一种生物质气化装置的控制系统的制作方法

本发明涉及生物质领域，特别是一种生物质气化装置的控制系统。

背景技术：

生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气部分（或者氧气）、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。生物质气化是把生物质原料转化为可燃气体，可用于供热、发电、供气及化学品的合成，生物质气化炉是生物质能利用的重要技术之一。

现有的生物质气化装置中，生物质燃气的产能尚无控制手段。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种生物质气化装置的控制系统，能够调节生物质燃气的产能。

一种生物质气化装置的控制系统，包括气化室，所述气化室具有生物质输送机，所述生物质气化装置的控制系统还包括热值采集单元，所述热值采集单元用于采集所述生物质气化装置气化的生物质燃气的热值，所述生物质输送机连接有变速驱动器和生物质输送机算法控制器，生物质输送机算法控制器与热值采集单元连接并获取其采集的燃气热值信息；所述生物质输送机算法控制器用于在燃气热值低于所述生物质输送机算法控制器的设定阈值时，所述生物质输送机算法控制器控制所述生物质输送机输出功率增加，在燃气热值高于所述生物质输送机算法控制器的设定阈值时，所述生物质输送机算法控制器控制所述生物质输送机输出功率减小。

在本发明的生物质气化装置的控制系统中，生物质输送机算法控制器用于在燃气热值低于生物质输送机算法控制器的设定阈值时，生物质输送机算法控制器控制生物质输送机输出功率增加，在燃气热值高于生物质输送机算法控制器的设定阈值时，生物质输送机算法控制器控制生物质输送机输出功率减小，根据生物质燃气的热值变化调节生物质输送机，从而保证了生物质燃气的热值稳定，即生物质燃气的产能稳定。

附图说明

图1所示为本发明第一实施例的生物质气化装置的结构示意图。

图2所示为图1的生物质气化装置的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1所示为本发明第一实施例的生物质气化装置的结构示意图。请参见图1、本实施例的生物质气化装置包括：气化室10、返料器20、分离器30、燃气冷却器40、燃气加压风机50、用户侧燃气管路60，燃气泄漏检测器70。

气化室10的上部与返料器20上部连通、气化室10的中部与返料器20下部连通。

气化室10中部设有加砂机11、生物质输送机12、第一气化室气体管路131、第二气化室气体管路132，气化室10的下端设有风室14和排渣管15。气化室10上部设有气化室气压采集单元10P、气化室10下部设有气化室温度采集单元10T、气化室10还设有用于采集气化室10上部和中部气压差的气化室压差采集单元10P2。

加砂机11、生物质输送机12均包括电机，第一气化室气体管路131设有第一气化室管路气体流量计131F和第一气化室气体管路控制阀131V，第二气化室气体管路132设有第二气化室气体管路流量计132F和第二气化室气体管路控制阀132V。第一气化室气体管路131、第二气化室气体管路132可以与水蒸汽、空气、氮气、氧气、惰性气体等连通。

风室14连通有第一风室气体管路141和第二风室气体管路142。风室14内设有风室气压采集单元14P，风室气压采集单元14P所采集的气压通常被称之为床压。

第一风室气体管路141设有第一风室气体管路流量计141F、第一风室气体管路141与气化室鼓风机142M连接。第二风室气体管路142设有第二风室气体管路流量计142F、第二风室气体管路控制阀142V。排渣管15设有排渣控制阀15V。第一风室气体管路141可以与水蒸气、氧气连通。第二风室气体管路142可以与水蒸汽、空气、氮气、氧气、惰性气体连通。

返料器20顶部的生物质燃气出口与分离器30上部连通，返料器20的下部为返料器立管210，返料器立管210的下端向上弯曲180度后与气化室10内部连通。返料器立管向上弯曲180度形成了松动室211和返料室212。松动室211和返料室212内分别设有松动室气压采集单元211P、返料室气压采集单元212P。返料器立管210按照不同高度设有第一返料器立管气压采集单元2101P、第二返料器立管气压采集单元2102P、第三返料器立管气压采集单元2103P。第一返料器立管气压采集单元2101P的位置分别用于判断灰是否过高、第二返料器立管气压采集单元2102P用于判断、第三返料器立管气压采集单元2103P用于判断灰是否过低。

松动室211与第一松动风管路21、第二松动气管路23连通，返料室212与第一返料风管路22、第二返料气管路24连通。第一松动风管路21设有第一松动风管路流量计21F和第一松动风管路手动阀21V1，第二松动气管路23设有第二松动气管路流量计23F和第二松动气管路控制阀23V，第一返料风管路22设有第一返料风管路流量计22F和第一返料风管路手动阀22V1、第二返料气管路24设有第二返料气管路流量计24F和第二返料气管路控制阀24V。

第一松动风管路21和第一返料风管路22均与返料风机201、备用返料风机202连接，返料风机201的出风口设有返料风机控制阀201V、备用返料风机202的出风口设有备用返料风机控制阀202V。第二松动气管路23、第二返料气管路24可以与水蒸汽、空气、氮气、氧气、惰性气体等连通。

分离器30的顶部与燃气冷却器40连通，分离器30与燃气冷却器40之间设有分离器放散支管300和用于采集生物质燃气的氧气含量的含氧量采集单元30O2、用于采集生物质燃气的一氧化碳含量的一氧化碳含量采集单元30CO、用于采集生物质燃气的温度的第一燃气温度采集单元30T，分离器30的下端设有与卸灰装置31相连接的分离器立管310，分离器立管310按照不同高度设有第一分离器立管气压采集单元3101P、第二分离器立管气压采集单元3102P、第三分离器立管气压采集单元3103P、第四分离器立管气压采集单元3104P，分离器立管310下端连接有卸灰装置31。分离器放散支管300设有分离器放散支管控制阀300V。

燃气冷却器40用于冷却燃气，燃气冷却器40与燃气加压风机50连接，燃气冷却器40设有冷却设备41和备用冷却设备42。

燃气冷却器40与燃气加压风机50之间设有用于采集生物质燃气的温度的第二燃气温度采集单元40T和燃气冷却器放散支管400，燃气冷却器放散支管400设有燃气冷却器放散支管控制阀400V。

燃气加压风机50的出口与用户侧燃气管路60连接，燃气加压风机50与用户侧燃气管路60之间设有燃气控制阀52V，燃气加压风机50与燃气控制阀52V之间设有燃气加压风机放散支管500，用于检测生物质燃气热值的热值采集单元50A，燃气加压风机放散支管500设有燃气加压风机放散支管控制阀500V。热值采集单元50A通过分析生物质燃气成分和采集生物质流量后计算出生物质燃气的热值。

用户侧燃气管路60设有用户侧燃气放散支管600，用户侧燃气放散支管600设有用户侧燃气放散支管控制阀600V。

燃气泄漏检测器70的数量为多个，其布置在气化室10、返料器20、分离器30、燃气冷却器40、燃气加压风机50、用户侧燃气管路60的附近。

图2所示为图1的生物质气化装置的控制系统的结构示意图。请参见图2，燃气加压风机50连接有变速驱动器和燃气加压风机算法控制器，燃气加压风机算法控制器与气化室气压采集单元10P连接并获取其采集的气化室气压信息，燃气加压风机算法控制器还与获取气化室鼓风机142M连接并获取气化室鼓风机142M的频率或风量信息。

气化室鼓风机142M连接有变速驱动器和气化室鼓风机算法控制器，气化室鼓风机算法控制器与气化室温度采集单元10T连接并获取采集的气化室温度信息、气化室鼓风机算法控制器还与风室气压采集单元14P连接并获取其采集的床压信息。

加砂机11连接有变速驱动器和加砂机算法控制器，加砂机算法控制器与风室气压采集单元14P连接并获取其采集的床压信息。

排渣控制阀15V连接有排渣算法控制器，排渣算法控制器与风室气压采集单元14P连接并获取其采集的床压信息。

冷却设备41、备用冷却设备42分别连接有变速驱动器和冷却设备算法控制器，冷却设备算法控制器与第一燃气温度采集单元30T、第二燃气温度采集单元40T连接并获取其采集的燃气温度信息。

生物质输送机12连接有变速驱动器和生物质输送机算法控制器，生物质输送机算法控制器与热值采集单元50A连接并获取其采集的燃气热值信息。

燃气泄漏检测器70连接有燃气泄漏控制器，燃气泄漏控制器还与热值采集单元50A连接，燃气泄漏控制器、一氧化碳含量采集单元30CO、含氧量采集单元30O2都与放散控制器连接，放散控制器获取燃气泄漏信息、燃气的一氧化碳含量信息、含氧量信息。放散控制器还与分离器放散支管控制阀300V、燃气冷却器放散支管控制阀400V、燃气加压风机放散支管控制阀500V、户侧燃气放散支管控制阀600V连接。

卸灰装置31连接有变速驱动器和卸灰装置算法控制器，卸灰装置算法控制器与第一分离器立管气压采集单元3101P、第二分离器立管气压采集单元3102P、第三分离器立管气压采集单元3103P、第四分离器立管气压采集单元3104P连接并获取其采集的分离器立管气压信息。

返料风机201、备用返料风机202，连接有变速驱动器和返料风机算法控制器，返料风机算法控制器与气化室压差采集单元10P2连接并获取气化室压差信息，返料风机算法控制器还与气化室温度采集单元10T连接并获取气化室温度信息，返料风机算法控制器还与第一返料器立管气压采集单元2101P、第二返料器立管气压采集单元2102P、第三返料器立管气压采集单元2103P连接并获取返料器立管气压信息。

返料风机控制阀201V、备用返料风机控制阀202V，连接有返料风机控制阀算法控制器，返料风机控制阀算法控制器与气化室压差采集单元10P2连接并获取气化室压差信息，返料风机控制阀算法控制器还与气化室温度采集单元10T连接并获取气化室温度信息，返料风机控制阀算法控制器还与第一返料器立管气压采集单元2101P、第二返料器立管气压采集单元2102P、第三返料器立管气压采集单元2103P连接并获取返料器立管气压信息。

第二松动气管路控制阀23V连接有第二松动气管路控制阀算法控制器，第二松动气管路控制阀算法控制器与气化室压差采集单元10P2连接并获取气化室压差信息，第二松动气管路控制阀算法控制器还与气化室温度采集单元10T连接并获取气化室温度信息，第二松动气管路控制阀算法控制器还与第一返料器立管气压采集单元2101P、第二返料器立管气压采集单元2102P、第三返料器立管气压采集单元2103P连接并获取返料器立管气压信息。

第二返料气管路控制阀24V连接有第二返料气管路控制阀算法控制器，第二返料气管路控制阀算法控制器与气化室压差采集单元10P2连接并获取气化室压差信息，第二返料气管路控制阀算法控制器还与气化室温度采集单元10T连接并获取气化室温度信息，第二返料气管路控制阀算法控制器还与第一返料器立管气压采集单元2101P、第二返料器立管气压采集单元2102P、第三返料器立管气压采集单元2103P连接并获取返料器立管气压信息。

第一气化室气体管路控制阀131V、第二气化室气体管路控制阀132V连接有气化室气体算法控制器，气化室气体算法控制器与气化室温度采集单元10T连接并获取气化室温度信息。

第二风室气体管路控制阀142V连接有第二风室气体算法控制器，第二风室气体算法控制器与气化室温度采集单元10T连接并获取气化室温度信息。

上述的算法控制器都具有人机交互界面。

燃气加压风机50连接的燃气加压风机算法控制器，获取气化室气压信息、气化室鼓风机142M的频率或风量信息，当气化室气压高于燃气加压风机算法控制器的设定阈值时，燃气加压风机算法控制器控制燃气加压风机50功率增加，当气化室气压低于燃气加压风机算法控制器的设定阈值时，燃气加压风机算法控制器控制燃气加压风机50功率减小，由于气化室鼓风机142M的频率或风量与气化室气压变化成正比，但是响应时间较长，燃气加压风机算法控制器获取气化室鼓风机142M的频率或风量变化可以根据气化室鼓风机142M的频率或风量增加而增加输出功率，气化室鼓风机142M的频率或风量减小而减小输出功率。

气化室鼓风机142M连接的气化室鼓风机算法控制器，获取气化室温度信息、床压信息。气化室鼓风机算法控制器在气化室温度高于气化室鼓风机算法控制器的温度设定阈值时，气化室鼓风机算法控制器控制气化室鼓风机142M减小输出功率，气化室鼓风机算法控制器在气化室温度低于气化室鼓风机算法控制器的温度设定阈值时，气化室鼓风机算法控制器控制气化室鼓风机142M增加输出功率。

气化室鼓风机算法控制器在床压小于气化室鼓风机算法控制器的床压设定阈值时，气化室鼓风机算法控制器控制气化室鼓风机142M增加输出功率。

加砂机11连接的加砂机算法控制器，获取床压信息。当床压低于加砂机算法控制器的床压设定阈值时，加砂机算法控制器控制加砂机11工作。

当气化室鼓风机142M增加输出功率而床压无变化且床压仍然低于气化室鼓风机算法控制器的床压设定阈值时，气化室鼓风机142M加砂机算法控制器控制加砂机11工作。

排渣控制阀15V连接有排渣算法控制器，获取床压信息。在床压高于排渣算法控制器的床压设定阈值时，排渣算法控制器控制排渣控制阀15V开启。

冷却设备41和/或备用冷却设备42连接的冷却设备算法控制器获取第一燃气温度采集单元30T、第二燃气温度采集单元40T采集的燃气温度信息。当第二燃气温度采集单元40T处的燃气温度高于冷却设备算法控制器的温度设定阈值时，冷却设备算法控制器控制冷却设备41和/或备用冷却设备42增加输出功率，当第二燃气温度采集单元40T处的燃气温度低于冷却设备算法控制器的温度设定阈值时，冷却设备算法控制器控制冷却设备41和/或备用冷却设备42减小输出功率，第一燃气温度采集单元30T处的燃气温度为冷却前的温度，当第一燃气温度采集单元30T处增加时，冷却设备算法控制器控制冷却设备41和/或备用冷却设备42增加输出功率，当第一燃气温度采集单元30T处减小时，冷却设备算法控制器控制冷却设备41和/或备用冷却设备42减小输出功率。

生物质输送机12连接的生物质输送机算法控制器获取其采集的燃气热值信息。在燃气热值低于生物质输送机算法控制器的设定阈值时，生物质输送机算法控制器控制生物质输送机12输出功率增加，在燃气热值高于生物质输送机算法控制器的设定阈值时，生物质输送机算法控制器控制生物质输送机12输出功率减小。

放散控制器获取燃气泄漏信息、燃气的一氧化碳含量信息、含氧量信息。当燃气泄漏或燃气的一氧化碳含量低于放散控制器的一氧化碳设定阈值时或燃气的含氧量高于放散控制器的含氧量设定阈值时，放散控制器控制分离器放散支管控制阀300V、燃气冷却器放散支管控制阀400V、燃气加压风机放散支管控制阀500V、户侧燃气放散支管控制阀600V连接中的一个或几个开启，同时放散控制器发出报警信号。

卸灰装置31连接有变速驱动器和卸灰装置算法控制器，卸灰装置算法控制器与第一分离器立管气压采集单元3101P、第二分离器立管气压采集单元3102P、第三分离器立管气压采集单元3103P、第四分离器立管气压采集单元3104P连接并获取其采集的分离器立管气压信息。分离器立管310上部的气压为负压，分离器立管310下方连接的卸灰装置31与大气连通，因此可以通过采集分离器立管310不同的位置的气压来推测分离器立管内灰的高度。设置多个分离器立管气压采集单元是为了能够具体的判断分离器立管310内灰的高度，分离器立管310内灰的高度需要保证分离器30与大气压力相对独立。

第一分离器立管气压采集单元3101P处的气压为负压第二分离器立管气压采集单元3102P处的气压为负压，第三分离器立管气压采集单元3103P处的气压为负压，第四分离器立管气压采集单元3104P处的气压接近大气压时时候灰位过高，启动或加快卸灰装置31工作。

第一分离器立管气压采集单元3101P处的气压为负压第二分离器立管气压采集单元3102P处的气压为负压，第三分离器立管气压采集单元3103P处的气压接近大气压时，第四分离器立管气压采集单元3104P处的气压接近大气压时候灰位过低，停止卸灰装置31工作。

也可以当某一分离器立管气压采集单元处的气压低于卸灰装置算法控制器的气压设定值时，卸灰装置算法控制器控制卸灰装置工作，当某一分离器立管气压采集单元处的气压高于卸灰装置算法控制器的气压设定值时，卸灰装置算法控制器控制卸灰装置停止工作。

返料风机201和备用返料风机202连接的返料风机算法控制器、返料风机控制阀201V、备用返料风机控制阀202V连接的返料风机控制阀算法控制器，第二松动气管路控制阀23V连接的第二松动气管路控制阀算法控制器，第二返料气管路控制阀24V连接的第二松动气管路控制阀算法控制器获取气化室温度信息、返料器立管气压信息、气化室压差信息，

返料器立灰管210的上部和下部具有气压差，因此可以通过不同的位置的气压来推测返料器立管内灰的高度，返料器立管内灰的高度过高容易结焦堵塞。当返料器立管内灰的灰位过高时，返料风机算法控制器控制增加返料风机201和备用返料风机202的输出频率，或返料风机控制阀算法控制器控制增加返料风机控制阀201V、备用返料风机控制阀202V的开度，或第二松动气管路控制阀算法控制器控制增加第二松动气管路控制阀23V的开度，第二返料气管路控制阀算法控制器控制增加第二返料气管路控制阀24V的开度。

当气化室温度低于返料风机算法控制器控制、返料风机控制阀算法控制器、第二松动气管路控制阀算法控制器的温度设定阈值、第二返料气管路控制阀算法控制器时返料风机算法控制器控制增加返料风机201和备用返料风机202的输出频率，或返料风机控制阀算法控制器控制增加返料风机控制阀201V、备用返料风机控制阀202V的开度，或第二松动气管路控制阀算法控制器控制增加第二松动气管路控制阀23V的开度，第二返料气管路控制阀算法控制器控制增加第二返料气管路控制阀24V的开度。

当气化室温度高于返料风机算法控制器控制、返料风机控制阀算法控制器、第二松动气管路控制阀算法控制器、第二返料气管路控制阀算法控制器的温度设定阈值时，返料风机算法控制器控制减小返料风机201和备用返料风机202的输出频率，或返料风机控制阀算法控制器控制减小返料风机控制阀201V、备用返料风机控制阀202V的开度，或第二松动气管路控制阀算法控制器控制减小第二松动气管路控制阀23V的开度，第二返料气管路控制阀算法控制器控制减小第二返料气管路控制阀24V的开度。

气化室压差与返料风或松动风大小成正比，因此当气化室压差高于返料风机算法控制器控制、返料风机控制阀算法控制器、第二松动气管路控制阀算法控制器、第二返料气管路控制阀算法控制器的压差设定阈值时，返料风机算法控制器控制减小返料风机201和备用返料风机202的输出频率，或返料风机控制阀算法控制器控制减小返料风机控制阀201V、备用返料风机控制阀202V的开度，或第二松动气管路控制阀算法控制器控制减小第二松动气管路控制阀23V的开度，第二返料气管路控制阀算法控制器控制减小第二返料气管路控制阀24V的开度。

当气化室压差低于返料风机算法控制器控制、返料风机控制阀算法控制器、第二松动气管路控制阀算法控制器、第二返料气管路控制阀算法控制器的温度设定压差时，返料风机算法控制器控制增加返料风机201和备用返料风机202的输出频率，或返料风机控制阀算法控制器控制增加返料风机控制阀201V、备用返料风机控制阀202V的开度，或第二松动气管路控制阀算法控制器控制增加第二松动气管路控制阀23V的开度，第二返料气管路控制阀算法控制器控制增加第二返料气管路控制阀24V的开度。

第一气化室气体管路131、第二气化室气体管路132、第二风室气体管路142在气化室气化生物质时，为气化室或风室内提供水蒸气或者氧气或者空气。在气化室停运时，通过第一气化室气体管路131、第二气化室气体管路132、第二风室气体管路142对气化室或风室进行吹扫，吹扫所使用的气体可以是空气或氮气或惰性气体。

在气化室气化生物质时，气化室温度高于气化室气体算法控制器、第二风室气体算法控制器的温度设定阈值时，气化室气体算法控制器控制减小第一气化室气体管路控制阀131V或第二气化室气体管路控制阀132V的开度，或第二风室气体算法控制器控制减小第二风室气体管路控制阀142V。

综上，本发明的生物质气化装置的控制系统至少具有以下的优点:

在本发明的生物质气化装置的控制系统中，生物质输送机算法控制器用于在燃气热值低于生物质输送机算法控制器的设定阈值时，生物质输送机算法控制器控制生物质输送机输出功率增加，在燃气热值高于生物质输送机算法控制器的设定阈值时，生物质输送机算法控制器控制生物质输送机输出功率减小，根据生物质燃气的热值变化调节生物质输送机，从而保证了生物质燃气的热值稳定，即生物质燃气的产能稳定。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭漏如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。