专利名称：一种生物质气化装备的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种气化装备的控制方法，尤其涉及一种生物质气化装备的控制方法。
背景技术：
能源与环保是当今世界亟待解决的两大问题，现时绝大多数能源供应仍然依赖化石燃料，然而其燃烧时排放的各类污染物却让环保问题雪上加霜。讽刺的是，我们所使用的化石燃料，却来源于生物质，而生物质其实是一种100%可再生的清洁能源。广义上，生物质包括所有的植物，微生物，动物，以及它们产生的废弃物。生物质资源非常丰富，诸如城市固体垃圾(MSW)，林木，农业废弃物和其他富碳有机材料都是优良的生物质资源。每年地球上都因基于叶绿素的光合作用生成1400-1800亿吨生物质。储藏在这些生物质里面的化学能源是世界总能源消耗量的三倍以上，但是我们目前的利用率不足总量的3%。现有生物质气化流程操作方法存在诸多缺陷，如操作方法简陋，无法准确控制各反应阶段，运营成本高， 操作失误可能性大，安全性低，所产燃气成分不可控，排烟时间长，污染环境，产气不稳定， 产气焦油含量高造成输气管线阻塞，或者损害腐蚀终端应用设备。因此无法长期连续使用， 不便于储存运输或者大面积推广应用，也无法应用于现有燃气发电机组连续稳定发电。为解决上述问题，申请人提出一种新型的生物质气化装备和气化工艺，具体结构如下生物质气化装备，如图1所示，包括由输气管道依次连接的气化反应室1、空气缓冲罐2、蒸汽缓冲罐3、蒸汽换热器4、内外双旋风换热除尘器5、冷却塔6、电捕焦油器7、除硫化氢喷淋器8、气水分离器9和储气罐10 ；蒸汽换热器4，蒸汽缓冲罐3，气化反应室1通过蒸汽管道依次相连；鼓风机，内外双旋风换热除尘器5，空气缓冲罐2，气化反应室1通过空气管道依次相连；(燃气)储气罐 10则通过减压阀与用户端燃气应用设备或输气管网相连。所述气化反应室，为下吸式气化反应室，如图2、图3所示，自上而下包括自动上料装置101、自动整平装置102、初级气化区103、自动点火装置104、振动炉蓖105、二次气化区106、自动排渣装置107 ；以及分别位于初级气化区顶部和二次气化区顶部的两套炉内压力调节系统、均勻分布于初级气化区内的12个热电偶组成的炉温监测系统、由两个微波料位探测仪组成安装于初级气化区内的炉内料位监测系统、分别安装于气体进口输送管和出口管口处的进出口气体温度监测系统和气体进出口压力监测系统，以及位于点火器上方的火焰监测系统；所述自动上料装置101，位于气化反应室的顶部，如图4所示，包括两级气动偏心球阀1011和1013、一个料仓1012以及一个高低位料位监测器，所述料仓1012位于两级球阀1011和1013之间，高低位料位检测器位于其料仓1012内部；气化区由一体式的初级气化区103和二次气化区106组成，所述初级所化区103 在上，二次气化区106在下，两者之间设置振动炉蓖105 ；气化区的耐火层均由硅酸铝耐火混凝土浇筑形成，保温层由陶瓷纤维包裹而成；初级气化区103的混合气化介质进气口位于初级气化区顶部；二次气化区106的混合气化介质进气口位于二次气化区的上部，其燃气出气口位于二级气化区中部。所述振动炉蓖105，如图5所示，是上下两层分体结构；下层炉蓖1052是固定炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈正梯型放置并通过其两端固定连接于下层炉蓖圈内侧形成， 所述固定炉蓖固定于所述气化反应室的耐火材料壁上；上层炉蓖1051是活动炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈倒梯型放置并通过其两端固定连接于上层炉蓖圈内侧形成，所述上层炉蓖1051与液压动力装置2000连接并连动；所述下层炉蓖1052的齿条与上层炉蓖1051的齿条对应咬合，并设定相邻的上下两层炉蓖的齿条咬合处的横向间隙为5-80mm ；所述不锈钢齿条的上底宽约20mm，下底宽约40mm。通过PLC自动控制系统控制所述液压动力装置带动所述上层炉蓖以不大于200次/分钟的频率振动；所述自动整平装置101包括动力部分1021和十字型整平转臂1022 ；所述动力部分1021位于初级气化区103的顶部，由液压推动装置和减速电机组成；所述整平转臂1022 位于初级气化区103内部，套装固定于中心轴1023上；所述液压推动装置的缸头与减速电机相连接，减速电机的输出端与中心轴1023相连接，所述中心轴1023、减速电机的输出轴及缸头的中心线与所述气化区的中心线重合；自动整平装置102的所述液压推动装置的行程为50-500mm，所述减速电机的转速为5_20rpm。所述自动点火装置104，位于所述初级气化区103下端的反应室侧壁处，包括3套油枪、点火器和推进系统；所述自动排渣装置107，与所述二次气化区106底部的排渣通道相连接，包括两级气动偏心球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；所述蒸汽换热器4通过输气管路与二次气化区106的燃气出气管路连接；所述蒸汽缓冲罐3通过输气管路分别连接至蒸汽换热器4的蒸汽出气管路和气化区的蒸汽进气管路；所述蒸汽换热器上，装有液位计与压力表，用于监测蒸汽换热器内部压力与水位；同时有温度计，用于监测所产生的蒸汽温度，并配有安全阀，用于压力过大时泄压；所述蒸汽缓冲罐，在其蒸汽入口处配有温度计，出口处配有压力表与流量计，并于出口处设置调节阀加以控制。所述内外双旋风换热除尘器为5内外双层立式筒状的一体结构，上部为圆筒状， 下部为倒圆台筒状，里层为旋风分离仓501，外层为旋风换热仓502 ；所述旋风分离仓501自下而上分为集液区、旋风分离区和净化区，其燃气进气口 5011和出气口 5012分别经输气管道与蒸汽换热器4的出气口及冷却塔6的入气口相连接；所述旋风换热仓502设置导流板 5021，所述导流板5021为不锈钢板呈螺旋状焊接于所述旋风换热仓502的内壁上，其水平宽度与所述换热仓502的宽度相当；所述旋风换热仓502下部设置冷空气进气口 5022，上部设置热空气出气口 5023，所述出气口 5023通过空气缓冲罐3与所述气化反应室1的进气管路相连接；所述内外双旋风换热除尘器5底部，配有变频鼓风机，用于向其外层的旋风换热仓送入常温空气，在其内部还配有液位计用于监测底部排渣出口处液位。惯性分离器的启动控制、排渣系统与内外双旋风换热除尘器完全相同；通过惯性将气体中的木焦油，木醋液，灰分分离出来，在底部对其进行监测和通过双球阀控制排放， 排废液步骤与内外双旋风换热除尘器相同；在所述冷却塔6气体出口处，装有气体温度计，用于监测燃气温度。在冷却塔6内部，装有水温度计，用于监测冷却塔中水温，并配有调频水泵，用于控制冷却塔循环水。在底部排渣出口上端，另装有液位计，用于监测底部液位。在所述电捕焦油器7进气口位置，配有氧分析仪200，用于监测进入电捕焦油器的燃气中氧含量。底部排渣出口上端，配有液位计，用于监测底部排渣出口出液位。在所述除硫化氢喷淋器8中，盛放按一定比例配比的氢氧化钠水溶液，装有液位计，用于监测除硫化氢喷淋器中水溶液液位。同时配有水泵控制其中水溶液的循环。在所述气水分离器9出气口处，装有气体分析仪100，用于监测最终所产燃气成分。所述蒸汽换热器3、内外双旋风换热除尘器5、冷却塔6的排渣出口，均设置与所述气化反应室相同的自动排渣装置，即为双球阀结构，使用时，一级球阀先开启，废渣落入排渣仓，第一级球阀关闭后，第二级球阀再打开，排出废渣废液，第二级球阀关闭。因此不会发生空气通过排渣出口倒流入气化装备内部的情况。所述气化装备的气化工艺，包括如下工艺步骤(a)燃气生成上料和进气生物质原料进入自动上料系统，上料系统的一级球阀打开，原料进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开，原料进入初级气化区，料位监测装置检测到低位信号时，二级球阀关闭；同时，用鼓风机向气化反应室吹入温度在200°C以上的蒸汽和/或160°C热空气组成的气化介质；初级气化生物质原料进入初级气化区后，在微波料位监测仪检测到高位信号后， 停止进料，由自动整平系统进行整平，之后由自动点火系统进行点火，火焰监测装置监测火焰达到预定指标后，油枪退出炉膛，大气联通管关闭，初级气化开始，即通过厌氧燃烧，形成燃气在初级气化区，原料分为5层，分别为干燥层、热解层、燃烧层、还原层、灰烬层，均布的热电偶不间断向控制台传输各个料层的温度，通过控制进气量和整平装置的动作对初级气化区的5个层面进行控制和调整；形成燃气包括C0、H2、CH4、C2H6、CnHm、N2、C02 ；各个层面的反应如下干燥层，温度约达100°C该层通过200°C的空气和水蒸气对物料进行干燥，提取出物料中的H20，生成水蒸气。热解层和燃烧层，温度约500°C 1000°C主要反应A :CH1. 400. 6+0. 602+1. 6N2 — 0. 7C0+0. 6H2+0. 3C02+0. 1H20+1. 6N2B :CH1. 600. 6+0. 4H20 — C0+1. 1H2C :C+02 — C02D :C+C0 — C02该层通过生物质原料和脱挥反应的生成物部分氧化，并释放大量的热量，将区域温度提升至1000摄氏度以上，生成CO，H2，C02, H20。
还原层，温度约850°C主要反应A:C+C02 —2C0 (还原反应)
B:C+H20 —C0+H2 (还原反应)
C:CH1. 600.6+0. 4H20 — CO+1. 1H2 (氧化反应)该层为无氧反应区，这些反应将炉床的温度降至750-800°C，任何在炉床上方生成，并残余的焦油在此将会被热解，并进一步增加混合气体的产气量，CHl. 600. 6+0. 4H20 — CO+1. 1H2部分在火焰热解中生成的二氧化碳在此同焦结发生碳溶损反应，并增加产出混合气体的能量密度C+C02 — 2C0部分在干燥和火焰热解过程中生成的水蒸气又同焦结反应，使混合气体中氢气含量增加 C+H20 — C0+H2。灰烬层在还原层之下，就是灰烬收集区。每隔一段时间，灰烬就通过炉篦，聚集到气化炉底部。二次气化初次气化形成的固体余渣和结焦灰渣，经振动炉蓖的振动和挤压变为小颗粒炉渣顺利排放至二次气化区，同时向二次气化区再次通入预热的气化介质，进行二次气化；发生如下反应少量的辅助氧化剂从炉蓖下方被注进混合气体当中，并进一步降低气体中焦油的含量，增加氢气含量和总的气体产量。C+02 — C02C+H20 — C0+H22C0+02 —2C02C+C02 — 2C0自动排渣炉渣进入自动排渣系统后，一级球阀保持打开，炉渣进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开进行排渣，料位监测系统检测到低位信号时二级球阀关闭；(b)气化介质预热将所生成燃气经输气管道送入蒸汽热交换器和内外双旋风换热除尘器分别获得200°C以上的蒸汽和160°C以上的热空气，两者分别经蒸汽缓冲器和空气缓冲器，并在管道中混合后送入气化反应室中作为气化介质，或选择其中一种作为气化介质；(c)燃气净化过滤在水环压缩机的抽力作用下，生成的燃气在气化反应室中通过燃烧层和还原层，经输气管道进入蒸汽换热器中，自动进行热量交换获得蒸汽并以输气管路送至气化反应室作为气化介质，同时发生杂质的沉降；继而进入内外双旋风换热除尘器，燃气中的颗粒物和木焦油等杂质进一步沉降的同时进行热量交换，即给冷空气预热获得热空气并经输气管道送至气化反应室作为气化介质；燃气紧接再依次进入冷却塔，通过封闭水体对燃气进行进一步的降温；电捕焦油器，利用静电吸附及惯性分离的原理对燃气降温后其中凝结的焦油微粒和颗粒物进行分离沉降，焦油脱除率在99. 99%以上；和除硫化氢喷淋器中，通入氢氧化钠水溶液，并进行喷淋，去除燃气中所含的H2S成分，经过处理后的燃气中H2S含量低于0. 00001%，经过上述一系列的脱除杂质，最后进入气水分离器进行气水分离，即通过气水分离器中过滤网，对燃气中所含水分进行分离；在上述所有环节均自动进行排污和排水处理；(d)燃气压缩储存净化后的燃气在水环压缩机的作用被压缩存入储气罐中，所述水环压缩机的排量范围是90m7h-1800m3/h，最大工作压力0. 6MPa。上述气化装备和工艺需一种新的生物质气化装备的控制方法被研制。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种生物质气化装备的控制方法。本发明采用的技术手段如下一种生物质气化装备的控制方法，其特征在于包括如下步骤1)生物质填料步骤，具体包括如下步骤1-1、气化炉内料位感应达到低位值时，上料传送带打开；料位整平器开启并保持旋转；1-2、第一道球阀打开，生物质燃料进入上料仓；1-3、上料仓料位感应器启动，达到高位时，第一道球阀关闭，上料传送带关闭；1-4、第二道球阀打开，上料仓感应器达到低位值时，第二道球阀关闭；1-5、再次从步骤1-2开始循环；1-6、气化炉内料位感应达到高位值时循环停止；1-7、填料步骤停止后，位于中心的料位整平器开始对物料整平，并在填料步骤再次开启时，料位整平器旋转停止；2)炉篦调整步骤在物料进入气化炉后，炉篦上层振动对原料进行粉碎，达到预设时间后，振动停止，上层炉篦复位；3)除灰控制步骤上层炉篦复位后，除灰步骤启动，具体步骤如下3-1、炉篦复位后，第一道球阀打开，炉渣进入排渣仓；3-2、达到预设时间后，第一道球阀关闭；3-3、第二道球阀打开，达到预设时间后，第二道球阀关闭；3-4、排出的废渣由稀相输送机排到指定排渣仓；4)炉内温控制步骤，具体包括如下步骤4-1、每层取电热偶的平均温度值，若平均值低于预设值50摄氏度时，空气阀门加大，直至温度达到预设值，空气调节阀回复预设位置，若平均值高于预设值100摄氏度时， 蒸汽发调节阀加大，直至温度降低至预设值，蒸汽调节阀回复预设位置；4-2、燃烧层的电热偶之间的最大温差达到100摄氏度时，料位整平器向下推进再收回，并旋转；5)内外双旋风换热除尘器控制步骤气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时内外双旋风换热除尘器开启，对其内的焦油、木醋液、冷凝水及灰分通过水平微波液位计进行监控，具体控制步骤如下5-1、液位达到高位值时，第一道球阀打开，废液进入热除尘器排渣仓；
5-2、液位达到低位值时，第一道球阀关闭；5-3、第二道球阀打开，废液排出，达到预设时间时，第二道球阀关闭；6)冷却塔控制步骤由气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时开启， 通过循环水将所产燃气冷却、降温至90摄氏度，循环水是由调频水泵控制，水温由罐内温度计检测，气体温度由出口温度计检测；7)惯性分离器控制步骤气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时惯性分离器开启，对其内的焦油、木醋液、冷凝水及灰分通过水平微波液位计进行监控，具体控制步骤如下7-1、液位达到高位值时，第一道球阀打开，废液进入惯性分离器排渣仓；7-2、液位达到低位值时，第一道球阀关闭；7-3、第二道球阀打开，废液排出，达到预设时间时，第二道球阀关闭；8)电捕焦器控制步骤电捕焦器由进气口处的氧分析仪控制开启和关闭；当氧含量低于时开启，通过高压静电对气体中残余的木焦油、灰分和二氧化硫进行捕捉；当氧含量超过时，电捕焦器停止给电；电捕焦器停电后气体仍可从其中通过；9)除硫化氢喷淋器控制步骤除硫化氢喷淋器是由气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时开启；10)气水分离器控制步骤气水分离器通过内置高、低液位计和双球阀排放系统实现对其内部水位和排水的控制，即达到高位时开始排放，低位时停止排放；11)蒸汽发生器控制步骤蒸汽发生器气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000 摄氏度时开启；内设高低水位计、蒸汽压力表及温度计来控制水位和蒸汽压力并反馈炉内温度；蒸汽压力过大时，打开安全阀泄压，直至压力降低至预设值，安全阀关闭；12)蒸汽、空气储存罐控制步骤蒸汽、空气储存罐在水环压缩机启动的同时启动，罐体入口处设有温度计，出口由两个调节阀控制，并设有流量计和压力表；13)风带及二次氧化区步骤气化炉外的三层风带由调节阀控制流量，点火时三层风带全部打开，当氧化层温度达到设定温度时，位于还原层、灰烬层的两个风带关闭，只留燃烧层一个风带持续供氧并将调节阀调节至预设大小，当燃烧层温度降低至下限温度时，调节阀加大，增加空气量，直至温度达到预设值，调节阀回复预设值；另外，二次氧化区风带由调节阀控制，人工开启，当燃气稳定输出后，如需二次氧化并且氧含量小于1 %，开启调节阀通入适量空气及水蒸气，当电捕焦器前的氧分析仪监测氧含量超标时，二次氧化区空气调节阀立刻关闭。所述步骤6)冷却塔控制的具体步骤如下6-1、气体温度控制冷却水入口隔离阀保持敞开，当燃气出口温度超过90摄氏度时调频水泵逐步加大水量，直至气体温度回落至90摄氏度，调频水泵回复预设值；6-2、水温控制冷却水入口隔离阀保持敞开，当水温超过80摄氏度时，调频水泵逐步加大水量，直至水温回落至50摄氏度，调频水泵回复至预设值；6-3、废液排放控制气体冷却后产生大量木焦油、木醋液、冷凝水、灰分，通过水平微波液位计进行监控，排废液和检测步骤与内外双旋风换热除尘器相同。所述步骤11)蒸汽发生器控制步骤还包括当水位达到高位值，减弱给水泵的给水量，当水位达到低位值，加大给水泵的供水量，并通过压力表对压力进行监控保持压力
1彡0. 7MPa，多余的蒸汽用于其它热源回收的步骤。所述步骤1 蒸汽、空气储存罐具体控制步骤如下12-1、蒸汽储存罐当入口处气体温度、压力达到预设值时，调节阀打开至预设位置，向炉内输送蒸汽，由炉内电热偶反馈信号控制调节阀开关大小，并反馈出口处流量、压力大小；12-2、空气储存罐出口调节阀在水环压缩机开启的同时开启，向炉内输送空气， 空气流量大小不变，压力通过变频鼓风机调节，压力过大时停止鼓风机，直至压力降低至预设值，鼓风机再次打开；反馈空气温度、流量及压力大小。在氧分析仪检测到3%的氧气、水环压缩机故障、主鼓风机故障、生物质填料步骤或机械故障、除灰步骤或机械故障、炉篦调整步骤或机械故障、气化炉温度超过预设最大值、气化炉压力超过预设最大值、监控设备发现在特定控制点处有泄露、蒸汽发生器压力超过预设最大值、蒸汽发生器水位达不到预设值或紧急停电的情况发生后系统会激活自动安全关机的步骤。与现有技术相比，本发明的优点是显而易见的1、操作方法精确，各反应阶段和反应状态得到控制；2、自动化程度高，运营成本，尤其是人工成本得到大幅降低；3、安全性大大提高，实时监测燃气中氧气含量，具备多种安全模式和紧急状态下自动处置方法；4、温度控制精确，并对燃气成分进行实时监测，所产燃气成分稳定可控；5、采用蒸汽与热空气混合气化剂，气化反应效率提高，燃气中氮气含量减少，氢气含量增加。操作简便，对操作人员要求低，操作失误可能性小，而且成本低廉适于在生物质气化领域广泛推广。
图1是实施例的结构示意图；图2是气化反应室的结构示意图；图3是气化反应室的俯视图；图4是上料装置的结构示意图；图5是振动炉蓖的结构示意图；图6是内外双旋风换热除尘器的结构示意图；图7是生物质气化工艺流程图。图中，1气化反应室 2空气缓冲罐 3蒸汽缓冲罐 4蒸汽换热器 5内外双旋风换热除尘器6冷却塔 7电捕焦油器 8除硫化氢喷淋器 9气水分离器 10 储气罐100气体分析仪200氧分析仪101自动上料装置 1011、1013 —级、二级气动偏心球阀 1012料仓102自动整平装置 1021动力部分 1022整平转臂 1023中心轴103初级气化区104自动点火装置
105振动炉蓖 1051上层炉蓖 1052下层炉蓖 2000液压缸106二次气化区107自动排渣装置501旋风分离仓 5011混合气进气口 5012混合气出气口502旋风换热仓 5021导流板 5022冷空气进气口 5023热空气出气口503球阀排尘结构 5031,5033 —级、二级球阀 5032储尘室
具体实施例方式申请人:提出一种新型的生物质气化装备包括由输气管道依次连接的气化反应室、 空气缓冲罐、蒸汽缓冲罐、蒸汽换热器、内外双旋风换热除尘器、惯性分离器、冷却塔、电捕焦油器、除硫化氢喷淋器、气水分离器和储气罐；上述各装置分别与西门子S7-300(PLC)程控系统配套检测发生室内的各区域温度、压力、点火装置。热电偶配备相关的流量计、温度计、燃气分析仪，读数所有发生气内各温度，各种燃气含量，分析起动点火装置，并且及时将读数反馈至控制面板，与客户发电机设备进行数据交换，反馈。系统在临界状态下会警告工作人员进入维护安全模式，处于质量安全因素会自动关闭系统。西门子PLC程控系统有着充足的模块检测内部系统和外部系统的错误，与PLC系统总线连接进行交流，流程控制器从现场的设备收到信号，然后依据预先收到的信号设定方式控制阀门和马达执行命令，也可以与工作人员进行互动，调节相关的参数和生产配方，控制面板显示器远程控制终端。结合气化工艺，如图7所示，该生物质气化装备的控制方法，包括1)生物质填料步骤，包括如下步骤1-1、气化炉内料位感应达到低位值时，上料传送带打开；料位整平器开启并保持旋转；1-2、第一道球阀打开，生物质燃料进入上料仓；1-3、上料仓料位感应器启动，达到高位时，第一道球阀关闭，上料传送带关闭；1-4、第二道球阀打开，上料仓感应器达到低位值时，第二道球阀关闭；1-5、再次从步骤1-2开始循环；1-6、气化炉内料位感应达到高位值时循环停止；1-7、填料步骤停止后，位于中心的料位整平器，向下推进200mm(防止形成支架)， 然后收回，开始旋转(转速由电机和减速器控制在IOrpm)，填料步骤再次开启时，旋转停止；2)炉篦调整步骤自动操作的时间将由原料变为灰烬的速率决定。炉篦分上下两层，下层固定在气化炉内，上层是振动层，是由两个50行程液压缸控制，步骤启动后，上层炉篦上升50mm，之后在这50mm范围内上下振动，达到预设时间后，振动停止，上层炉篦复位；3)除灰步骤除灰步骤的启动的时间由炉篦调整步骤控制，炉篦复位后，除灰步骤启动以防止在排渣口处结渣；3-1、炉篦复位后，第一道球阀打开，炉渣进入排渣仓；3-2、达到预设时间后，第一道球阀关闭；3-3、第二道球阀打开，达到预设时间后，第二道球阀关闭；
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3-4、排出的废渣由稀相输送机排到指定排渣仓；4)炉内温控步骤炉内温控步骤是由，位于气化炉内的3层12个电热偶和位于炉外的3个风带实现控制，12个电热偶分别位于燃烧层，还原层，热解层，每层4个电热偶；3 个风带由调节阀控制风量大小；4-1、每层取4个电热偶的平均温度值，若平均值低于预设值50摄氏度时，空气阀门加大，直至温度达到预设值，空气调节阀回复预设位置，若平均值高于预设值100摄氏度时，蒸汽发调节阀加大，直至温度降低至预设值，蒸汽调节阀回复预设位置；4-2、燃烧层的4个电热偶之间的最大温差达到100摄氏度时，料位整平器向下推进200mm后，再收回，继续旋转；5)内外双旋风换热除尘器控制步骤内外双旋风换热除尘器控制步骤是由气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时内外双旋风换热除尘器开启，对其内的焦油、木醋液、冷凝水、灰分通过水平微波液位计进行监控；5-1、液位达到高位值时，第一道球阀打开，废液进入排渣仓；5-2、液位达到低位值时，第一道球阀关闭；5-3、第二道球阀打开，达到预设时间时，第二道球阀关闭；6)冷却塔控制步骤冷却塔控制步骤与内外双旋风换热除尘器类似也是由气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时开启，通过循环水将所产燃气冷却、降温至 90摄氏度，循环水是由调频水泵控制，水温由罐内温度计检测，气体温度由出口温度计检测；6-1、气体温度控制冷却水入口隔离阀保持敞开，当燃气出口温度超过90摄氏度时调频水泵逐步加大水量，直至气体温度回落至90摄氏度，调频水泵回复预设值；6-2、水温控制冷却水入口隔离阀保持敞开，当水温超过80摄氏度时，调频水泵逐步加大水量，直至水温回落至50摄氏度，调频水泵回复至预设值；6-3、废液排放控制气体冷却后产生大量木焦油、木醋液、冷凝水、灰分，通过水平微波液位计进行监控，排废液和检测步骤与内外双旋风换热除尘器相同；7)惯性分离器控制步骤惯性分离器的启动控制、排渣系统与内外双旋风换热除尘器完全相同；通过惯性将气体中的木焦油，木醋液，灰分分离出来，在底部对其进行监测和通过双球阀控制排放，排废液步骤与内外双旋风换热除尘器相同；8)电捕焦器控制步骤电捕焦器是由进气口处的氧分析仪控制开启和关闭；当氧含量低于时开启，通过高压静电对气体中残余的木焦油、灰分和二氧化硫进行捕捉；当氧含量超过时，电捕焦器停止给电；电捕焦器停电后气体仍可从其中通过；9)除硫化氢喷淋器控制步骤除硫化氢喷淋器控制步骤是由气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时开启；除硫化氢喷淋器是通过将可燃气体通入NaOH(烧碱)溶液和喷淋两种方式，达到去除H2S (硫化氢)的目的，在这个过程中，系统通过水泵来控制NaOH溶液的循环和喷淋，并内置液位计，使NaOH液位始终保持在安全水位；10)气水分离器控制步骤气水分离器与水环压缩机同时开启，通过内置高、低液位计和双球阀排放系统实现对其内部水位和排水的控制，即达到高位时开始排放，低位时停止排放，具体步骤同内外双旋风换热除尘器；11)蒸汽发生器控制步骤蒸汽发生器气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时开启；内设高低水位计、蒸汽压力表及温度计来控制水位和蒸汽压力并反馈炉内温度；蒸汽压力过大时，打开安全阀泄压，直至压力降低至预设值，安全阀关闭；蒸汽发生器控制步骤根据，当水位达到高位值，减弱给水泵的给水量，当水位达到低位值，加大给水泵的供水量，并通过压力表对压力进行监控保持压力< 0. 7MPa，多余的蒸汽用于其它热源回收；12)蒸汽、空气储存罐两个罐体在水环压缩机启动的同时启动，罐体入口处设有温度计，出口由两个调节阀控制，并设有流量计、压力表；12-1、蒸汽储存罐当入口处气体温度、压力达到预设值时，调节阀打开至预设位置，向炉内输送蒸汽，由炉内电热偶反馈信号控制调节阀开关大小，并反馈出口处流量、压力大小；12-2、空气储存罐出口调节阀在水环压缩机开启的同时开启，向炉内输送空气， 空气流量大小不变，压力通过变频鼓风机调节，压力过大时停止鼓风机，直至压力降低至预设值，鼓风机再次打开；反馈空气温度、流量及压力大小；13)风带及二次氧化区炉外的三层风带由调节阀控制流量，点火时三层风带全部打开，当氧化层温度达到1000摄氏度时，位于还原层、灰烬层的两个风带关闭，只留燃烧层一个风带持续供氧并将调节阀调节至预设大小，当燃烧层温度降低至900摄氏度以下时，调节阀加大，增加空气量，直至温度达到预设值，调节阀回复预设值；二次氧化区风带由调节阀控制，人工开启，当燃气稳定输出后，如需二次氧化并且氧含量小于1 %，开启调节阀通入适量空气及水蒸气，当电捕焦器前的氧分析仪监测氧含量超标时，二次氧化区空气调节阀立刻关闭。正常关机步骤关机步骤是在例行/非紧急状况下的自动功能；快速的关机步骤在设计上被用来安全关闭反应炉；关机必须同客户步骤操作相协调；在操作员站的系统控制总界面可以启动关机步骤；以下是同关机相关的操作；1.生物质填料循环停止2.除灰循环停止3.炉篦调整循环停止4.水环压缩机减速至全速的15%5.蒸汽发生器安全阀打开6.关闭内外双旋风换热除尘器控制循环7.关闭冷却罐控制循环8.关闭惯性分离器和电捕焦器循环9.关闭除硫化氢喷淋器控制循环10.关闭主鼓风机11.关闭气化炉出气口阀门12.在预设时间内关闭水环压缩机13.制氮机打开，将氮气通入气化炉14.监测气化炉内压力，表压至50Kpa时，大气联通管打开；15.制氮机关闭16.进气阀门关闭
手动关机系统可以被手动关闭，基本操作同上述相同，推荐尽量使用正常的自动关机步骤；自动安全关机控制系统可以启动自动安全关机步骤；包括人员安全受到威胁，流程故障，或者机械故障在内的数种情况都会激活自动安全关机步骤；以下情况会启动自动关机
0182]1.氧分析仪检测到3%的氧气0183]2.水环压缩机故障0184]3.主鼓风机故障0185]4.生物质填料步骤或机械故障0186]5.除灰步骤或机械故障0187]6.炉篦调整步骤或机械故障0188]7.气化炉温度超过预设最大值0189]8.气化炉压力超过预设最大值0190]9.监控设备发现在特定控制点处有泄露0191]10蒸汽发生器压力超过预设最大值0192]11蒸汽发生器水位达不到预设值0193]12紧急停电自动安全关机步骤会快速对气化炉中的反应进行降温，并最小化混合气体的产生；如果控制系统无法执行自动安全关机步骤中的某一项操作，操作人员必须手动执行； 如果在关机步骤下出现紧急情况，自动安全关机步骤将会被激活。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1权利要求
1. 一种生物质气化装备的控制方法，其特征在于包括如下步骤1)生物质填料步骤，具体包括如下步骤1-1、气化炉内料位感应达到低位值时，上料传送带打开；料位整平器开启并保持旋转；1-2、第一道球阀打开，生物质燃料进入上料仓；1-3、上料仓料位感应器启动，达到高位时，第一道球阀关闭，上料传送带关闭； 1-4、第二道球阀打开，上料仓感应器达到低位值时，第二道球阀关闭； 1-5、再次从步骤1-2开始循环； 1-6、气化炉内料位感应达到高位值时循环停止；1-7、填料步骤停止后，位于中心的料位整平器开始对物料整平，并在填料步骤再次开启时，料位整平器旋转停止；2)炉篦调整步骤在物料进入气化炉后，炉篦上层振动对原料进行粉碎，达到预设时间后，振动停止，上层炉篦复位；3)除灰控制步骤上层炉篦复位后，除灰步骤启动，具体步骤如下 3-1、炉篦复位后，第一道球阀打开，炉渣进入排渣仓；3-2、达到预设时间后，第一道球阀关闭；3-3、第二道球阀打开，达到预设时间后，第二道球阀关闭；3-4、排出的废渣由稀相输送机排到指定排渣仓；4)炉内温控制步骤，具体包括如下步骤4-1、每层取电热偶的平均温度值，若平均值低于预设值50摄氏度时，空气阀门加大， 直至温度达到预设值，空气调节阀回复预设位置，若平均值高于预设值100摄氏度时，蒸汽发调节阀加大，直至温度降低至预设值，蒸汽调节阀回复预设位置；4-2、燃烧层的电热偶之间的最大温差达到100摄氏度时，料位整平器向下推进再收回，并旋转；5)内外双旋风换热除尘器控制步骤气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时内外双旋风换热除尘器开启，对其内的焦油、木醋液、冷凝水及灰分通过水平微波液位计进行监控，具体控制步骤如下5-1、液位达到高位值时，第一道球阀打开，废液进入热除尘器排渣仓； 5-2、液位达到低位值时，第一道球阀关闭；5-3、第二道球阀打开，废液排出，达到预设时间时，第二道球阀关闭；6)冷却塔控制步骤由气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时开启，通过循环水将所产燃气冷却、降温至90摄氏度，循环水是由调频水泵控制，水温由罐内温度计检测，气体温度由出口温度计检测；7)惯性分离器控制步骤气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时惯性分离器开启，对其内的焦油、木醋液、冷凝水及灰分通过水平微波液位计进行监控，具体控制步骤如下7-1、液位达到高位值时，第一道球阀打开，废液进入惯性分离器排渣仓； 7-2、液位达到低位值时，第一道球阀关闭；7-3、第二道球阀打开，废液排出，达到预设时间时，第二道球阀关闭；8)电捕焦器控制步骤电捕焦器由进气口处的氧分析仪控制开启和关闭；当氧含量低于时开启，通过高压静电对气体中残余的木焦油、灰分和二氧化硫进行捕捉；当氧含量超过时，电捕焦器停止给电；电捕焦器停电后气体仍可从其中通过；9)除硫化氢喷淋器控制步骤除硫化氢喷淋器是由气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时开启；10)气水分离器控制步骤气水分离器通过内置高、低液位计和双球阀排放系统实现对其内部水位和排水的控制，即达到高位时开始排放，低位时停止排放；11)蒸汽发生器控制步骤蒸汽发生器气化炉的燃烧层温度控制开启，达到1000摄氏度时开启；内设高低水位计、蒸汽压力表及温度计来控制水位和蒸汽压力并反馈炉内温度； 蒸汽压力过大时，打开安全阀泄压，直至压力降低至预设值，安全阀关闭；12)蒸汽、空气储存罐控制步骤蒸汽、空气储存罐在水环压缩机启动的同时启动，罐体入口处设有温度计，出口由两个调节阀控制，并设有流量计和压力表；13)风带及二次氧化区步骤气化炉外的三层风带由调节阀控制流量，点火时三层风带全部打开，当氧化层温度达到设定温度时，位于还原层、灰烬层的两个风带关闭，只留燃烧层一个风带持续供氧并将调节阀调节至预设大小，当燃烧层温度降低至下限温度时，调节阀加大，增加空气量，直至温度达到预设值，调节阀回复预设值；另外，二次氧化区风带由调节阀控制，人工开启，当燃气稳定输出后，如需二次氧化并且氧含量小于1 %，开启调节阀通入适量空气及水蒸气，当电捕焦器前的氧分析仪监测氧含量超标时，二次氧化区空气调节阀立刻关闭。
2.根据权利要求1所述的一种生物质气化装备的控制方法，其特征在于所述步骤6)冷却塔控制的具体步骤如下6-1、气体温度控制冷却水入口隔离阀保持敞开，当燃气出口温度超过90摄氏度时调频水泵逐步加大水量，直至气体温度回落至90摄氏度，调频水泵回复预设值；6-2、水温控制冷却水入口隔离阀保持敞开，当水温超过80摄氏度时，调频水泵逐步加大水量，直至水温回落至50摄氏度，调频水泵回复至预设值；6-3、废液排放控制气体冷却后产生大量木焦油、木醋液、冷凝水、灰分，通过水平微波液位计进行监控，排废液和检测步骤与内外双旋风换热除尘器相同。
3.根据权利要求1所述的一种生物质气化装备的控制方法，其特征在于所述步骤11) 蒸汽发生器控制步骤还包括当水位达到高位值，减弱给水泵的给水量，当水位达到低位值，加大给水泵的供水量，并通过压力表对压力进行监控保持压力彡0. 7MPa，多余的蒸汽用于其它热源回收的步骤。
4.根据权利要求1所述的一种生物质气化装备的控制方法，其特征在于所述步骤12) 蒸汽、空气储存罐具体控制步骤如下12-1、蒸汽储存罐当入口处气体温度、压力达到预设值时，调节阀打开至预设位置， 向炉内输送蒸汽，由炉内电热偶反馈信号控制调节阀开关大小，并反馈出口处流量、压力大12-2、空气储存罐出口调节阀在水环压缩机开启的同时开启，向炉内输送空气，空气流量大小不变，压力通过变频鼓风机调节，压力过大时停止鼓风机，直至压力降低至预设值，鼓风机再次打开；反馈空气温度、流量及压力大小。
5.根据权利要求1所述的一种生物质气化装备的控制方法，其特征在于还包括在氧分析仪检测到3%的氧气、水环压缩机故障、主鼓风机故障、生物质填料步骤或机械故障、除灰步骤或机械故障、炉篦调整步骤或机械故障、气化炉温度超过预设最大值、气化炉压力超过预设最大值、监控设备发现在特定控制点处有泄露、蒸汽发生器压力超过预设最大值、蒸汽发生器水位达不到预设值或紧急停电的情况发生后系统会激活自动安全关机的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种生物质气化装备的控制方法，包括如下步骤生物质填料控制；炉篦调整；除灰控制；炉内温控制；内外双旋风换热除尘器控制；冷却塔控制；惯性分离器控制；电捕焦器控制；除硫化氢喷淋器控制；气水分离器控制；蒸汽发生器控制；蒸汽、空气储存罐控制；风带及二次氧化区控制。本发明操作方法精确，自动化程度高，安全可控；大幅降低生产成本，适于在生物质气化领域广泛推广。
文档编号C10J3/06GK102433160SQ201110255628
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者唐旻, 姜晨旭, 张建国, 张建超, 张瑜 申请人:张建超