CN108205346A - 一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法和系统，所述方法包括以下步骤：(1)对燃料进行入场监测和记录，依规依类进行堆放；(2)堆料稳定后，对料堆进行湿度、温度和杂质进行监测；(3)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；(4)根据所述预估时间优化翻剁前料堆中心温度监测时间安排；(5)根据所述堆料的监测数据确定翻剁时间，在该翻剁时间进行翻剁；(6)每次翻剁完成后，重复步骤(2)‑(5)，直至料堆湿度达到使用要求。本发明适用于大型露天生物质燃料的管理，解决了所有种类生物质燃料采用相同监测标准，费时费力且执行不规范的问题。
Description
技术领域
本发明属于生物质燃料管理领域，尤其涉及一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法和系统。
背景技术
将各种农林、建筑、工业废弃的生物质作为燃料，其可再生及低排放的特性非常符合当前的环保形势及能源改革形势。其作为生物质能源的一种，具有原料来源广泛、可以再生、比煤炭清洁等优点。生物质成型燃料在生产后，一般不会立即得以利用，需在工厂内进行数月的储藏，或经过长途运输才得以利用。大量的生物质成型燃料在储藏过程中，由于氧化作用产生大量的热使储藏温度升高，有自燃的风险。因此，在生物质燃料储藏过程中，需要对其温度进行管理。而生物质燃料的种类繁多，其特性也相对不同，相较于传统的煤、油、汽等化石燃料的存储管理，有着更加复杂的存储状况。
目前生物质燃料存放方式有两种，露天和框架棚式存放。在露天料场进行料堆管理中，场地面积大，燃料种类多。料堆的温度和湿度变化趋势均受周围环境影响较大，并且，对于不同的生物质燃料，其温度和湿度变化趋势也不相同，因此，若仅根据经验进行翻剁散热，由于天气、燃料种类等复杂因素的影响，对于管理人员来说难度很大；若根据监测数据进行检测，则需要监测人员不停的对料场各种不同的燃料堆垛进行检测，包括中心温度，水分等技术数据。这是一项非常繁杂的工作，并且对人力物力的占用非常大。
对于露天存储的生物质燃料，如何降低管理复杂度，节省人力物力，是本领域技术人员目前迫切解决的技术问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法和系统，针对以生物质作为燃料的发电企业或者有大量生物质集中的大型存储场地，以生物质燃料监测、存储、使用过程中的大量监测实验数据为依据，依靠生物质种类特性、水分含量、杂质含量、环境温度多种因素综合评估，并建立相关数学模型，能够针对不同类型的燃料预测其温湿度等参数变化趋势，并据此进行翻剁时间估计，指导相关检测人员工作，有效地降低了管理复杂度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法，包括以下步骤：
(1)对燃料进行入场监测和记录，依规依类进行堆放；
(2)对料堆内部进行温度和湿度的监测，同时监测周围环境数据；
(3)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
(4)根据所述预估时间优化翻剁前的料堆内部温度监测时间安排；
(5)根据所述堆料的监测数据确定翻剁时间，在该翻剁时间进行翻剁；
(6)每次翻剁完成后，重复步骤2-5，直至料堆湿度达到使用要求。
进一步地，所述步骤(3)中预设预估模型为：以料堆升温至临界炭化温度的时间作为因变量，以料堆内部监测数据和环境数据为自变量的数学模型。
进一步地，所述步骤(4)根据所述预估时间确定翻剁前的监测时间安排具体包括：
设步骤(3)得到的料堆升温至临界炭化温度的预估时间为h小时后，则从[αh]小时开始进行料堆内部温度监测，其中，[.]表示取整，α＝0.5～0.8。
进一步地，所述步骤(5)根据所述堆料的监测数据确定翻剁时间包括：根据堆料内部初始温度数据以及[αh]小时获取的温度数据，获取温度实际变化趋势，根据所述变化趋势估计达到设定生物质炭化温度的时间，即翻剁时间。
进一步地，所述步骤(6)料堆湿度达到使用要求的判断方法是：
根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；
根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数。
根据本发明的第二目的，本发明还提供了一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的系统，包括服务器，以及与所述服务器连接的用于监测堆料内部和周围环境的多个温度传感器和多个湿度传感器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
(1)接收所述温度传感器和湿度传感器发送的监测数据；
(2)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
(3)根据所述预估时间优化翻剁前的料堆内部温度监测时间安排，并在相应监测时间进行温度监测提醒；
(4)根据获取的监测数据确定翻剁时间，并在相应翻剁时间向发送翻剁提醒；
(5)重复执行步骤(1)-(4)，直至料堆湿度达到使用要求。
进一步地，所述服务器还与一个或多个客户端网络连接，在相应监测时间和翻剁时间通过所述客户端向相关检测人员发送温度监测提醒和翻剁提醒。
进一步地，所述步骤(5)料堆湿度达到使用要求的判断方法是：根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数。
根据本发明的第三目的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行以下步骤：
(1)接收所述温度传感器和湿度传感器发送的监测数据，所述监测数据包括堆料内部和周围环境数据；
(2)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
(3)根据所述预估时间优化翻剁前的料堆内部温度监测时间安排，并在相应监测时间进行温度监测提醒；
(4)根据获取的监测数据确定翻剁时间，并在相应翻剁时间进行翻剁提醒；
(5)重复执行步骤(1)-(4)，直至料堆湿度达到使用要求。
进一步地，所述步骤(5)料堆湿度达到使用要求的判断方法是：根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数。
本发明的有益效果
1、本发明提供的是在露天料场进行料堆管理的方法，通过对不同质生物质燃料不断的监测及实验数据积累，根据生物质种类特性、水分含量、杂质含量、环境温度多种因素综合评估，并建立相关数学模型，能够针对不同类型的燃料预测其温湿度等参数变化趋势，并据此进行翻剁时间估计，指导相关检测人员工作，有效地降低了管理复杂度。解决了所有种类生物质燃料一个监测标准，费时费力且执行不规范的问题，优化人员及设备使用，并且避免燃料错过最佳使用阶段。
2、本发明首先基于预先建立的模型对料堆升温至临界炭化温度的时间进行预估，根据该时间改善料堆中心温度监测的时间安排，仅在快要到达临界炭化温度的时间段内监测，使得检测人员不必在整个存储时期内不停地进行检测，节省了人力物力。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明露天生物质料场不同质燃料理论温控翻剁散热方法流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例公开了一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：对燃料进行入场监测和记录，依规依类进行堆放；
在燃料供应商将燃料运送至料场后，对其所运输燃料进行入场监测，并做好监测记录，包括燃料种类、数量、热值、含水量、灰分等，并做好记录；
根据监测的数据依规依类对新收燃料进行堆放存储。
步骤2：堆料稳定后，对料堆中心进行温度和湿度的监测，同时监测周围环境数据；
堆放完毕后，待料堆稳定后，分别对燃料料堆采用空气流干燥法、微波干燥法或者快速干燥法中的一种对其湿度进行测量，采用便携深入式测温棒对料堆中心温度进行测量、采用全自动工业分析仪对燃料灰分进行检测；同时，还进行环境监测，获取周围环境温度、湿度和风速风向数据。
步骤3：根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
依据预估方案数据曲线，结合其测量的参数，对新增料堆的升温速度、湿度散发度进行预估，得到其升温至临界炭化温度的时间。
所示预估模型的建立方法为：
针对不同种类生物质燃料，获取临界炭化温度以及存储过程中的历史数据，所述历史数据包括环境数据(温度、湿度、风速风向等)和料堆在各检测时间的温湿度数据，提取料堆从入场升温至临界碳化温度的时间，入场后和每次翻剁后堆料稳定时的堆料温、湿度数据，记为初始温、湿度。将料堆升温至临界炭化温度的时间间隔作为因变量，以料堆中心初始温度、湿度、环境湿度、环境温度为自变量，并结合临界炭化温度(本实施例中取78度)，建立预估模型。其中，料堆刚堆放完毕稳定后，其温度可看作与环境温度一致。
以玉米杆生物质燃料为例，进料湿度为45％，灰分8％，环境温度-1℃，空气湿度30％，对其进行预估，依照本方法计算，则可预估其升温至临界炭化温度78℃约为49小时。
步骤4：根据所述预估时间优化翻剁前料堆中心温度监测时间安排；
根据预估方案设定相应监测方案，进行料堆中心温度检测安排。设步骤3得到的料堆升温至临界炭化温度的预估时间为h小时后，则在[αh]小时进行料堆中心温度监测，其中，[.]表示取整，α＝0.5～0.8。
预估的玉米杆生物质燃料升温至临界炭化温度78℃约为49小时，那么可忽略前35小时料堆测温，在第36小时开始进行料堆中心温度测温，则可省略出前35小时人工监测成本并减少料场工作强度；
步骤5：根据所述堆料的监测数据确定翻剁时间，在该翻剁时间进行翻剁；
根据初始温、湿度数据以及[αh]小时获取的温度数据，以及设定的生物质炭化温度，确定翻剁时间。
每种生物质炭化温度不同，可以将翻剁温度设定为72度-77度，即达到72度就可进行翻剁操作，达到77度就必须进行翻剁操作。对于玉米杆生物质燃料，根据监测方案制定出其相对应的翻剁方案，测得第36小时料堆中心温度后，即可制定第一次翻料时间预估，约在47-49小时间；
步骤6：每次翻剁完成后，重复步骤2-5，直至料堆湿度达到使用要求。
优选地，料堆湿度达到使用要求的判断方法为：根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数，达到该次数即达到使用要求。为简化运算，根据第一次和第二次翻剁后的湿度监测数据即可进行翻剁次数预估。
完成第一次料堆翻料后，重复以上料堆稳定后的各项检测工作，并根据新测得的数据，对下次翻料进行预估，在第二次堆料完成后，根据第一和第二次堆料稳定后的湿度监测数据进行水分散发度预估，对于玉米杆生物质燃料，预估其湿度降低至28％的翻料次数，当其达到28％的燃料湿度使用要求后，优先安排出库及使用。从而解决了所有种类生物质燃料一个监测标准，费时费力且执行不规范的问题，优化人员及设备使用，并且避免燃料错过最佳使用阶段。在燃料销售阶段，可以参考测得的灰分数据衡量出售价格。
实施例二
本实施例的目的是提供与实施例一中生物质料场温控翻剁散热方法相适应的系统。
为例实现上述目的，本实施例提供了一种生物质料场温控翻剁散热系统，包括客户端、服务器，以及与所述服务器连接的用于监测堆料中心和周围环境的多个温度传感器和多个湿度传感器。所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
(1)接收所述温度传感器和湿度传感器发送的监测数据；
(2)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
(3)根据所述预估时间优化翻剁前料堆中心温度监测时间安排，并在相应监测时间向相关检测人员的客户端发送温度监测提醒；
(4)根据获取的监测数据确定翻剁时间，并在相应翻剁时间向相关检测人员的客户端发送翻剁提醒；
(5)重复执行步骤(1)-(4)，直至料堆湿度达到使用要求。
所述服务器首先接收关于生物质燃料种类的设定，来匹配相应的预估模型。
所述步骤(5)料堆湿度达到使用要求的判断方法是：
根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；
根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数。
对于达到使用要求的料堆，向客户端发送提醒，优先安排出库及使用。
实施例三
本实施例的目的是提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行以下步骤：
(1)接收所述温度传感器和湿度传感器发送的监测数据，所述监测数据包括堆料中心和周围环境数据；
(2)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
(3)根据所述预估时间优化翻剁前料堆中心温度监测时间安排，并在相应监测时间进行温度监测提醒；
(4)根据获取的监测数据确定翻剁时间，并在相应翻剁时间进行翻剁提醒；
(5)重复执行步骤(1)-(4)，直至料堆湿度达到使用要求。
所述步骤(5)料堆湿度达到使用要求的判断方法是：
根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；
根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数。
以上实施例二和三中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本发明中的任一方法。
本发明的有益效果
1、本发明提供的是在露天料场进行料堆管理的方法，通过对不同质生物质燃料不断的监测及实验数据积累，根据生物质种类特性、水分含量、杂质含量、环境温度多种因素综合评估，并建立相关数学模型，能够针对不同类型的燃料预测其温湿度等参数变化趋势，并据此进行翻剁时间估计，指导相关检测人员工作，有效地降低了管理复杂度。解决了所有种类生物质燃料一个监测标准，费时费力且执行不规范的问题，优化人员及设备使用，并且避免燃料错过最佳使用阶段。
2、本发明首先基于预先建立的模型对料堆升温至临界炭化温度的时间进行预估，根据该时间改善料堆中心温度监测的时间安排，仅在快要到达临界炭化温度的时间段内监测，使得检测人员不必在整个存储时期内不停地进行检测，节省了人力物力。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对燃料进行入场监测和记录，依规依类进行堆放；
(2)对料堆内部进行温度和湿度的监测，同时监测周围环境数据；
(3)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
(4)根据所述预估时间优化翻剁前的料堆内部温度监测时间安排；
(5)根据所述堆料的监测数据确定翻剁时间，在该翻剁时间进行翻剁；
(6)每次翻剁完成后，重复步骤(2)-(5)，直至料堆湿度达到使用要求。
2.如权利要求1所述的一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法，其特征在于，所述步骤(3)中预设预估模型为：以料堆升温至临界炭化温度的时间作为因变量，以料堆内部初始监测数据和环境数据为自变量的数学模型。
3.如权利要求1所述的一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法，其特征在于，所述步骤(4)根据所述预估时间确定翻剁前的监测时间安排具体包括：
设步骤(3)得到的料堆升温至临界炭化温度的预估时间为h小时后，则在第[αh]小时进行料堆内部温度监测，其中，[.]表示取整，α＝0.5～0.8。
4.如权利要求3所述的一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法，其特征在于，所述步骤(5)根据所述堆料的监测数据确定翻剁时间包括：根据堆料内部初始温度数据以及[αh]小时获取的温度数据，获取温度实际变化趋势，根据所述变化趋势估计达到设定生物质炭化温度的时间，即翻剁时间。
5.如权利要求1所述的一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的方法，其特征在于，所述步骤(6)料堆湿度达到使用要求的判断方法是：
根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；
根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数。
6.一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的系统，其特征在于，包括服务器，以及与所述服务器连接的用于监测堆料内部和周围环境的多个温度传感器和多个湿度传感器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
(1)接收所述温度传感器和湿度传感器发送的监测数据；
(2)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
(3)根据所述预估时间优化翻剁前的料堆内部温度监测时间安排，并在相应监测时间进行温度监测提醒；
(4)根据获取的监测数据确定翻剁时间，并在相应翻剁时间向发送翻剁提醒；
(5)重复执行步骤(1)-(4)，直至料堆湿度达到使用要求。
7.如权利要求6所述的一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的系统，其特征在于，所述服务器还与一个或多个客户端网络连接，在相应监测时间和翻剁时间通过所述客户端向相关检测人员发送温度监测提醒和翻剁提醒。
8.如权利要求6所述的一种露天料场生物质燃料温控翻剁散热的系统，其特征在于，所述步骤(5)料堆湿度达到使用要求的判断方法是：根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时执行以下步骤：
(1)接收所述温度传感器和湿度传感器发送的监测数据，所述监测数据包括堆料内部和周围环境数据；
(2)根据预设预估模型，计算所述料堆升温至临界炭化温度的预估时间；
(3)根据所述预估时间优化翻剁前的料堆内部温度监测时间安排，并在相应监测时间进行温度监测提醒；
(4)根据获取的监测数据确定翻剁时间，并在相应翻剁时间进行翻剁提醒；
(5)重复执行步骤(1)-(4)，直至料堆湿度达到使用要求。
10.如权利要求9所述的一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述步骤(5)料堆湿度达到使用要求的判断方法是：根据多次翻剁后监测的湿度数据，分析湿度降低趋势；根据所述趋势预估湿度降低至使用标准的翻剁次数。
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Granted publication date: 20200515 Termination date: 20220119 |
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