CN107699295A - 一种生物质气化炉自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质气化炉自动控制系统，包括给料系统、气化炉热解系统、微波系统、储灰系统、净化系统、温度系统、压力系统、发电系统以及PLC控制系统，所述给料系统依靠位置传感器实时控制加料机斗式提升机进料器的工作状态；所述气化炉热解系统中气化炉通过PLC控制气化炉的温度和压力对原料进行第一次热解；所述微波系统依靠PLC监测气化炉中的温度，对气体中的焦油部分进行第二次热解；所述热解后的气体进入净化系统除尘、除焦油、干燥以及过滤；所述净化后的气体进入发电系统进行发电。本发明采用PLC监控技术，有效地消除了传统热解气体中的粉尘、焦油含量多，产量、供气不稳定的缺陷，提高了可燃气体的生产效率和质量。

Description

一种生物质气化炉自动控制系统

技术领域

本发明涉及生物质气化炉领域，尤其是一种生物质气化炉自动控制系统。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的重要支撑因素，但是能源利用之后的产物又成为环境污染的重要来源，因而能源的高效清洁利用及可持续发展己经成为当今时代的主题。随着化石能源的日益枯竭以及焚烧化石燃料引发一系列环境问题，可再生能源日益受到关注。其中生物质能以其清洁性与零排放性备受关注。在我国，以农作物秸秆和木质废料为主的生物质储量丰富，这使得开发利用生物质能源的意义重大。

近年来，生物质发电技术是迅速发展且最具潜力的一种生物质能源利用技术，生物质气化发电系统包括3个部分：气化炉、气体净化系统和气体发电机组。生物质原料在高温裂解过程中除了生成CO、CH₄、H₂等可燃气体外，还含有其他有害杂质，如焦油和灰分(灰尘、碳粒、碱金属)等。这些混杂着可燃气体中的有害物质如果不予以清除不仅严重影响了设备的正常运行，还会降低气化的效率、污染了环境。

在现有生物质热解气化炉的使用过程中，生物质在缺氧状态下的高温热解处理技术还不成熟，产生的可燃性气体中的粉尘难以清除干净，焦油脱除效率也比较低，使得气化系统难以可靠运行，生产过程中的机器设备严重腐蚀。此外，生产过程中经常会出现可燃性气体产量不均匀、发电机组供气不均匀，使得整个发电装置在发电过程中发电量不均衡、电压不稳定，从而影响电网的供电质量。因而，寻找一种可以将获得洁净的、均匀供给的生物质气化炉设备成为我们现在亟需努力的方向。

发明内容

为了克服现有技术中生物质气化炉在高温热解过程中可燃性气体中的粉尘多，焦油脱除效率低，气化系统难以可靠运行，机器设备腐蚀严重、可燃性气体产量不均匀、发电机组供气不均匀、发电量不均衡、电压不稳定等缺陷，本发明提供一种采用PLC控制系统自动控制技术的生物质气化炉自动控制系统，PLC不仅实时读取气化炉和发电机组的信息，还可以实时监控生物质气化环节中的温度、压力、开关状态、废料仓物料位置、电量，并根据发电机组的实时需求统一调控生物质气化过程，实现了生物质的高效利用，保证了生物质气化炉产能稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物质气化炉自动控制系统，包括给料系统、气化炉热解系统、微波系统、储灰系统、净化系统、温度系统、压力系统、给风系统、发电系统以及PLC控制系统，所述给料系统依靠设定的位置传感器实时控制加料机的斗式提升机进料器，所述的位置传感器及时的将信号传递给PLC控制系统，所述PLC控制系统通过位置的感应信号控制斗式提升机进料器的工作状态；所述气化炉热解系统设有气化炉、温度传感器、压力传感器、储灰装置，所述气化炉对生物质原料进行第一次热解时，通过所述温度传感器和压力传感器实时监测气化炉中的温度、压力的数值变化，及时的将数值信号传递给PLC控制系统，从而使得气化炉的温度和压力都处于设定的安全范围；所述微波系统设有微波加热器、气体浓度传感器、温度传感器以及压力传感器，所述气化炉中的可燃性气体进入微波加热器时，所述的气体浓度传感器和压力传感器及时的感应出气体浓度以及微波加热器的压力，然后及时的将信号传递给PLC控制系统，然后PLC根据气体浓度和压力信号设定所需的温度，通过微波加热达到设定温度时，对气体中的焦油部分进行第二次热解；所述第一次热解和第二次热解后的气体会进入净化系统，所述净化系统设有除尘器、除焦油器、冷却装置、干燥器、过滤装置、温度传感器、湿度传感器；所述除尘器设有旋风除尘器；所述除焦油器设有离心装置；所述冷却装置包括喷淋器、冷凝器以及水洗器，所述气体进入冷却装置后首先通过喷淋器降温，除去气体中的灰分和焦油，然后通过冷凝器的再次降温以及液化后焦油的收集，气体继而进入水洗器进一步降温，所述喷淋器、冷凝器以及水洗器依次相连；所述净化后的气体进入干燥器干燥，所述干燥后的气体通过过滤器过滤后进入分流器，所述干燥器、过滤器以及分流器依次连接，所述分流后的气体进入发电系统进行发电。

上述的一种生物质气化炉自动控制系统，所述斗式提升机进料器设置有变频装置，所述PLC控制系统通过位置传感器监控到原料低于设定的位置，PLC控制斗式提升机进料器，使其处于工作状态；监控到原料到达设定的位置后，PLC控制斗式提升机进料器，使其处于待机状态；所述变频装置实时的控制并切换斗式提升机进料器工作状态，降低了能耗，延长了机器的使用寿命。

上述的一种生物质气化炉自动控制系统，所述储灰装置设有双重废废料仓：第一储废料室和第二储废料室，所述第一储废料室和第二储废料室均设有位置传感器、压力传感器，当第一储废料室的废料达到设定的位置时，位置传感器将信号传递给PLC控制系统，所述PLC控制系统将第一储废料室的开关阀门打开，将废料排向第二储废料室，第一储废料室的废料排净之后压力传感器将信号传递给PLC控制系统，所述PLC通过控制使得第一阀门关闭；所述第二储废料室的废料到达设定位置时，位置传感器将信号传递给PLC控制系统，PLC通过控制使得第二储废料室的阀门打开，第二储废料室的废料排净之后，所述压力传感器将信号传递给PLC控制系统，所述PLC通过控制将第二储废料室的阀门关闭；排出废料时不需要停机，提高了生产效率。

上述的一种生物质气化炉自动控制系统，所述除尘器设有一级旋风除尘室和二级旋风除尘室，所述一级旋风除尘室设有沉降室、挡板、旋风除尘器，所述旋风除尘器设有4～6个；所述二级旋风除尘室设有旋风除尘器1～3个。

上述的一种生物质气化炉自动控制系统，所述除焦油器设有油气分离网，所述离心机的转述为2500～4800r/min。

上述的一种生物质气化炉自动控制系统，所述过滤器设有过滤层和吸附层，所述过滤层采用橄榄石、石英砂、铁矿砂、水滑石、膨胀珍珠岩中的一种或两种，所述吸附层采用活性炭。

上述的一种生物质气化炉自动控制系统，所述干燥器设有温度传感器、湿度传感器。

上述的一种生物质气化炉自动控制系统，所述分离器设有罗茨风机，所述罗茨风机设有变频装置。

与现有技术相比本发明具有以下优点和突出性效果：

本发明的有益效果是，本发明生物质气化炉自动控制系统采用PLC控制系统自动控制技术，有效地消除了传统生物质气化炉在高温热解过程中可燃性气体中的粉尘多，焦油脱除效率低，气化系统难以可靠运行，机器设备腐蚀严重、可燃性气体产量不均匀、发电机组供气不均匀、发电量不均衡、电压不稳定等缺陷。通过监控核心PLC不仅可以实时读取气化炉和发电机组的信息，还可以实时监控生物质气化环节中的温度、压力、开关状态、废料仓物料位置、电量，并根据发电机组的实时需求统一调控生物质气化过程，从而实现了生物质的高效利用，保证了生物质气化炉产能稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明系统示意图；

图2为本发明流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的具体结构、工作原理的内容，下面结合附图对本发明做进一步的说明，但是以下实施例仅用于说明本发明，不用来限制本发明的范围。对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据此附图和实施例获得其他的实施例，都属于本发明的保护范围。

【实施例1】

一种生物质气化炉自动控制系统，包括给料系统、气化炉热解系统、微波系统、储灰系统、净化系统、温度系统、压力系统、给风系统、发电系统以及PLC控制系统，所述给料系统依靠设定的位置传感器实时控制加料机的斗式提升机进料器，所述的位置传感器及时的将信号传递给PLC控制系统，所述PLC控制系统通过位置的感应信号控制斗式提升机进料器的工作状态；所述气化炉热解系统设有气化炉、温度传感器、压力传感器、储灰装置，所述气化炉对生物质原料进行第一次热解时，通过所述温度传感器和压力传感器实时监测气化炉中的温度、压力的数值变化，及时的将数值信号传递给PLC控制系统，从而使得气化炉的温度和压力都处于设定的安全范围；所述微波系统设有微波加热器、气体浓度传感器、温度传感器以及压力传感器，所述气化炉中的可燃性气体进入微波加热器时，所述的气体浓度传感器和压力传感器及时的感应出气体浓度以及微波加热器的压力，然后及时的将信号传递给PLC控制系统，然后PLC根据气体浓度和压力信号设定所需的温度，通过微波加热达到设定温度时，对气体中的焦油部分进行第二次热解；所述第一次热解和第二次热解后的气体会进入净化系统，所述净化系统设有除尘器、除焦油器、冷却装置、干燥器、过滤装置、温度传感器、湿度传感器；所述除尘器设有旋风除尘器；所述除焦油器设有离心装置；所述冷却装置包括喷淋器、冷凝器以及水洗器，所述气体进入冷却装置后首先通过喷淋器降温，除去气体中的灰分和焦油，然后通过冷凝器的再次降温以及液化后焦油的收集，气体继而进入水洗器进一步降温，所述喷淋器、冷凝器以及水洗器依次相连；所述净化后的气体进入干燥器干燥，所述干燥后的气体通过过滤器过滤后进入分流器，所述干燥器、过滤器以及分流器依次连接，所述分流后的气体进入发电系统进行发电。

所述斗式提升机进料器设置有变频装置，所述PLC控制系统通过位置传感器监控到原料低于设定位置，PLC控制斗式提升机进料器，使其处于工作状态；监控到原料到达设定位置，PLC控制斗式提升机进料器，使其处于待机状态；所述变频装置实时控制并切换斗式提升机进料器工作状态，降低能耗，延长了机器的使用寿命。

所述储灰装置设有双重废废料仓：第一储废料室和第二储废料室，所述第一储废料室和第二储废料室均设有位置传感器、压力传感器，当第一储废料室的废料达到设定的位置时，位置传感器将信号传递给PLC控制系统，所述PLC控制系统将第一储废料室的开关阀门打开，将废料排向第二储废料室，第一储废料室的废料排净之后压力传感器将信号传递给PLC控制系统，所述PLC通过控制使得第一阀门关闭；所述第二储废料室的废料到达设定位置时，位置传感器将信号传递给PLC控制系统，PLC通过控制使得第二储废料室的阀门打开，第二储废料室的废料排净之后，所述压力传感器将信号传递个PLC控制系统，所述PLC通过控制将第二储废料室的阀门关闭；排出废料时不需要停机，提高了生产效率。

所述除尘器设有一级旋风除尘室和二级旋风除尘室，所述一级旋风除尘室设有沉降室、挡板、旋风除尘器，所述旋风除尘器设有6个；所述二级旋风除尘室设有旋风除尘器3个。

所述除焦油器设有油气分离网，所述离心机的转述为3500r/min。

所述过滤器设有过滤层和吸附层，所述过滤层采用膨胀珍珠岩，所述吸附层采用活性炭。

所述干燥器设有温度传感器、湿度传感器。

所述分离器设有罗茨风机，所述罗茨风机设有变频装置。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种生物质气化炉自动控制系统，包括给料系统、气化炉热解系统、微波系统、储灰系统、净化系统、温度系统、压力系统、给风系统、发电系统以及PLC控制系统，所述给料系统中需要依靠原料位置传感器实时控制加料机的斗式提升机进料器，所述的位置传感器及时的将信号传递给PLC控制系统，所述PLC控制系统通过位置的感应信号控制斗式提升机进料器的工作状态；所述气化炉热解系统设有气化炉、温度传感器、压力传感器、储灰装置，所述气化炉对生物质原料进行第一次热解时，通过所述温度传感器和压力传感器实时监测气化炉中的温度、压力的数值变化，及时的将数值信号传递给PLC控制系统，从而使得气化炉的温度和压力都处于设定的安全范围；所述微波系统设有微波加热器、气体浓度传感器、温度传感器以及压力传感器，所述气化炉中的可燃性气体进入微波加热器时，所述的气体浓度传感器和压力传感器及时的感应出气体浓度以及微波加热器的压力，然后及时的将信号传递给PLC控制系统，然后PLC根据气体浓度和压力信号设定所需的温度，通过微波加热达到设定温度时，对气体中的焦油部分进行第二次热解；所述第一次热解和第二次热解后的气体会进入净化系统，所述净化系统设有除尘器、除焦油器、冷却装置、干燥器、过滤装置、温度传感器、湿度传感器；所述除尘器设有旋风除尘室；所述除焦油器设有离心装置；所述冷却装置包括喷淋器、冷凝器以及水洗器，所述气体进入冷却装置后首先通过喷淋器降温，除去气体中的灰分和焦油，然后通过冷凝器的再次降温以及液化后焦油的收集，气体继而进入水洗器进一步降温，所述喷淋器、冷凝器以及水洗器依次相连；所述净化后的气体进入干燥器干燥，所述干燥后的气体通过过滤器过滤后进入分流器，所述干燥器、过滤器以及分流器依次连接，所述分流后的气体进入发电系统进行发电。

2.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉自动控制系统，其特征在于，所述斗式提升机进料器设置有变频装置，所述PLC控制系统通过位置传感器监控到原料低于设定的位置，PLC控制斗式提升机进料器，使其处于工作状态；监控到原料到达设定的位置后，PLC控制斗式提升机进料器，使其处于待机状态；所述变频装置实时的控制并切换斗式提升机进料器工作状态，降低了能耗，延长了机器的使用寿命。

3.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉自动控制系统，其特征在于，所述储灰装置设有双重废废料仓：第一储废料室和第二储废料室，所述第一储废料室和第二储废料室均设有位置传感器、压力传感器，当第一储废料室的废料达到设定的位置时，位置传感器将信号传递给PLC控制系统，所述PLC控制系统将第一储废料室的开关阀门打开，将废料排向第二储废料室，第一储废料室的废料排净之后压力传感器将信号传递给PLC控制系统，所述PLC通过控制使得第一阀门关闭；所述第二储废料室的废料到达设定位置时，位置传感器将信号传递给PLC控制系统，PLC通过控制使得第二储废料室的阀门打开，第二储废料室的废料排净之后，所述压力传感器将信号传递给PLC控制系统，所述PLC通过控制将第二储废料室的阀门关闭；排出废料时不需要停机，提高了生产效率。

4.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉自动控制系统，其特征在于，所述除尘器设有一级旋风除尘室和二级旋风除尘室，所述一级旋风除尘室设有沉降室、挡板、旋风除尘器，所述旋风除尘器设有4～6个；所述二级旋风除尘室设有旋风除尘器1～3个。

5.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉自动控制系统，其特征在于，所述除焦油器设有油气分离网，所述离心机的转述为2500～4800r/min。

6.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉自动控制系统，其特征在于，所述过滤器设有过滤层和吸附层，所述过滤层采用橄榄石、石英砂、铁矿砂、水滑石、膨胀珍珠岩中的一种或两种，所述吸附层采用活性炭。

7.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉自动控制系统，其特征在于，所述干燥器设有温度传感器、湿度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉自动控制系统，其特征在于，所述分离器设有罗茨风机，所述罗茨风机设有变频装置。