CN108278608B - 一种油田工业垃圾热解控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油田工业垃圾热解控制系统及方法，该系统由中央控制器、操作屏、传感单元、执行单元组成；中央控制器分别电联接操作屏、传感单元、执行单元；其中传感单元包括旋转料位检测机构、第一温度传感器、第二温度传感器、点火器反馈装置；执行单元包括点火器、风阀调节器、垃圾破碎机、输送机、脱硫泵、喷淋泵、风机组成。控制系统启动后，中央控制器采集传感单元信号及执行单元的状态，当传感单元有断线或温度检测异常超高、点火器故障、风机故障、垃圾破碎机故障、输送机故障时，中央控控制器进行逻辑判断后输出故障信号在操作屏上进行显示并发出声光报警。本发明控制系统在热解油田工业垃圾时具有较高的安全性和运行稳定性。

Description

一种油田工业垃圾热解控制系统及方法

技术领域

本发明属于油田垃圾处理领域，具体涉及一种油田工业垃圾热解控制系统及方法。

背景技术

随着油田企业的勘探开发，尤其在钻井、压裂、试油期间，产生大量的垃圾及废弃物，造成井场堆积及环境污染。油田工业垃圾不断产生并长期积累，给油田企业的安全清洁生产，可持续发展，及企业的社会责任带来了严峻的挑战。常规的处理形式多为甩干法或化学固液分离法，处理后得到的固相TPH值（残渣总石油烃含量）均在5%左右，后续还需采用焚烧等手段进行二次处理。这样的解决形式不仅无法回收固相中的油，更会将废弃物中的有害成分以二恶英等危废气体的形式转移到大气中，显然已不能满足当下高标准的油田环保需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有油田工业垃圾处理效果差、垃圾被处理后产生的危废气体污染环境，不符合油田环保需求的问题。

为此，本发明提供了一种油田工业垃圾热解控制系统，包括依次连接的热解炉、脱硫塔、除尘器、颗粒捕集器和四效催化装置，还包括用以破碎和输送垃圾至热解炉内的执行单元；用以采集和传输热解炉内料位高低数据、温度数据和点火状态的传感单元；用以接收和分析传感单元传输的数据以及执行单元传输的状态数据，并进行远程监控、故障分析、远程启停执行单元的中央控制器；用以接收中央控制器传输的数据，并对所接收数据进行显示和报警输出的操作屏。

所述传感单元包括旋转式料位检测器、第一温度传感器、第二温度传感器和点火器反馈装置；

热解炉内置有炉篦并被炉篦分为上下两个腔室，上腔室为热解室，热解室内设有导流板，旋转式料位检测器安装在导流板处，热解室炉壁上安装点火器，点火器反馈装置安装在热解室底部，第一温度传感器安装在热解室炉壁上，下腔室为燃烧室，第二温度传感器安装在燃烧室炉壁上。

所述执行单元由垃圾破碎机、输送机、风阀调节器、脱硫泵、喷淋泵和风机组成；

所述垃圾破碎机的出料口与输送机的进料口连接，输送机的出料口与热解炉进料口连接，风机与四效催化装置的出料口连接，风机的出口连接烟囱；风阀调节器安装在燃烧室进风口处，脱硫泵安装在脱硫塔底部，喷淋泵入口连接脱硫剂储罐，出口通过管线连接喷淋头，喷淋头伸入脱硫塔内。

所述导流板上端炉壁处安装有进氧调节器。

所述中央控制器与操作屏进行双向信号传输，中央控制器接收操作屏的模式选择，操作屏的模式选择包括手动处理模式选择和自动处理模式选择。

一种油田工业垃圾热解控制方法，包括以下步骤：

步骤一，油田工业垃圾热解控制系统上电，中央控制器采集传感单元和执行单元的运行状态参数，当传感单元有断线或温度检测异常超高、点火器故障，或执行单元的风机故障、垃圾破碎机故障、输送机故障时，中央控控制器进行逻辑判断后输出故障信号并在操作屏上进行显示同时发出声光报警；当系统均无异常则油田工业垃圾热解控制系统进入模式选择待机状态；

步骤二，若选择手动处理模式：手动启动执行单元和点火器，执行单元传输状态数据给中央控制器，同时点火器反馈装置传输点火器点火状态给中央控制器，若执行单元中任一个部件运行故障或点火器点火失败，中央控制器输出报警信号并在操作屏上进行报警显示和报警输出，当故障被维护人员成功处理后，报警自动解除；

若选择自动处理模式：待机状态下，在操作屏上触发一键自动操作指令，油田工业垃圾热解控制系统进入自动处理运行模式，由中央控制器输出风机启动信号和风阀调节器全开信号，风机启动并持续运转，风阀调节器开度开至最大位置，中央控制器输出点火信号，点火器执行点火启动，同时点火器反馈装置自动识别探测点火状态并反馈给中央控制器；当点火器多次点火失败后，点火器反馈装置输出点火失败信号给中央控制器，中央控制器进行判断后，停止输出点火指令信号并输出报警信号至操作屏进行报警与显示，同时停止油田工业垃圾热解控制系统；当点火器点火成功后，中央控制器停止输出点火信号，启动脱硫泵并保持运行，热解炉被预热，中央控制器实时采集热解室温度与燃烧室温度值，当热解室温度值＞400℃时进入垃圾热解处理流程；

步骤三，垃圾破碎机将油田工业垃圾进行均质化破碎，破碎后的垃圾进入热解炉进行热解和燃烧，产生的烟气进入脱硫塔进行脱硫处理，脱硫后的烟气依次进入除尘器、颗粒捕集器和四效催化装置，进行催化净化，最终得到干净的尾气，由烟囱排放。

步骤二中中央控制器实时采集热解炉温度值，若热解室温度值＜400℃，中央控制器控制风阀调节器增大开度，增加富氧量，提高燃烧室的温度从而稳定热解室温度至500℃～700℃；若热解温度值＞700℃，中央控制器控制风阀调节器减小开度，减少富氧量，降低燃烧室的温度从而稳定热解室温度至500℃～700℃，风阀调节器开度调节范围为0º～45º；若热解室温度至500℃～700℃时，中央控制器控制风阀调节器开度位置保持不变。

步骤二中中央控制器采集热解炉当前温度值，旋转式料位检测器检测热解室料位低并且热解室当前温度值＞400℃，经过1分钟的连续判断后中央控制器控制启动垃圾破碎机与输送机；旋转式料位检测器检测热解室料位高并且热解室当前温度值＞400℃，立即停止垃圾破碎机与输送机，停止时间为5分钟，即破碎进料间隔时间最短为5分钟，防止垃圾破碎机与输送机频繁启停。

自动处理模式下，当中央控制器采集的热解炉超过允许最高范围且风阀调节器开度长时间为最小开度，确认为故障信息，中央控制器输出报警，并强行停止垃圾破碎机与输送机，同时关闭风阀调节器开度停止空气供给，待热解室温度与燃烧室温度均降至100℃以内开启系统。

本发明的有益效果：本发明提供的这种油田工业垃圾热解控制系统及方法，控制系统结构简单，设计合理，能够使其在热解油田工业垃圾时安全性和运行稳定性好；该装置操作简单，操作人员经过简单培训就可以上岗，只需将垃圾投入垃圾入口即可，能耗低，达到零污染和零排放，不会对工作现场造成二次污染，使用效果好，能够及时发现故障，及时维修，减少损失。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是油田工业垃圾热解控制系统的数据传输示意图。

图2是油田工业垃圾热解控制系统的结构示意图。

图3是油田工业垃圾热解控制方法的工艺流程图。

附图标记说明：1.垃圾破碎机；2.输送机；3.导流板；4.点火器；5.风阀调节器；6.二燃室；7.炉篦；8.热解室；9.进氧调节器；10.旋转式料位检测器；11.第一温度传感器；12.第二温度传感器；13.脱硫塔；14.喷淋头；15.脱硫剂储罐；16.喷淋泵；17.除尘器；18.颗粒捕集器；19.四效催化装置；20.风机；21.烟囱；22.热解炉。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种油田工业垃圾热解控制系统，包括依次连接的热解炉22、脱硫塔13、除尘器17、颗粒捕集器18和四效催化装置19，还包括用以破碎和输送垃圾至热解炉22内的执行单元；用以采集和传输热解炉22内料位高低数据、温度数据和点火状态的传感单元；用以接收和分析传感单元传输的数据以及执行单元传输的状态数据，并进行远程监控、故障分析、远程启停执行单元的中央控制器；用以接收中央控制器传输的数据，并对所接收数据进行显示和报警输出的操作屏。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图2所示，所述传感单元包括旋转式料位检测器10、第一温度传感器11、第二温度传感器12和点火器反馈装置；热解炉22内置有炉篦7并被炉篦7分为上下两个腔室，上腔室为热解室8，热解室8内设有导流板3，旋转式料位检测器10安装在导流板3处，热解室8炉壁上安装点火器4，点火器反馈装置安装在热解室8底部，第一温度传感器11安装在热解室8炉壁上，下腔室为燃烧室6，第二温度传感器12安装在燃烧室6炉壁上。

料位检测通过安装于热解炉导流通道内的旋转式料位检测器10反馈给中央控制器，料位低中央控制器采集到直流24V高电平，料位高中央控制器采集到直流0V低电平，逻辑为反逻辑，通过该方法实现料位传感器断线状态时中央控制器得到直流0V低电平，从而停止进料，待垃圾处理完毕后温度降至100℃以内再停止系统。

热解温度、燃烧温度是通过安装于热解室8底部与燃烧室6中部的第一温度传感器11、第二温度传感器12检测由中央控制器采集，中央控制器进行逻辑判断进行工艺流程控制。

点火器反馈是由点火器4输出点火功功信号或点火失败故障信号给中央控制器，由中央控制器进行逻辑判断并关闭系统流程工艺控制。

实施例3：

在实施例2的基础上，所述执行单元由垃圾破碎机1、输送机2、风阀调节器5、脱硫泵、喷淋泵16和风机20组成；所述垃圾破碎机1的出料口与输送机2的进料口连接，输送机2的出料口与热解炉22进料口连接，风机20与四效催化装置19的出料口连接，风机20的出口连接烟囱21；风阀调节器5安装在燃烧室6进风口处，脱硫泵安装在脱硫塔13底部，喷淋泵16入口连接脱硫剂储罐15，出口通过管线连接喷淋头14，喷淋头14伸入脱硫塔13内。

点火器4完成油田工业垃圾热解控制系统启动时的一键点火安全启动预热工作；风阀调节器5完成燃烧室6空气进气量的调节，进而对油田工业垃圾热解控制系统反应速率及热解温度的控制；垃圾破碎机1完成大块垃圾的均质化破碎工作；输送机2完成垃圾热解的自动进料输送工作；脱硫泵提供脱硫剂在脱硫塔13内循环喷淋动力；风机20为引风机，为整个系统的热解工艺提供气流流向与动力。

实施例4：

在实施例2的基础上，所述导流板3上端炉壁处安装有进氧调节器9。进氧调节器9可以调节进入热解室8的氧气，进而控制热解程度。

实施例5：

所述中央控制器与操作屏进行双向信号传输，中央控制器接收操作屏的模式选择，操作屏的模式选择包括手动处理模式选择和自动处理模式选择。系统以中央控制器为控制核心，通过与操作屏进行双向信号传输，接收操作屏的模式选择、手动操作信号指令来控制系统运行，同时中央控制器将系统状态信息传输给操作屏进行显示及报警输出。

实施例6：

如图3所示，一种油田工业垃圾热解控制方法，包括以下步骤：

步骤一，油田工业垃圾热解控制系统上电，中央控制器采集传感单元和执行单元的运行状态参数，当传感单元有断线或温度检测异常超高、点火器4故障，或执行单元的风机20故障、垃圾破碎机1故障、输送机2故障时，中央控控制器进行逻辑判断后输出故障信号并在操作屏上进行显示同时发出声光报警；当系统均无异常则油田工业垃圾热解控制系统进入模式选择待机状态；

步骤二，若选择手动处理模式：手动启动执行单元和点火器4，执行单元传输状态数据给中央控制器，同时点火器反馈装置传输点火器4点火状态给中央控制器，若执行单元中任一个部件运行故障或点火器4点火失败，中央控制器输出报警信号并在操作屏上进行报警显示和报警输出，当故障被维护人员成功处理后，报警自动解除；

若选择自动处理模式：待机状态下，在操作屏上触发一键自动操作指令，油田工业垃圾热解控制系统进入自动处理运行模式，由中央控制器输出风机20启动信号和风阀调节器5全开信号，风机20启动并持续运转，风阀调节器5开度开至最大位置，中央控制器输出点火信号，点火器4执行点火启动，同时点火器反馈装置自动识别探测点火状态并反馈给中央控制器；当点火器4多次点火失败后，点火器反馈装置输出点火失败信号给中央控制器，中央控制器进行判断后，停止输出点火指令信号并输出报警信号至操作屏进行报警与显示，同时停止油田工业垃圾热解控制系统；当点火器4点火成功后，中央控制器停止输出点火信号，启动脱硫泵并保持运行，热解炉22被预热，中央控制器实时采集热解室8温度与燃烧室6温度值，当热解室8温度值＞400℃时进入垃圾热解处理流程；

步骤三，垃圾破碎机1将油田工业垃圾进行均质化破碎，破碎后的垃圾进入热解炉22进行热解和燃烧，产生的烟气进入脱硫塔13进行脱硫处理，脱硫后的烟气依次进入除尘器17、颗粒捕集器18和四效催化装置19，进行催化净化，最终得到干净的尾气，由烟囱21排放。

系统启动：系统上电，中央控制器采集传感系统信号及执行系统的状态，当传感系统有断线或温度检测异常超高、点火器4故障、风机20故障、垃圾破碎机1故障、输送机2故障时，中央控控制器进行逻辑判断后输出故障信号在操作屏上进行显示并发出声光报警。当系统均无异常则系统进入模式选择待机状态。

垃圾处理有两种运行模式：手动操作模式与一键自动模式，两种模式可自由切换无需停机重新运行。

手动操作：包括手动启动风机20、手动启动点火器4、手动启动垃圾破碎机1、手动启动输送机2、手动启动脱硫泵、手动风阀调节器5，由操作屏对对应按钮进行手动操作，通过操作屏上的旋转式料位检测器10料位显示来停止输送机2的停止；当风机20运行有故障时，中央控制器输出报警至操作屏上进行报警及显示；当点火器4点火失败或点火器4出现故障时反馈给中央控制器，由中央控制器输出报警至操作屏进行报警及显示。当风机20运行有故障时，中央控制器输出报警至操作屏上进行报警及显示；当垃圾破碎机1、输送机2运行有故障时，中央控制器输出报警至操作屏上进行报警及显示；当故障被维护人员成功处理后，报警自动解除。

一键自动：在待机装态下，在操作屏上触发一键自动操作指令，系统进入自动处理运行模式，由中央控制器输出风机20启动信号及风阀调节器5全开信号，风机20启动并持续运转，风阀调节器5开至最大位置。中央控制器输出点火信号，点火器4执行点火启动，同时点火器4自动识别探测点火状态反馈给中央控制器。当点火器4多次点火失败后输出点火失败信号给中央控制器，中央控制器进行判断后，停止输出点火指令信号并输出报警信号至操作屏进行报警与显示，同时停止系统。当点火器4点火成功后，中央控制器停止输出点火信号，启动脱硫泵并保持运行，热解层被预热，中央控制器实时采集热解温度与二燃温度值，当热解层温度值＞400℃时进入垃圾热解处理流程。

实施例7：

在实施例6的基础上，步骤二中中央控制器实时采集热解炉22温度值，若热解室8温度值＜400℃，中央控制器控制风阀调节器5增大开度，增加富氧量，提高燃烧室6的温度从而稳定热解室8温度至500℃～700℃；若热解温度值＞700℃，中央控制器控制风阀调节器5减小开度，减少富氧量，降低燃烧室6的温度从而稳定热解室8温度至500℃～700℃，风阀调节器5开度调节范围为0º～45º；若热解室8温度至500℃～700℃时，中央控制器控制风阀调节器5开度位置保持不变。

实施例8：

在实施例6的基础上，步骤二中中央控制器采集热解炉22当前温度值，旋转式料位检测器10检测热解室8料位低并且热解室8当前温度值＞400℃，经过1分钟的连续判断后中央控制器控制启动垃圾破碎机1与输送机2；旋转式料位检测器10检测热解室8料位高并且热解室8当前温度值＞400℃，立即停止垃圾破碎机1与输送机2，停止时间为5分钟，即破碎进料间隔时间最短为5分钟，防止垃圾破碎机1与输送机2频繁启停。

实施例9：

在实施例6的基础上，自动处理模式下，当中央控制器采集的热解炉22超过允许最高范围且风阀调节器5开度长时间为最小开度，确认为故障信息，中央控制器输出报警，并强行停止垃圾破碎机1与输送机2，同时关闭风阀调节器5开度停止空气供给，待热解室8温度与燃烧室6温度均降至100℃以内开启系统。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (5)

1.一种油田工业垃圾热解控制系统的控制方法，其特征在于，

该油田工业垃圾热解控制系统，包括依次连接的热解炉（22）、脱硫塔（13）、除尘器（17）、颗粒捕集器（18）和四效催化装置（19），还包括用以破碎和输送垃圾至热解炉（22）内的执行单元；用以采集和传输热解炉（22）内料位高低数据、温度数据和点火状态的传感单元；用以接收和分析传感单元传输的数据以及执行单元传输的状态数据，并进行远程监控、故障分析、远程启停执行单元的中央控制器；用以接收中央控制器传输的数据，并对所接收数据进行显示和报警输出的操作屏；

所述传感单元包括旋转式料位检测器（10）、第一温度传感器（11）、第二温度传感器（12）和点火器反馈装置；

热解炉（22）内置有炉篦（7）并被炉篦（7）分为上下两个腔室，上腔室为热解室（8），热解室（8）内设有导流板（3），旋转式料位检测器（10）安装在导流板（3）处，热解室（8）炉壁上安装点火器（4），点火器反馈装置安装在热解室（8）底部，第一温度传感器（11）安装在热解室（8）炉壁上，下腔室为燃烧室（6），第二温度传感器（12）安装在燃烧室（6）炉壁上；

所述执行单元由垃圾破碎机（1）、输送机（2）、风阀调节器（5）、脱硫泵、喷淋泵（16）和风机（20）组成；

所述垃圾破碎机（1）的出料口与输送机（2）的进料口连接，输送机（2）的出料口与热解炉（22）进料口连接，风机（20）与四效催化装置（19）的出料口连接，风机（20）的出口连接烟囱（21）；风阀调节器（5）安装在燃烧室（6）进风口处，脱硫泵安装在脱硫塔（13）底部，喷淋泵（16）入口连接脱硫剂储罐（15），出口通过管线连接喷淋头（14），喷淋头（14）伸入脱硫塔（13）内；

该方法包括以下步骤：

步骤一，油田工业垃圾热解控制系统上电，中央控制器采集传感单元和执行单元的运行状态参数，当传感单元有断线或温度检测异常超高、点火器（4）故障，或执行单元的风机（20）故障、垃圾破碎机（1）故障、输送机（2）故障时，中央控制器进行逻辑判断后输出故障信号并在操作屏上进行显示同时发出声光报警；当系统均无异常则油田工业垃圾热解控制系统进入模式选择待机状态；

步骤二，若选择手动处理模式：手动启动执行单元和点火器（4），执行单元传输状态数据给中央控制器，同时点火器反馈装置传输点火器（4）点火状态给中央控制器，若执行单元中任一个部件运行故障或点火器（4）点火失败，中央控制器输出报警信号并在操作屏上进行报警显示和报警输出，当故障被维护人员成功处理后，报警自动解除；

若选择自动处理模式：待机状态下，在操作屏上触发一键自动操作指令，油田工业垃圾热解控制系统进入自动处理运行模式，由中央控制器输出风机（20）启动信号和风阀调节器（5）全开信号，风机（20）启动并持续运转，风阀调节器（5）开度开至最大位置，中央控制器输出点火信号，点火器（4）执行点火启动，同时点火器反馈装置自动识别探测点火状态并反馈给中央控制器；当点火器（4）多次点火失败后，点火器反馈装置输出点火失败信号给中央控制器，中央控制器进行判断后，停止输出点火指令信号并输出报警信号至操作屏进行报警与显示，同时停止油田工业垃圾热解控制系统；当点火器（4）点火成功后，中央控制器停止输出点火信号，启动脱硫泵并保持运行，热解炉（22）被预热，中央控制器实时采集热解室（8）温度与燃烧室（6）温度值，当热解室（8）温度值＞400℃时进入垃圾热解处理流程；

步骤三，垃圾破碎机（1）将油田工业垃圾进行均质化破碎，破碎后的垃圾进入热解炉（22）进行热解和燃烧，产生的烟气进入脱硫塔（13）进行脱硫处理，脱硫后的烟气依次进入除尘器（17）、颗粒捕集器（18）和四效催化装置（19），进行催化净化，最终得到干净的尾气，由烟囱（21）排放；

步骤二中中央控制器实时采集热解炉（22）温度值，若热解室（8）温度值＜400℃，中央控制器控制风阀调节器（5）增大开度，增加富氧量，提高燃烧室（6）的温度从而稳定热解室（8）温度至500℃～700℃；若热解温度值＞700℃，中央控制器控制风阀调节器（5）减小开度，减少富氧量，降低燃烧室（6）的温度从而稳定热解室（8）温度至500℃～700℃，风阀调节器（5）开度调节范围为0º～45º；若热解室（8）温度至500℃～700℃时，中央控制器控制风阀调节器（5）开度位置保持不变。

2.如权利要求1所述的油田工业垃圾热解控制系统的控制方法，其特征在于：所述导流板（3）上端炉壁处安装有进氧调节器（9）。

3.如权利要求1所述的油田工业垃圾热解控制系统的控制方法，其特征在于：所述中央控制器与操作屏进行双向信号传输，中央控制器接收操作屏的模式选择，操作屏的模式选择包括手动处理模式选择和自动处理模式选择。

4.如权利要求1所述的油田工业垃圾热解控制系统的控制方法，其特征在于：步骤二中中央控制器采集热解炉（22）当前温度值，旋转式料位检测器（10）检测热解室（8）料位低并且热解室（8）当前温度值＞400℃，经过1分钟的连续判断后中央控制器控制启动垃圾破碎机（1）与输送机（2）；旋转式料位检测器（10）检测热解室（8）料位高并且热解室（8）当前温度值＞400℃，立即停止垃圾破碎机（1）与输送机（2），停止时间为5分钟，即破碎进料间隔时间最短为5分钟，防止垃圾破碎机（1）与输送机（2）频繁启停。

5.如权利要求1所述的油田工业垃圾热解控制系统的控制方法，其特征在于：自动处理模式下，当中央控制器采集的热解炉（22）超过允许最高范围且风阀调节器（5）开度长时间为最小开度，确认为故障信息，中央控制器输出报警，并强行停止垃圾破碎机（1）与输送机（2），同时关闭风阀调节器（5）开度停止空气供给，待热解室（8）温度与燃烧室（6）温度均降至100℃以内开启系统。