CN105005275B - 一种生物质连续热解控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质连续热解控制系统及方法。系统包括顺次连接的料斗、连续热解反应器、炭箱，同时与连续热解反应器、炭箱连通的一级冷凝器，与一级冷凝器连通的二级冷凝器，二级冷凝器连接的储气罐，储气罐与连续热解反应器连通，料斗包括其内分别设置有距离传感器的一级料斗和二级料斗，一级料斗的进料口设置有第一阀门，二级料斗与一级料斗连通处设置有第二阀门；炭箱包括其内分别设置距离传感器的一级炭箱和二级炭箱，一级冷凝器与一级炭箱连通，一级炭箱与二级炭箱连通处设置有第三阀门，二级炭箱的出料口设置有第四阀门，各距离传感器均连接至一控制器，第一至第四阀门均与控制器连接。本发明实现进出料的精准控制。
Description
技术领域
本发明涉及生物质能源利用领域，更具体地，涉及一种生物质连续热解控制系统及方法。
背景技术
随着世界人口的快速增长及经济技术的发展，人们对能源的需求急剧增加，化石燃料的大量使用对环境造成了严重污染。能源短缺和环境不断恶化的问题已一跃成为社会瞩目的一大热点话题。生物质能是继煤炭、石油、天然气等化石能源之后的第四大能源，是当前世界上主要的补充化石燃料资源，其具有来源稳定、产量巨大、可再生、可储存、碳循环等优点，且生物质是唯一可以转化为气、液、固 3 种能源形态的可再生能源，因此受到全球的广泛关注。
生物质能利用方式较多，在生物质热化学转换技术中，热解可直接将生物质转化为生物炭、焦油、木醋液和可燃气，这些产物易于形成高品位、高效能、商品化、易运输、使用方便的新能源产品，因而生物质热解技术越来越受到广泛关注。
现有技术中生物质热解的装置和方法有很多：
如现有技术中公开了一种生物质连续热解装置，该装置主要包括燃烧加热炉、热解供热烟道、竖管式热解移动床、焦炭空冷管、旋转进出料阀、出料绞龙等部件。该装置采用高温烟气冲刷移动床热解竖管排的方式强化外部热源对热解设备的传热效果，生物质原料在长径比很大的热解管依次受热分解；利用焦炭冷却释放的热量实现加热空气的预热，使能量得到充分利用；利用旋转进出料阀的调节，与物料自身重力实现热解过程的连续式生产。
如现有技术中公开了一种利用微波技术对生物质进行热解的装置及方法，该装置主要包括微波发生器、反应器以及产物分离装置，该装置利用微波体积加热、瞬时加热以及选择性加热的特点，直接对未干燥生物质热解，得到液体生物油、生物燃气和固体焦炭三种产品，装置为连续性操作系统，处理生物质质量约为10-50kg/h。
如现有技术中还公开了对农林生物质进行连续热解炭化的方法和装置。其首先将生物质原料送至干燥箱进行干燥，然后输入连续热解装置中进行热解，得到热解半焦和热解挥发物，再将热解半焦输送至炭化装置进行炭化，得到生物质炭和半焦炭化后挥发物，随后将热解挥发物和半焦炭化后挥发物排出，冷却，得到焦油、木醋液以及热解气，热解气燃烧得到高温烟气用于热解装置和炭化装置供热，供热后的烟气用于原料干燥。
现有技术中还公开了一种废物热解的形貌学控制系统及方法，包括图像采集单元、图像分析计算单元、执行控制单元、反应器、观测窗、驱动机构、开关或开度操作机构和加热器功率调节机构组成。当热解过程中物料形貌变化表征达到一定的程度时，通过调节废物热解系统的运行参数来控制热解过程，加快废物朝着所希望的产品方向的热解反应进程，减少异常反应状况，如结焦等现象。该专利提出了一种以热解废物如废塑料、污泥等的固态产物物态形貌特征作为热解反应进程的判断依据。
虽然目前关于生物质连续热解的方法和装置已有大量研究报道和解决方案，但现有技术中的解决方案还未能实现精准的自动化控制，仍然存在人为操作不当带来的产物品质不一问题，甚至造成生产过程中的安全隐患。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种能够实现精准的自动化控制的生物质连续热解控制系统。
本发明还提供一种能够实现精准的自动化控制的生物质连续热解控制方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种生物质连续热解控制系统，包括料斗，与料斗连通的连续热解反应器，分别与连续热解反应器连通的炭箱，同时与连续热解反应器、炭箱连通的一级冷凝器，与一级冷凝器连通的二级冷凝器，二级冷凝器连接的储气罐，储气罐与连续热解反应器连通，所述料斗包括其内分别设置有距离传感器的一级料斗和二级料斗，一级料斗的进料口设置有第一阀门，二级料斗与一级料斗连通处设置有第二阀门；所述炭箱包括其内分别设置距离传感器的一级炭箱和二级炭箱，一级冷凝器与一级炭箱连通，一级炭箱与二级炭箱连通处设置有第三阀门，二级炭箱的出料口设置有第四阀门，一级料斗、二级料斗、一级炭箱、二级炭箱上的距离传感器均连接至一控制器，第一至第四阀门均与控制器连接。
本发明的系统在进料和出料处均设置两级料斗和炭箱，并通过各自的距离传感器来检测料斗和炭箱中物料位置，从而可以通过控制器来控制料斗和炭箱处的阀门动作，实现进出料的精准控制，而且还实现连续进料和排炭，保证出料过程中连续热解反应器不停机。
上述方案中，一级冷凝器和二级冷凝器通过风机或者水泵进行冷凝，一级冷凝器和二级冷凝器内设置有与控制器连接的温度传感器，风机或者水泵与控制器连接。两级冷凝器中都设置温度传感器，控制器通过温度传感器能够时刻监测两级冷凝器内的温度变化，从而检测冷凝器内的冷凝情况，进而可以控制风机或者水泵的运转速度，实现对冷凝器内的精准控制。
上述方案中，所述一级冷凝器的出液口连接自带排液阀的焦油收集器，二级冷凝器的出液口连接自带排液阀的木醋液收集器，木醋液收集器和焦油收集器中分别设置有与控制器连接的液位传感器，木醋液收集器和焦油收集器上的排液阀分别与控制器连接。在一级冷凝器中，部分可凝气体凝结成焦油进入焦油收集器，在二级冷凝器中，木醋液被冷凝下来，并进入木醋液收集器。本发明在木醋液收集器和焦油收集器内设置液位传感器，控制器通过液位传感器可以时刻监测木醋液收集器和焦油收集器内液位情况，从而能够准确控制打开对应的排液阀来排出木醋液和/或焦油。
上述方案中，二级冷凝器与储气罐之间连接有循环除氧系统。设置循环除氧系统可以有效除去热解气中的氧气，使得进入储气罐内的热解气处于安全状态，便于回收利用。
上述方案中，所述循环除氧系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和除氧炭箱，第一电磁换向阀的进气孔与二级冷凝器连接，第一电磁换向阀的一排气孔与储气罐连通，第一电磁换向阀的另一排气孔与除氧炭箱的进气孔连接，除氧炭箱的排气孔与第二电磁换向阀的进气孔连接，第二电磁换向阀的一排气孔与储气罐连接，第二电磁换向阀的另一排气孔连接至除氧炭箱的进气孔；循环除氧系统的循环回路中设置有氧气浓度检测器，氧气浓度检测器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀分别与控制器连接。
在循环除氧系统形成的循环回路上放置一个或多个氧气浓度检测器，监测反应装置是否存在泄漏情况和泄漏的位置，如果氧气浓度超出安全范围通过控制器来控制电磁换向阀，将热解气从回炉管道切换接通到除氧管道，使热解气中的氧气与炙热的炭发生反应生成CO或CO2，除氧后热解气进入储气罐，保证热解系统安全地运行。
一种生物质连续热解控制方法，该方法采用权利要求1所述的系统实现，包括进料控制步骤；
进料控制步骤具体为：
S1.初始投料时，开启第一阀门和第二阀门，向一级料斗和二级料斗投料，同时执行步骤S2和S3；
S2.控制器通过二级料斗中的距离传感器检测到二级料斗中原料是否达到设定的上限阈值，若是则控制第二阀门关闭，执行步骤S4；
S3.控制器通过一级料斗中的距离传感器检测到一级料斗中原料是否达到设定的上限阈值，若是则控制停止进料并关闭第一阀门，否则判定第二阀门关闭后打开第一阀门并添加生物质原料，执行步骤S5；
S4.控制器通过二级料斗中的距离传感器检测到二级料斗中原料达到设定的下限阈值，此时判断第一阀门是否处于关闭状态，若是则打开第二阀门，否则待第一阀门关闭后再打开第二阀门，执行步骤S5；
S5.循环进行步骤S2和S3，保持生物质原料持续不断。
本发明的方法在两级料斗中实现闭环控制，控制器通过其中的距离传感器实时监测料斗中生物质原料的高度，控制一级料斗中第一阀门和二级料斗中第二阀门的开启和关闭，并保证一级料斗中第一阀门和二级料斗中第二阀门始终有一个处于关闭状态，防止空气进入连续热解反应器中，保证系统的安全性。在此过程中，通过检测两级料斗原料投料的实时情况实现进料的精准控制。
上述方案中，所述方法还包括出料控制步骤；
出料控制步骤具体为：
T0.热解生成的炭进入一级炭箱，第三阀门和第四阀门处于关闭状态；
T1.控制器通过一级炭箱中的距离传感器检测到一级炭箱中的炭层达到其上限阈值，控制第三阀门打开，向第二炭箱排炭；
T2.控制器通过一级炭箱中的距离传感器检测到一级炭箱中的炭层达到其下限阈值，控制第三阀门关闭，控制第四阀门打开，将二级炭箱中炭排出；
T3.控制器通过二级炭箱中的距离传感器检测到二级炭箱中的炭达到其下限阈值时，控制第四阀门关闭。
本发明的方法在两级炭箱中实现闭环控制，控制器通过其中的距离传感器实时监测炭箱中炭层的高度，控制一级炭箱中第三阀门和二级炭箱中第四阀门的开启和关闭，并保证第三阀门和二级炭箱中第四阀门始终有一个处于关闭状态，防止空气进入连续热解反应器中，保证系统的安全性。在此过程中，通过监测两级炭箱中的实时情况实现排料的精准控制。
上述方案中，一级冷凝器和二级冷凝器通过风机或者水泵进行冷凝，一级冷凝器和二级冷凝器内设置有与控制器连接的温度传感器，风机或者水泵与控制器连接；
所述方法还包括冷凝控制步骤；
所述冷凝控制步骤具体为：
L0.热解产生的挥发物进入一级冷凝器和二级冷凝器中；
L1.控制器分别通过一级冷凝器和二级冷凝器中的对应温度传感器检测温度是否大于对应的上限阈值或者是否小于对应的下限阈值；若是大于，则控制风机或者水泵增大转速，若是小于，则控制风机或者水泵减小转速。
本发明的方法中控制器通过冷凝系统的温度传感器实时监测冷凝器进出口温度，控制冷凝器中风机或水泵的转数，使冷凝温度维持在设定的温度范围内，实现对冷凝器冷凝效果的精准控制。
上述方案中，一级冷凝器的出液口连接自带排液阀的木醋液收集器，二级冷凝器的出液口连接自带排液阀的焦油收集器，木醋液收集器和焦油收集器中分别设置有与控制器连接的液位传感器，木醋液收集器和焦油收集器上的排液阀分别与控制器连接；
所述方法还包括排液控制步骤，所述排液控制步骤具体为：
P1.控制器分别通过木醋液收集器和焦油收集器中的液位传感器检测对应的液位是否高于对应的上限阈值，若是则打开对应的排液阀；
P2.控制器分别通过木醋液收集器和焦油收集器中的液位传感器检测对应的液位是否小于对应的下限阈值，若是则关闭对应的排液阀。
在此方案中，控制器通过木醋液收集器和焦油收集器中的液位传感器实时监测收集器中焦油和木醋液的高度，控制焦油和木醋液排液阀的开启和关闭，实现焦油和木醋液的自动收集。
上述方案中，二级冷凝器与储气罐之间连接有循环除氧系统，循环除氧系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和除氧炭箱，第一电磁换向阀的进气孔与二级冷凝器连接，第一电磁换向阀的一排气孔与储气罐连通，第一电磁换向阀的另一排气孔与除氧炭箱的进气孔连接，除氧炭箱的排气孔与第二电磁换向阀的进气孔连接，第二电磁换向阀的一排气孔与储气罐连接，第二电磁换向阀的另一排气孔连接至除氧炭箱的进气孔；除氧炭箱的排气孔处设置有氧气浓度检测器，氧气浓度检测器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀分别与控制器连接；
所述方法还包括除氧控制步骤，除氧控制步骤具体为：
C1.在热解气进入储气罐前控制器通过氧气浓度检测器对热解气内氧气成分监测；
C2.控制器判断氧气浓度数据小于设定的安全值时，关闭第一电磁换向阀，热解气直接进入储气罐存储；
C3.控制器判断氧气浓度高于设定的安全值，打开第一电磁换向阀，热解气通过除氧炭箱除氧，若除氧炭箱处理后的气体中氧气浓度小于安全值，关闭第二电磁换向阀，气体进入储气罐；若氧气浓度仍然高于安全值，打开第二电磁换向阀，热解气在循环除氧系统中循环直至氧气浓度降至安全值后再进入储气罐存储。在循环除氧系统形成的循环回路上放置一个或多个氧气浓度检测器，监测反应装置是否存在泄漏情况和泄漏的位置，如果氧气浓度超出安全范围通过控制器来控制电磁换向阀，将热解气从回炉管道切换接通到除氧管道，使热解气中的氧气与炙热的炭发生反应生成CO或CO2，除氧后热解气进入储气罐，保证热解系统安全地运行。如果氧气浓度超过安全值一定时间，如5秒，发出报警并停机进行检查。
上述方案中，连续热解反应器通过燃烧机进行加热处理，连续热解反应器内设置有温度传感器，储气罐与连续热解反应器连通处设置有第五阀门；
所述方法还包括热解控制步骤，具体为：
R1.控制器通过连续热解反应器中的温度传感器对热解温度进行检测，当热解温度达到设定上限值时，关闭燃烧机，当热解温度低于设定温度下限时，若系统没有报警则开启燃烧机；
R2.当控制器监测到燃烧机处于开启状态时，打开第五阀门，储气罐中热解气进入燃烧机燃烧，当监测到燃烧机处于关闭状态时，关闭第五阀门。通过对连续热解反应器中温度的精准控制，可以保证热解过程中连续热解反应器的温度恒定，保证热解的质量和安全性。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
（1）本发明提出针对生物质热解提供了一种高效的自动控制方法和系统，进料和出料系统设置两级料斗和炭箱，根据距离传感器检测料斗和炭箱中物料位置，控制进出料阀门动作，实现连续进料和排炭，保证进出料过程中热解系统不停机；在进料系统和出炭系统中各设置两个密封阀，并保证进料处和出炭处密封阀始终有一个处于关闭状态，防止空气进入热解反应器，保证系统的安全性。
（2）本发明的方法和系统实现了生物质连续、稳定热解，运行过程中实时对系统内氧气进行监测，若热解中氧气浓度超标，热解气进入除氧回路循环除氧，直至氧气浓度降至安全值后热解气再进入储气罐用于后续燃烧，保证系统安全性。
（3）本发明实时监测一级料斗生物质原料量、二级料斗生物质原料量、一级炭箱炭量、二级炭箱炭量、木醋液液位、焦油液位、冷凝器循环出水口水温、风冷出风口气温、燃烧炉温度、回烧气体管道的氧气含量等参数指标，根据相应的控制策略控制进料系统、送料系统、冷凝系统、出炭系统、焦油和木醋液收集系统、供热系统、除氧系统，实现热解系统的自动控制。
附图说明
图1为本发明一种生物质连续热解控制系统具体实施例的架构图。
图2为本发明一种生物质连续热解控制方法具体实施例中进料控制步骤的流程图。
图3为本发明一种生物质连续热解控制方法具体实施例中送料控制步骤的流程图。
图4为本发明一种生物质连续热解控制方法具体实施例中出料控制步骤的流程图。
图5为本发明一种生物质连续热解控制方法具体实施例中冷凝控制步骤的流程图。
图6为本发明一种生物质连续热解控制方法具体实施例中排液控制步骤的流程图。
图7为本发明一种生物质连续热解控制方法具体实施例中除氧控制步骤的流程图。
图8为本发明一种生物质连续热解控制方法具体实施例中热解控制步骤的流程图。
图9为本发明一种生物质连续热解控制方法具体实施例中热解控制步骤的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本发明的一种生物质连续热解控制系统和方法，通过实时监测一级料斗生物质原料量、二级料斗生物质原料量、一级炭箱炭量、二级炭箱炭量、木醋液液位、焦油液位、水冷循环出水口水温、风冷出风口气温、燃烧炉温度、回烧气体管道的氧气含量等工作参数，根据相应的控制策略自动控制进料系统、送料系统、冷凝系统、出炭系统、焦油和木醋液收集系统、供热系统、除氧系统，保证热解系统各工作参数维持在正常的工作范围内，该控制系统和方法可实现热解设备的自动化安全控制，减少了人为误操作，保证生产的连续性、安全性和稳定性，具有较普遍的推广应用价值。
在本实施例中，首先详细描述本发明的一种生物质连续热解控制系统。
如图1所示，本具体实施例一种生物质连续热解控制系统，具体包括：
一种生物质连续热解控制系统，包括料斗，与料斗连通的连续热解反应器1，与连续热解反应器1连通的炭箱，同时与连续热解反应器1、炭箱连通的一级冷凝器3，与一级冷凝器3连通的二级冷凝器4，二级冷凝器4连接的储气罐5，储气罐5与连续热解反应器1连通，所述料斗包括其内分别设置有距离传感器6的一级料斗7和二级料斗8，一级料斗7的进料口设置有第一阀门9，二级料斗8和一级料斗7连通处设置有第二阀门10；所述炭箱包括其内分别设置距离传感器6的一级炭箱11和二级炭箱12，一级冷凝器3与一级炭箱11连通，一级炭箱11与二级炭箱12连通处设置有第三阀门13，二级炭箱12的出料口设置有第四阀门14，一级料斗7、二级料斗8、一级炭箱11、二级炭箱12上的距离传感器6均连接至一控制器，第一至第四阀门均与控制器连接。
一级冷凝器3和二级冷凝器4通过风机或者水泵进行冷凝，一级冷凝器3和二级冷凝器4内设置有与控制器连接的温度传感器15，风机或者水泵与控制器连接。
一级冷凝器3的出液口连接自带排液阀的焦油收集器16，二级冷凝器4的出液口连接自带排液阀的木醋液收集器17，木醋液收集器17和焦油收集器中16分别设置有与控制器连接的液位传感器18，木醋液收集器17和焦油收集器16上的排液阀分别与控制器连接。
二级冷凝器4与储气罐5之间连接有循环除氧系统。循环除氧系统包括第一电磁换向阀19、第二电磁换向阀20和除氧炭箱21，第一电磁换向阀19的进气孔与二级冷凝器4连接，第一电磁换向阀19的一排气孔与储气罐5连通，第一电磁换向阀19的另一排气孔与除氧炭箱21的进气孔连接，除氧炭箱21的排气孔与第二电磁换向阀20的进气孔连接，第二电磁换向阀20的一排气孔与储气罐5连接，第二电磁换向阀20的另一排气孔连接至除氧炭箱21的进气孔；除氧炭箱21的排气孔处设置有氧气浓度检测器22，氧气浓度检测器22、第一电磁换向阀19、第二电磁换向阀20分别与控制器连接。
连续热解反应器1通过燃烧机进行加热处理，连续热解反应器1内设置有温度传感器15，储气罐5与连续热解反应器1连通处设置有第五阀门23。
在本具体实施例中，距离传感器6均可以采用超声波距离传感器，液位传感器18也可以采用超声波液位传感器实现。
在本具体实施例中，第一至第五阀门可以采用密封阀实现。
在本具体实施例中，连续热解反应器1、一级冷凝器3和二级冷凝器4中的温度传感器15可以采用K型热电偶实现。
在本具体实施例中，氧气浓度检测器22可以采用O2S-FR-T4氧气传感器。
在具体应用时，热解过程主要通过调节送料器转速来控制热解反应时间，热解时，设置好热解温度，计算并设置电机的转速n和设置各个阀开关的初始位置。
设备未工作时，第一至第四阀门均处于关闭状态，开启燃烧机，连续热解反应器1升温，达到工作温度后开始投料，并开启冷凝系统风机和水泵。
初始投料时，第一阀门9和第二阀门10处于开启状态，向一级料斗7和二级料斗8加入生物质原料。当二级料斗8中的生物质原料达到设定的上限时第二阀门10关闭，完成投料。当二级料斗8中的生物质原料达到下限值后，判断第一阀门7处于关闭状态时，打开第二阀门8，一级料斗7中储存的生物质原料快速进入二级料斗8中。当一级料斗7达到上限时，控制停止进料并关闭第一阀门9。如果一级料斗7没有达到下限，判断第二阀门10关闭后，打开第一阀门9并向一级料斗7添加生物质原料。连续热解反应器1工作时首先设定热解反应时间，通过热解反应时间计算出电机转速，当其中的热解炉中温度传感器检测的数据达到设定的温度下限值时，热解送料机构开始工作，运行过程中如有报警，立即停止送料器并关闭燃烧机，防止出现危险。如果燃烧炉中的温度传感器检测数据介于上下限之间，保持运行现状。
炭箱中的第三阀门13和第四阀门14初始为关闭状态。热解生成的炭首先进入一级炭箱11，随着热解反应的进行，一级炭箱11中的炭层不断增高，当一级炭箱11中距离传感器检测6的数据达到上限时，第三阀门13打开，炭进入二级炭箱12，待一级炭箱11中距离传感器6检测的数据低于下限值时，第三阀门13关闭，一级炭箱11继续收集炭。第三阀门13完全关闭后，第四阀门14打开，将二级炭箱12中炭排出，二级炭箱12中距离传感器6检测的数据达到下限值时，第四阀门14关闭。如此反复循环，实现热解炭的连续排出，外界空气不会在排炭过程中进入连续热解反应器1内，保证热解反应在缺氧条件下进行，防止空气与热解气混合带来爆炸的安全隐患。通常，二级炭箱12容积大于一级炭箱11，一级炭箱11容积大于设定的上限值，保证炭箱内炭层达到设定的上限值时若第三阀门13处于关闭条件下，仍能连续热解3-5min。
热解产生的挥发物进入冷凝器后，通过控制风机或水泵的转速调节冷凝器的温度，如果温度传感器15检测的数据高于设定的上限，增大风机或水泵的转速降低冷凝器的温度，如果检测的数据低于设定的下限，减小风机或水泵的转速提高冷凝器的温度。在一级冷凝器3中，部分可凝气体凝结成焦油进入焦油收集器16，在二级冷凝器4中，木醋液被冷凝下来，并进入木醋液收集器17。焦油收集器16和木醋液收集器17上安装有液位传感器18用于检测液面高度，当收集器内液面位置达到设定上限值时，打开排液阀，将焦油和木醋液排出，当收集齐内液面位置低于设定位置时，关闭排液阀。
不可凝气体即热解气从冷凝器排出，热解气进入储气罐5储存用于后续回烧供热。在热解气进入储气罐5前对热解气内氧气成分监测，如果氧气浓度数据小于设定的安全值，第一电磁换向阀19关闭，热解气直接进入储气罐5存储；如果氧气浓度高于设定的安全值，打开第一电磁换向阀19，热解气通过除氧炭箱21除氧，如果除氧炭箱21处理后的气体中氧气浓度小于设定值，关闭第二电磁换向阀20，气体进入储气罐5；如果氧气浓度仍然高于设定值，第二电磁换向阀20打开，热解气在除氧回路中循环直至氧气浓度降至安全值后再进入储气罐5存储；如果在经过多次循环后热解气中氧气含量仍然高于设定值，发出报警信号，并关闭燃烧机和送料器，系统停机，此时需对设备气密性进行系统检查。
热解过程中应控制连续热解反应器1温度恒定，当热解温度达到设定上限值时，关闭燃烧机，当热解温度低于设定温度下限时，开启燃烧机。热解系统稳定运行时，采用热解气回烧供热，当监测到燃烧机处于开启状态时，打开第五阀门23，储气罐5中热解气进入燃烧机燃烧，当监测到燃烧机处于关闭状态时，关闭第五阀门23。
实施例2
本发明还提供一种生物质连续热解控制方法，该方法采用实施例1所述的系统实现。
本具体实施例的方法具体包括进料控制步骤、送料控制步骤、出料控制步骤、冷凝控制步骤、排液控制步骤、除氧控制步骤和热解控制步骤。
如图2所示，进料控制步骤具体为：
S1.初始投料时，开启第一阀门和第二阀门，向一级料斗和二级料斗投料，同时执行步骤S2和S3；
S2.控制器通过二级料斗中的距离传感器检测到二级料斗中原料是否达到设定的上限阈值，若是则控制第二阀门关闭，执行步骤S4；
S3.控制器通过一级料斗中的距离传感器检测到一级料斗中原料是否达到设定的上限阈值，若是则控制停止进料并关闭第一阀门，否则判定第二阀门关闭后打开第一阀门并添加生物质原料，执行步骤S5；
S4.控制器通过二级料斗中的距离传感器检测到二级料斗中原料达到设定的下限阈值，此时判断第一阀门是否处于关闭状态，若是则打开第二阀门，否则待第一阀门关闭后再打开第二阀门，执行步骤S5；
S5.循环进行步骤S2和S3，保持生物质原料持续不断。
如图3所示，送料控制步骤具体为：首先设定热解反应时间，通过热解反应时间计算出电机转速，当热解炉中温度传感器15检测的数据达到设定的温度下限值时，热解送料机构开始工作，运行过程中如有报警，立即停止送料器并关闭燃烧机，防止出现危险。
如图4所示，出料控制步骤具体为：
T0.热解生成的炭进入一级炭箱11，第三阀门13和第四阀门14处于关闭状态；
T1.控制器通过一级炭箱11中的距离传感器6检测到一级炭箱11中的炭层达到其上限阈值，控制第三阀门13打开，向第二炭箱12排炭；
T2.控制器通过一级炭箱11中的距离传感器6检测到一级炭箱11中的炭层达到其下限阈值，控制第三阀门13关闭，一级炭箱11继续收集炭，待第三阀门13完全关闭后，控制第四阀门14打开，将二级炭箱12中炭排出；
T3.控制器通过二级炭箱12中的距离传感器6检测到二级炭箱12中的炭达到其下限阈值时，控制第四阀门14关闭。如此反复循环，实现热解炭的连续排出，外界空气不会在排炭过程中进入热解反应器内，保证热解反应在缺氧条件下进行，防止空气与热解气混合带来爆炸的安全隐患。
如图5所示，冷凝控制步骤具体为：
L0.热解产生的挥发物进入一级冷凝器3和二级冷凝器4中；
L1.控制器分别通过一级冷凝器3和二级冷凝器4中的对应温度传感器15检测温度是否大于对应的上限阈值或者是否小于对应的下限阈值；若是大于，则控制风机或者水泵增大转速，若是小于，则控制风机或者水泵减小转速。
随着热解的进行，热解产生的挥发物不断的进入一级冷凝器3，部分可凝气体凝结成焦油进入焦油收集器16，一级冷凝器3中未凝的气体进入二级冷凝器4，可凝气体凝结成木醋液并进入木醋液收集器17。
如图6所示排液控制步骤具体为：
P1.控制器分别通过木醋液收集器17和焦油收集器16中的液位传感器18检测对应的液位是否高于对应的上限阈值，若是则打开对应的排液阀，将焦油和木醋液排出；
P2.控制器分别通过木醋液收集器17和焦油收集器16中的液位传感器18检测对应的液位是否小于对应的下限阈值，若是则关闭对应的排液阀。
如图7所示，除氧控制步骤具体为：
C1.在热解气进入储气罐5前控制器通过氧气浓度检测器22对热解气内氧气成分监测；
C2.控制器判断氧气浓度数据小于设定的安全值时，关闭第一电磁换向阀19，热解气直接进入储气罐5存储；
C3.控制器判断氧气浓度高于设定的安全值，打开第一电磁换向阀19，热解气通过除氧炭箱21除氧，若除氧炭箱21处理后的气体中氧气浓度小于安全值，关闭第二电磁换向阀20，气体进入储气罐5；若氧气浓度仍然高于安全值，打开第二电磁换向阀20，热解气在循环除氧系统中循环直至氧气浓度降至安全值后再进入储气罐5存储。在循环除氧系统形成的循环回路上放置一个或多个氧气浓度检测器22，监测反应装置是否存在泄漏情况和泄漏的位置，如果氧气浓度超出安全范围通过控制器来控制电磁换向阀，将热解气从回炉管道切换接通到除氧管道，使热解气中的氧气与炙热的炭发生反应生成CO或CO2，除氧后热解气进入储气罐，保证热解系统安全地运行。
如图8和9所示，热解控制步骤具体为：
R1.控制器通过连续热解反应器1中的温度传感器15对热解温度进行检测，当热解温度达到设定上限值时，关闭燃烧机，当热解温度低于设定温度下限时，判定系统没有报警信号，开启燃烧机；
R2.当控制器监测到燃烧机处于开启状态时，打开第五阀门23，储气罐5中热解气进入燃烧机燃烧，当监测到燃烧机处于关闭状态时，关闭第五阀门23。通过对连续热解反应器中温度的精准控制，可以保证热解过程中连续热解反应器的温度恒定，保证热解的质量和安全性。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种生物质连续热解控制系统，包括料斗，与料斗连通的连续热解反应器，与连续热解反应器连通的炭箱，同时与连续热解反应器、炭箱连通的一级冷凝器，与一级冷凝器连通的二级冷凝器，二级冷凝器连接的储气罐，储气罐与连续热解反应器连通，其特征在于， 所述料斗包括其内分别设置有距离传感器的一级料斗和二级料斗，一级料斗的进料口设置有第一阀门，二级料斗与一级料斗连通处设置有第二阀门；所述炭箱包括其内分别设置距离传感器的一级炭箱和二级炭箱，一级冷凝器与一级炭箱连通，一级炭箱与二级炭箱连通处设置有第三阀门，二级炭箱的出料口设置有第四阀门，一级料斗、二级料斗、一级炭箱、二级炭箱上的距离传感器均连接至一控制器，第一至第四阀门均与控制器连接；一级冷凝器和二级冷凝器通过风机或者水泵进行冷凝，一级冷凝器和二级冷凝器内设置有与控制器连接的温度传感器，风机或者水泵与控制器连接；所述一级冷凝器的出液口连接自带排液阀的焦油收集器，二级冷凝器的出液口连接自带排液阀的木醋液收集器，木醋液收集器和焦油收集器中分别设置有与控制器连接的液位传感器，木醋液收集器和焦油收集器上的排液阀分别与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的生物质连续热解控制系统，其特征在于，二级冷凝器与储气罐之间连接有循环除氧系统；所述循环除氧系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和除氧炭箱，第一电磁换向阀的进气孔与二级冷凝器连接，第一电磁换向阀的一排气孔与储气罐连通，第一电磁换向阀的另一排气孔与除氧炭箱的进气孔连接，除氧炭箱的排气孔与第二电磁换向阀的进气孔连接，第二电磁换向阀的一排气孔与储气罐连接，第二电磁换向阀的另一排气孔连接至除氧炭箱的进气孔；循环除氧系统的循环回路中设置有氧气浓度检测器，氧气浓度检测器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀分别与控制器连接。
3.一种生物质连续热解控制方法，该方法采用权利要求1所述的系统实现，其特征在于，包括进料控制步骤；
进料控制步骤具体为：
S1.初始投料时，开启第一阀门和第二阀门，向一级料斗和二级料斗投料，同时执行步骤S2和S3；
S2.控制器通过二级料斗中的距离传感器检测到二级料斗中原料是否达到设定的上限阈值，若是则控制第二阀门关闭，执行步骤S4；
S3.控制器通过一级料斗中的距离传感器检测到一级料斗中原料是否达到设定的上限阈值，若是则控制停止进料并关闭第一阀门，否则判定第二阀门关闭后打开第一阀门并添加生物质原料，执行步骤S5；
S4.控制器通过二级料斗中的距离传感器检测到二级料斗中原料达到设定的下限阈值，此时判断第一阀门是否处于关闭状态，若是则打开第二阀门，否则待第一阀门关闭后再打开第二阀门，执行步骤S5；
S5.循环进行步骤S2和S3，保持生物质原料持续不断。
4.根据权利要求3所述的生物质连续热解控制方法，其特征在于，所述方法还包括出料控制步骤；
出料控制步骤具体为：
T0.热解生成的炭进入一级炭箱，第三阀门和第四阀门处于关闭状态；
T1.控制器通过一级炭箱中的距离传感器检测到一级炭箱中的炭层达到其上限阈值，控制第三阀门打开，向第二炭箱排炭；
T2.控制器通过一级炭箱中的距离传感器检测到一级炭箱中的炭层达到其下限阈值，控制第三阀门关闭，控制第四阀门打开，将二级炭箱中炭排出；
T3.控制器通过二级炭箱中的距离传感器检测到二级炭箱中的炭达到其下限阈值时，控制第四阀门关闭。
5.根据权利要求4所述的生物质连续热解控制方法，其特征在于，一级冷凝器和二级冷凝器通过风机或者水泵进行冷凝，一级冷凝器和二级冷凝器内设置有与控制器连接的温度传感器，风机或者水泵与控制器连接；
所述方法还包括冷凝控制步骤；
所述冷凝控制步骤具体为：
L0.热解产生的挥发物进入一级冷凝器和二级冷凝器中；
L1.控制器分别通过一级冷凝器和二级冷凝器中的对应温度传感器检测温度是否大于对应的上限阈值或者是否小于对应的下限阈值；若是大于，则控制风机或者水泵增大转速，若是小于，则控制风机或者水泵减小转速。
6.根据权利要求5所述的生物质连续热解控制方法，其特征在于，一级冷凝器的出液口连接自带排液阀的焦油收集器，二级冷凝器的出液口连接自带排液阀的木醋液收集器，木醋液收集器和焦油收集器中分别设置有与控制器连接的液位传感器，木醋液收集器和焦油收集器上的排液阀分别与控制器连接；
所述方法还包括排液控制步骤，所述排液控制步骤具体为：
P1.控制器分别通过木醋液收集器和焦油收集器中的液位传感器检测对应的液位是否高于对应的上限阈值，若是则打开对应的排液阀；
P2.控制器分别通过木醋液收集器和焦油收集器中的液位传感器检测对应的液位是否小于对应的下限阈值，若是则关闭对应的排液阀。
7.根据权利要求6所述的生物质连续热解控制方法，其特征在于，二级冷凝器与储气罐之间连接有循环除氧系统，循环除氧系统包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和除氧炭箱，第一电磁换向阀的进气孔与二级冷凝器连接，第一电磁换向阀的一排气孔与储气罐连通，第一电磁换向阀的另一排气孔与除氧炭箱的进气孔连接，除氧炭箱的排气孔与第二电磁换向阀的进气孔连接，第二电磁换向阀的一排气孔与储气罐连接，第二电磁换向阀的另一排气孔连接至除氧炭箱的进气孔；循环除氧系统的循环回路中设置有氧气浓度检测器，氧气浓度检测器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀分别与控制器连接；
所述方法还包括除氧控制步骤，除氧控制步骤具体为：
C1.在热解气进入储气罐前控制器通过氧气浓度检测器对热解气内氧气成分监测；
C2.控制器判断氧气浓度数据小于设定的安全值时，关闭第一电磁换向阀，热解气直接进入储气罐存储；
C3.控制器判断氧气浓度高于设定的安全值，打开第一电磁换向阀，热解气通过除氧炭箱除氧，若除氧炭箱处理后的气体中氧气浓度小于安全值，关闭第二电磁换向阀，气体进入储气罐；若氧气浓度仍然高于安全值，打开第二电磁换向阀，热解气在循环除氧系统中循环直至氧气浓度降至安全值后再进入储气罐存储。
8.据权利要求3至7任一项所述的生物质连续热解控制方法，其特征在于，连续热解反应器通过燃烧机进行加热处理，连续热解反应器内设置有温度传感器，储气罐与连续热解反应器连通处设置有第五阀门；
所述方法还包括热解控制步骤，具体为：
R1.控制器通过连续热解反应器中的温度传感器对热解温度进行检测，当热解温度达到设定上限值时，关闭燃烧机，当热解温度低于设定温度下限时，若系统没有报警则开启燃烧机；
R2.当控制器监测到燃烧机处于开启状态时，打开第五阀门，储气罐中热解气进入燃烧机燃烧，当监测到燃烧机处于关闭状态时，关闭第五阀门。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |