CN106287742B - 一种等离子体无氧燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体无氧燃烧系统，其特征在于：主要由进料装置，与进料装置相连接的粉碎机，与粉碎机相连接的干燥机，与干燥机相连接的等离子焚烧炉，与等离子焚烧炉相连接的残渣收集装置，以及与等离子焚烧炉相连接的温度控制系统组成；所述温度控制系统主要由温度传感器等组成。本发明可以将等离子焚烧炉内的温度控制在恒定的范围内，使等离子焚烧炉内的温度更加稳定，从而提高了垃圾无氧焚烧效果。

Description

一种等离子体无氧燃烧系统

技术领域

本发明涉及一种燃烧系统，具体是指一种等离子体无氧燃烧系统。

背景技术

生活垃圾的处理方式多采用焚烧处理，然而采用焚烧的方式处理生活垃圾时会产生二噁英等高毒性有机物，对环境和人类健康带来很坏的影响。为此，目前出现了等离子无氧燃烧系统，该等离子无氧燃烧系统通过高温的等离子炬在无氧或缺氧的条件下对生活垃圾进行无氧焚烧(又称热解)，通过这种方式对生活垃圾进行处理，其污染排放几乎为零，非常符合目前的环保理念。等离子无氧燃烧系统通常由粉碎机、干燥机以及等离子焚烧炉等设备组成，生活垃圾无氧焚烧则是在等离子焚烧炉内进行，因此在无氧焚烧时，等离子焚烧炉内的温度则是非常重要的参数，其直接影响着垃圾的焚烧效果。然而目前市面上的等离子无氧燃烧系统无法控制等离子焚烧炉内的温度保持在恒定的最佳范围内，严重影响了垃圾的焚烧效果。

发明内容

本发明的目的在于解决目前的等离子无氧燃烧系统无法控制等离子焚烧炉内的温度保持在恒定的最佳范围内的缺陷，提供一种等离子体无氧燃烧系统。

本发明的目的通过下述技术方案现实：一种等离子体无氧燃烧系统，主要由进料装置，与进料装置相连接的粉碎机，与粉碎机相连接的干燥机，与干燥机相连接的等离子焚烧炉，与等离子焚烧炉相连接的残渣收集装置，以及与等离子焚烧炉相连接的温度控制系统组成；所述温度控制系统主要由温度传感器，与温度传感器相连接的模数转换单元，与模数转换单元相连接的温度信号处理单元，与温度信号处理单元相连接的调节器，与调节器相连接的等离子发生器控制电源组成；所述温度信号处理单元主要由处理芯片U，电阻R15，二极管D6，电容C9，电容C12，电阻R16，电容C11，电容C8，电阻R14，栅极放大电路，波形调整电路以及二阶滤波电路组成；所述二极管D6的N极与处理芯片U的+RS管脚相连接、P极经电阻R15后与处理芯片U的-RA管脚相连接，电容C9的负极与处理芯片U的+VS管脚相连接、正极接地，电容C12的负极与电容C9的负极相连接、正极与电容C9的正极相连接，电容C11的正极与处理芯片U的REF管脚相连接、负极接地，电阻R16与电容C11相并联，电容C8的正极与处理芯片U的-VS管脚相连接、负极经电阻R14后接地，栅极放大电路同时与处理芯片U的OUT管脚和电容C11的正极相连接，波形调整电路同时与处理芯片U的-IN管脚和+IN管脚相连接，二阶滤波电路与波形调整电路相连接。

所述波形调整电路由三极管VT2，三极管VT3，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，二极管D3，二极管D4，二极管D5，电容C6以及电容C7组成；二极管D4的N极经电阻R13后与处理芯片U的+IN管脚相连接、P极与二阶滤波电路相连接，电容C7的负极与二极管D4的N极相连接、正极顺次经电阻R12和电阻R11后与三极管VT2的发射极相连接，二极管D5的N极与处理芯片U的-IN管脚相连接、P极与三极管VT3的发射极相连接，二极管D3的N极与三极管VT2的发射极相连接、P极与三极管VT3的发射极相连接，电容C6的正极经电阻R10后接电源、负极经电阻R9后与二极管D4的P极相连接，电阻R7的一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端经电阻R8后与电容C6的负极相连接；所述电阻R7和电阻R8的连接点接地；所述三极管VT3的基极与二阶滤波电路相连接、集电极与三极管VT2的发射极相连接；所述三极管VT2的基极与二阶滤波电路相连接、集电极接地。

所述二阶滤波电路由三极管VT1，放大器P1，放大器P2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，二极管D1，二极管D2，电感L，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4以及电容C5组成；电感L串接在三极管VT1的集电极和三极管VT2的基极之间，电容C4的负极与三极管VT3的基极相连接、正极经电阻R3后与三极管VT1的基极相连接，二极管D2的N极经电阻R4后与三极管VT2的基极相连接、P极与放大器P1的输出端相连接，电容C1的正极与三极管VT1的发射极相连接、负极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接，电容C3的正极与三极管VT3的基极相连接、负极经电阻R6后与放大器P2的正极相连接，电容C5的正极与放大器P2的负极相连接、负极接地，电阻R5串接在放大器P1的负极和电容C5的负极之间，电容C2的正极与放大器P1的负极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接，二极管D1的N极经电阻R1后与放大器P1的负极相连接、P极与模数转换单元相连接；所述放大器P2的输出端与二极管D4的P极相连接。

所述栅极放大电路由场效应管MOS1，场效应管MOS2，放大器P3，三极管VT4，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，二极管D7，电容C10以及电容C13组成；电容C10的正极与处理芯片U的OUT管脚相连接、负极与场效应管MOS1的栅极相连接，二极管D7的N极与场效应管MOS1的栅极相连接、P极与场效应管MOS2的栅极相连接，电阻R17的一端与场效应管MOS1的漏极相连接、另一端接电源，电阻R19的一端与场效应管MOS2的源极相连接、另一端接地，电阻R18串接在场效应管MOS1的源极和放大器P3的正极之间，电阻R20串接在放大器P3的正极和输出端之间，电容C13的正极与放大器P3的输出端相连接、负极与三极管VT4的基极相连接；所述场效应管MOS2的栅极与电容C11的正极相连接、漏极与场效应管MOS1的源极相连接、其源极则与放大器P3的负极相连接；所述三极管VT4的集电极与放大器P3的负极相连接、其发射极接地；所述放大器P3的输出端与调节器相连接。

所述处理芯片U为AD623AN集成芯片。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明可以将等离子焚烧炉内的温度控制在恒定的范围内，使等离子焚烧炉内的温度更加稳定，从而提高了垃圾无氧焚烧效果。

(2)本发明的温度控制系统通过温度传感器采集等离子焚烧炉内的温度信号，通过调节器将采集到的温度与设定的温度值进行比较，并根据差值输出相应信号给等离子发生器控制电源，由等离子发生器控制电源根据信号调节电压和电流的大小，从而改变等离子焚烧炉内加热导体的加热功率，实现对等离子焚烧炉内的温度进行调节；该温度控制系统采用了闭环控制的方式对等离子焚烧炉的温度进行控制，从而极大的提高了温度控制的精度。

(3)本发明的温度信号处理单元可以对采集到的温度信号进行处理，去除共模干扰信号，提高温度信号的稳定性；同时该温度信号处理单元可以对温度信号的频率进行处理，使温度信号的频率更加稳定，从而提高温度信号的保真度；与传统的无氧燃烧系统相比，本发明的温度控制系统对等离子焚烧炉内温度的控制精度提高了40％，极大的提高了本发明对垃圾焚烧的效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的温度控制系统的结构示意图。

图3为本发明的温度信号处理单元的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由进料装置，与进料装置相连接的粉碎机，与粉碎机相连接的干燥机，与干燥机相连接的等离子焚烧炉，与等离子焚烧炉相连接的残渣收集装置，以及与等离子焚烧炉相连接的温度控制系统组成；

该进料装置为传送带，其用于将准备焚烧的生活垃圾运送到粉碎机内；粉碎机则用于将生活垃圾进行粉碎，该粉碎机的出料口则连接干燥机的进料口，经过粉碎后的生活垃圾进入到干燥机内进行烘干，该干燥机的出料口则与等离子焚烧炉的进料口相连接，经过干燥后的生活垃圾进入到等离子焚烧炉内进行无氧燃烧；该等离子焚烧炉主要由炉体，设置在炉体上的等离子发生器，与等离子发生器相连接用于控制等离子发生器的等离子发生器控制电源等组成；在工作时等离子发生器控制电源控制等离子发生器产生高温火焰，使生活垃圾在等离子焚烧炉内进行无氧焚烧；经过焚烧后的残渣则从等离子焚烧炉下方的排料口排到残渣收集装置；上述各单元的结构及工作过程均为现有的成熟技术，在此不做过多赘述。

为了更好的将等离子焚烧炉内的温度控制在恒定的范围内，如图2所示，该温度控制系统主要由温度传感器，与温度传感器相连接的模数转换单元，与模数转换单元相连接的温度信号处理单元，与温度信号处理单元相连接的调节器，与调节器相连接的等离子发生器控制电源组成。

该温度传感器设置在等离子焚烧炉内，用于采集等离子焚烧炉内的温度，其可采用超高温热电偶传感器。该模数转换单元用于将温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号，其采用AD7812转换芯片来实现，该AD7812转换芯片的VIN1管脚与温度传感器的信号输出端相连接，其DOUT管脚则与温度信号处理单元的输入端相连接。该温度信号处理单元可以对数字信号进行处理，其输出端与调节器的信号输入接口相连接。该调节器内设定有等离子焚烧炉内最佳温度范围，当采集到的温度信号输入到调节器后，该调节器将等离子焚烧炉内的实时温度与设定温度相比较，得出偏差后根据偏差输出相应的控制信号给等离子发生器控制电源，等离子发生器控制电源根据控制信号改变电压和电流的大小，从而调节等离子发生器的加热功率，使等离子焚烧炉内的温度控制在设定的温度范围内。该该温度控制系统形成一个闭环控制系统，从而可以更好的对等离子焚烧炉内的温度进行控制。

为了更好的对温度信号进行处理，如图3所示，该温度信号处理单元主要由处理芯片U，N极与处理芯片U的+RS管脚相连接、P极经电阻R15后与处理芯片U的-RA管脚相连接的二极管D6，负极与处理芯片U的+VS管脚相连接、正极接地的电容C9，负极与电容C9的负极相连接、正极与电容C9的正极相连接的电容C12，正极与处理芯片U的REF管脚相连接、负极接地的电容C11，与电容C11相并联的电阻R16，正极与处理芯片U的-VS管脚相连接、负极经电阻R14后接地的电容C8，同时与处理芯片U的OUT管脚和电容C11的正极相连接的栅极放大电路，同时与处理芯片U的-IN管脚和+IN管脚相连接的波形调整电路，与波形调整电路相连接的二阶滤波电路组成。为了更好的实施本发明，该处理芯片U优选AD623AN集成芯片来实现。

其中，该波形调整电路由三极管VT2，三极管VT3，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，二极管D3，二极管D4，二极管D5，电容C6以及电容C7组成。

连接时，二极管D4的N极经电阻R13后与处理芯片U的+IN管脚相连接，P极与二阶滤波电路相连接。电容C7的负极与二极管D4的N极相连接，正极顺次经电阻R12和电阻R11后与三极管VT2的发射极相连接。二极管D5的N极与处理芯片U的-IN管脚相连接，P极与三极管VT3的发射极相连接。二极管D3的N极与三极管VT2的发射极相连接，P极与三极管VT3的发射极相连接。电容C6的正极经电阻R10后接电源，负极经电阻R9后与二极管D4的P极相连接。电阻R7的一端与三极管VT3的发射极相连接，另一端经电阻R8后与电容C6的负极相连接。所述电阻R7和电阻R8的连接点接地。所述三极管VT3的基极与二阶滤波电路相连接，集电极与三极管VT2的发射极相连接。所述三极管VT2的基极与二阶滤波电路相连接，集电极接地。

该三极管VT2，三极管VT3以及二极管D3组成一个跟随器，该跟随器结合外围的电子器件可以有效的对温度信号的频率进行处理，使温度信号的频率更加稳定。

该二阶滤波电路由三极管VT1，放大器P1，放大器P2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，二极管D1，二极管D2，电感L，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4以及电容C5组成。

连接时，电感L串接在三极管VT1的集电极和三极管VT2的基极之间。电容C4的负极与三极管VT3的基极相连接，正极经电阻R3后与三极管VT1的基极相连接。二极管D2的N极经电阻R4后与三极管VT2的基极相连接，P极与放大器P1的输出端相连接。电容C1的正极与三极管VT1的发射极相连接，负极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接。电容C3的正极与三极管VT3的基极相连接，负极经电阻R6后与放大器P2的正极相连接。电容C5的正极与放大器P2的负极相连接，负极接地。电阻R5串接在放大器P1的负极和电容C5的负极之间。电容C2的正极与放大器P1的负极相连接，负极与放大器P1的输出端相连接。二极管D1的N极经电阻R1后与放大器P1的负极相连接，P极与模数转换单元相连接。所述放大器P2的输出端与二极管D4的P极相连接。

该二阶滤波电路可以去除温度信号中的共模干扰信号，提高温度信号的稳定性。

所述栅极放大电路由场效应管MOS1，场效应管MOS2，放大器P3，三极管VT4，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，二极管D7，电容C10以及电容C13组成。

其中，电容C10的正极与处理芯片U的OUT管脚相连接，负极与场效应管MOS1的栅极相连接。二极管D7的N极与场效应管MOS1的栅极相连接，P极与场效应管MOS2的栅极相连接。电阻R17的一端与场效应管MOS1的漏极相连接，另一端接电源。电阻R19的一端与场效应管MOS2的源极相连接，另一端接地。电阻R18串接在场效应管MOS1的源极和放大器P3的正极之间。电阻R20串接在放大器P3的正极和输出端之间。电容C13的正极与放大器P3的输出端相连接，负极与三极管VT4的基极相连接。

所述场效应管MOS2的栅极与电容C11的正极相连接，漏极与场效应管MOS1的源极相连接，其源极则与放大器P3的负极相连接。所述三极管VT4的集电极与放大器P3的负极相连接，其发射极接地。所述放大器P3的输出端与调节器相连接。该栅极放大电路可以对温度信号进行不失真的放大，从而使信号更加清晰。

该温度信号处理单元对采集到的温度信号进行处理，去除共模干扰信号，提高温度信号的稳定性；同时该温度信号处理单元还对温度信号的频率进行处理，使温度信号的频率更加稳定，从而提高温度信号的保真度；与传统的无氧燃烧系统相比，本发明的温度控制系统对等离子焚烧炉内温度的控制精度提高了40％，极大的提高了本发明对垃圾焚烧的效果。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种等离子体无氧燃烧系统，其特征在于：主要由进料装置，与进料装置相连接的粉碎机，与粉碎机相连接的干燥机，与干燥机相连接的等离子焚烧炉，与等离子焚烧炉相连接的残渣收集装置，以及与等离子焚烧炉相连接的温度控制系统组成；所述温度控制系统主要由温度传感器，与温度传感器相连接的模数转换单元，与模数转换单元相连接的温度信号处理单元，与温度信号处理单元相连接的调节器，与调节器相连接的等离子发生器控制电源组成；所述温度信号处理单元主要由处理芯片U，电阻R15，二极管D6，电容C9，电容C12，电阻R16，电容C11，电容C8，电阻R14，栅极放大电路，波形调整电路以及二阶滤波电路组成；所述二极管D6的N极与处理芯片U的+RS管脚相连接、P极经电阻R15后与处理芯片U的-RA管脚相连接，电容C9的负极与处理芯片U的+VS管脚相连接、正极接地，电容C12的负极与电容C9的负极相连接、正极与电容C9的正极相连接，电容C11的正极与处理芯片U的REF管脚相连接、负极接地，电阻R16与电容C11相并联，电容C8的正极与处理芯片U的-VS管脚相连接、负极经电阻R14后接地，栅极放大电路同时与处理芯片U的OUT管脚和电容C11的正极相连接，波形调整电路同时与处理芯片U的-IN管脚和+IN管脚相连接，二阶滤波电路与波形调整电路相连接。

2.根据权利要求1所述的一种等离子体无氧燃烧系统，其特征在于：所述波形调整电路由三极管VT2，三极管VT3，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，二极管D3，二极管D4，二极管D5，电容C6以及电容C7组成；二极管D4的N极经电阻R13后与处理芯片U的+IN管脚相连接、P极与二阶滤波电路相连接，电容C7的负极与二极管D4的N极相连接、正极顺次经电阻R12和电阻R11后与三极管VT2的发射极相连接，二极管D5的N极与处理芯片U的-IN管脚相连接、P极与三极管VT3的发射极相连接，二极管D3的N极与三极管VT2的发射极相连接、P极与三极管VT3的发射极相连接，电容C6的正极经电阻R10后接电源、负极经电阻R9后与二极管D4的P极相连接，电阻R7的一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端经电阻R8后与电容C6的负极相连接；所述电阻R7和电阻R8的连接点接地；所述三极管VT3的基极与二阶滤波电路相连接、集电极与三极管VT2的发射极相连接；所述三极管VT2的基极与二阶滤波电路相连接、集电极接地。

3.根据权利要求2所述的一种等离子体无氧燃烧系统，其特征在于：所述二阶滤波电路由三极管VT1，放大器P1，放大器P2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，二极管D1，二极管D2，电感L，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4以及电容C5组成；电感L串接在三极管VT1的集电极和三极管VT2的基极之间，电容C4的负极与三极管VT3的基极相连接、正极经电阻R3后与三极管VT1的基极相连接，二极管D2的N极经电阻R4后与三极管VT2的基极相连接、P极与放大器P1的输出端相连接，电容C1的正极与三极管VT1的发射极相连接、负极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接，电容C3的正极与三极管VT3的基极相连接、负极经电阻R6后与放大器P2的正极相连接，电容C5的正极与放大器P2的负极相连接、负极接地，电阻R5串接在放大器P1的负极和电容C5的负极之间，电容C2的正极与放大器P1的负极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接，二极管D1的N极经电阻R1后与放大器P1的负极相连接、P极与模数转换单元相连接；所述放大器P2的输出端与二极管D4的P极相连接。

4.根据权利要求3所述的一种等离子体无氧燃烧系统，其特征在于：所述栅极放大电路由场效应管MOS1，场效应管MOS2，放大器P3，三极管VT4，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，二极管D7，电容C10以及电容C13组成；电容C10的正极与处理芯片U的OUT管脚相连接、负极与场效应管MOS1的栅极相连接，二极管D7的N极与场效应管MOS1的栅极相连接、P极与场效应管MOS2的栅极相连接，电阻R17的一端与场效应管MOS1的漏极相连接、另一端接电源，电阻R19的一端与场效应管MOS2的源极相连接、另一端接地，电阻R18串接在场效应管MOS1的源极和放大器P3的正极之间，电阻R20串接在放大器P3的正极和输出端之间，电容C13的正极与放大器P3的输出端相连接、负极与三极管VT4的基极相连接；所述场效应管MOS2的栅极与电容C11的正极相连接、漏极与场效应管MOS1的源极相连接、其源极则与放大器P3的负极相连接；所述三极管VT4的集电极与放大器P3的负极相连接、其发射极接地；所述放大器P3的输出端与调节器相连接。

5.根据权利要求4所述的一种等离子体无氧燃烧系统，其特征在于：所述处理芯片U为AD623AN集成芯片。