为58%、热解炭产率为22%、不凝结气体为20%。
权利要求
1.一种用于流化床式生物质快速热解设备的控制系统，其技术方案主要包括温度、压力及流量三方面的监测与控制。在温度监控方面，通过对反应器的分段控制，实现快速热解过程中精准的中等温度控制(约为475-625°C)；在压力监控方面，通过对反应器进出口压差以及反应器中断压力大小的监测与调节，保证其反应器内具有合理的流化状态；在流量监控方面，通过对不凝结气体的分流控制及自循环利用，实现节能减排的有益效果。
2.如权利要求1所述的用于流化床式快速热解设备的监控系统，具体由数据采集装置、数据传导装置、计算机监控装置、执行机构四部分构成。
3.如权利要求1所述的用于流化床式快速热解设备的监控系统，其中数据采集装置包括流量计、热电偶、湿度计、压力计。
4.如权利要求1所述的用于流化床式快速热解设备的监控系统，其中数据传导装置包括电阻式温度传感器、电阻式流量(速度)传感器、数字式压力传感器。
5.如权利要求1所述的用于流化床式快速热解设备的监控系统，其中计算机监控装置的控制软件采用Visual Basic(VB)语言编写，具有数据显示、记录、存储、参数控制和调节作用。
6.如权利要求1所述的用于流化床式快速热解设备的监控系统，其中执行机构包括自动执行机构和手动执行机构，自动执行机构包括流量阀、接触调压器，手动执行机构包括可控硅整流器、电磁流量阀。
全文摘要
一种用于流化床式生物质快速热解设备的监控系统本发明公开了一种用于流化床式快速热解设备的监控系统，主要包括温度、压力及流量三方面的监测与控制。实现本发明的技术方案主要包括对反应器的分段控制、对反应器进出口压差以及反应器中段压力大小的监测与调节、对不凝结气体的分流控制及自循环利用等。本发明提出的用于流化床式快速热解设备的监控系统具体由数据采集装置、数据传导装置、计算机监控装置、执行机构四部分构成。本发明有效地提高了反应过程中温度、压力和流量等参数的控制精度，实现了副产物的自循环回收再利用，一定程度上降低了热解过程中能耗，使得流化床式快速热解设备的生产运行连续稳定，操作方便、人性化。
文档编号C10B53/02GK102191069SQ201010127850
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者任学勇, 佟立成, 司慧, 常建民, 王立昌, 王鹏起, 苟进胜 申请人:北京林业大学