CN108506948A - 一种废气处理用电加热炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废气处理用电加热炉。该电加热炉包括加热电炉(5)和热交换器(6)；热交换器(6)的进气口一(10)通过管路与垃圾处理设备中排烟风机(9)的出气口连接，热交换器(6)的出气口一(12)与加热电炉(5)的进气口连接，加热电炉(5)的出气口通过管路连接到热交换器(6)的进气口二(11)，热交换器的出气口二(13)通过烟囱与大气相通。本发明解决了垃圾处理产生烟气污染环境的技术问题，提高了烟气中二噁英、CO等有害成分处理效率。

Description

一种废气处理用电加热炉
技术领域
本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种废气处理用电加热炉。
背景技术
现有的垃圾处理主要采用深埋和垃圾处理炉方式。深埋方式占用大量的土地，破坏土壤成分，需要大量垃圾集中运输，导致垃圾堆积，不适用于旅游景点等需要迅速处理垃圾的环境。而垃圾处理炉方式产生的烟气中二噁英、CO等有害成分直接排放到大气中，污染环境，且适用于处理经过分类的垃圾。
发明内容
本发明的目的是提供一种废气处理用电加热炉，解决了占用大量的土地和产生烟气污染环境的技术问题，提高了烟气中二噁英、CO等有害成分处理效率。
本发明的技术方案是，一种废气处理用电加热炉包括炉体、多个硅碳棒、多个温度传感器、温度信号调理模块和控制器；炉体下方设置有进气口，炉体上方设置有出气口，炉体的进气口通过管路与垃圾处理炉中的除尘装置出气口连接，炉体的出气口通过烟囱与大气连通，多个硅碳棒分层位于炉体内，且沿炉体高度方向分布，多个硅碳棒均通过加热功率放大器与电源连接，多个温度传感器位于炉体内，且多个温度传感器分别固定在炉体的中心、进气口上和出气口上，多个温度传感器通过电缆与控制器连接；温度信号调理模块接收多个温度传感器输出的信号，并对接收的信号进行滤波、放大和整形，以消除干扰信号并满足控制器处理信号的要求，将处理后的信号输出给控制器；控制器接收温度信号调理模块的输出信号，并输出控制信号给硅碳棒加热功率放大器，通过硅碳棒加热功率放大器对进行硅碳棒通电加热。
同层的多个硅碳棒平行布置，相邻两层的硅碳棒相错布置。
相邻两层硅碳棒轴线垂直相错。
炉体包括外壳、中间保温层和内衬，外壳和中间保温层依次贴合在内衬表面上。
控制器对电加热炉炉温控制采用最高电压控制与PID控制相结合，电加热炉开始工作时，采用最高电压加热，使电加热炉内温度有一个较大的跳跃机会，此时硅碳棒的加热电压100％输出；当电加热炉内温度按较陡的斜率快速上升到电加热炉内目标温度的80％，进入PID调节控制。
所述PID调节控制是指根据同一个温度传感器相邻两次采集的数据之间差值，通过PID控制参数与温度差的对应关系表格，确定PID控制参数，从而确定电加热炉中硅碳棒的加热电压Vo
本发明的有益效果是，烟气中的有害物二噁英是废气排放的重要指标，其在800℃的环境中2分钟裂解，在1000℃以上的环境中瞬间裂解，在短时间内将二噁英裂解，需要裂解炉功率极大，且需要足够大的空间；本发明利用从电炉出来的被加热的烟气进入热交换器来加热冷烟气，这样通过烟气的循环加热，实现在短时间内电炉出口的加热到1000℃左右，实现自加热热平衡，提高了烟气中二噁英、CO等有害成分处理效率，节省空间，同时，降低能量损失，起到节能和降低运行成本的作用。
附图说明
图1为本发明一种废气处理用电加热炉的结构示意图；
图2为本发明的装配结构示意图；
图3为本发明中控制器的控制流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种废气处理用电加热炉包括炉体5、多个硅碳棒14、多个温度传感器、温度信号调理模块和控制器。炉体的进气口通过管路与垃圾处理炉中的除尘装置出气口连接，炉体的出气口通过烟囱与大气连通。
如图1所示，炉体包括外壳16、中间保温层17和内衬18。外壳16和中间保温层17依次贴合在内衬18表面上，即中间保温层17位于外壳16和内衬18之间。内衬18内表面形成炉体空间，炉体空间的结构是根据烟气流量确定，同时内衬18起到隔热作用。炉体进气口设置在炉体下方，炉体出气口设置在炉体上方。多个硅碳棒14分层位于炉体内，且多层硅碳棒14沿炉体高度方向分布。同层的多个硅碳棒14平行布置，相邻两层的硅碳棒14相错布置，且相邻两层硅碳棒14轴线垂直相错。多个硅碳棒14通过电缆连接到控制器，且多个硅碳棒14均通过加热功率放大器与电源连接。外壳16材质为不锈钢板、中间保温层17材质为硅酸铝纤维、内衬18的材料是莫来石纤维。
多个温度传感器固定在电加热炉5内，即分别固定在电加热炉5的中心、电加热炉5进气口和电加热炉5出气口。多个温度传感器通过电缆与温度信号调理模块连接，温度信号调理模块通过电缆与控制器连接。
温度信号调理模块接收多个温度传感器输出的信号，并对接收的信号进行滤波、放大和整形，以消除干扰信号并满足控制器处理信号的要求，将处理后的信号输出给控制器。
控制器接收温度信号调理模块的输出信号，并输出控制信号给硅碳棒加热功率放大器，通过硅碳棒加热功率放大器对进行硅碳棒通电加热，实现耦合加热控制，实现电加热炉炉温控制的自适应调节功能，达到烟气的有害成分减少和节能的目的。
控制器对电加热炉炉温控制策略是，采用最高电压控制与PID控制相结合，电加热炉开始工作时，采用最高电压加热，使电加热炉内温度有一个较大的跳跃机会，此时硅碳棒的加热电压100％输出；当电加热炉内温度按较陡的斜率快速上升到电加热炉内目标温度的80％，进入PID调节控制。即Tvc＝(Ta-Td)·80％，当炉温Ts(k)小于等于Tvc时，硅碳棒进行全高压加热调节，否则进入PID调节控制。其中Td为电加热炉内初始温度，Ta为电加热炉内目标温度。
PID调节控制是指根据同一个温度传感器相邻两次采集的数据之间差值，通过PID控制参数与温度差的对应关系表格，确定PID控制参数比例系数、积分系数和微分系数，从而确定电加热炉中硅碳棒的加热电压Vo
本发明的工作原理是，电加热炉的作用是对垃圾处理炉燃烧的废气进行二次燃烧，以减少一氧化碳和二噁英的含量，要求温度控制在1000度上下范围可调。电加热炉5的出气口高温气流对电加热炉5的进气口的低温气流进行预热，可减少电加热炉的耗电量。垃圾处理炉1从低温到高温燃烧的启动过程中，烟气未预热时流过电加热炉5的烟气温度过低，要求硅碳棒的加热功率快速增加，随着预热效果的增加，要求硅碳棒加热功率减少，以便电加热炉5的炉温按要求升温和高温恒温运行。
控制器对电加热炉炉温的控制方法为：
第一步：初始化。控制器预存数据，即将PID参数与温度差的对应关系表格、电加热炉内初始温度室温、电加热炉内目标温度、同一个温度传感器相邻两次采集的数据之间最大差值ΔTsmax，ΔTsmax＝1度。
第二步：确定电加热炉k时刻的实时温度Ts(k)。如果电加热炉内同一个温度传感器相邻两次采集的温度数据差值Tvc小于或等于ΔTsmax，则Ts(k)等于采集温度，其中ΔTsmax为同一个温度传感器相邻两次采集的数据之间最大差值，ΔTsmax＝1；
否则，Ts(k)＝Ts(k-1)+γΔTs(k-1)+(1-γ)ΔTs(k-2)，0.5≤γ≤1；
Ts(k)为电加热炉k时刻实时温度，k＝1，2，3……。
Tvc＝(Ta-Td)·80％
其中Td为电加热炉内初始温度，Ta为电加热炉内目标温度。
第三步，确定电加热炉中硅碳棒的加热电压Vo当炉温Ts(k)小于等于Tvc时，硅碳棒进行全高压(最高电压)加热调节；否则进入PID调节控制，此时电加热炉中硅碳棒的加热电压为式中V为硅碳棒加热电压，温度差值ev(k)＝Ta-Ts(k)；
ΔV(k)＝Kvp[ev(k)-ev(k-1)]+Kvi·ev(k)+Kvd[ev(k)-2ev(k-1)+2ev(k-2)]
按照预先存放在内存中的数据表格，查出对应PID控制参数的比例参数Kvp、积分参数Kvi和微分参数Kvd。
本发明的工作过程，来自垃圾处理炉中的除尘装置的冷烟气流，进入热交换器的冷烟气进口进气口一10，流经热交换器的流通管和通道翅片，从冷烟气出口出气口一12进入电加热炉5，经电加热炉5内的硅碳棒14加热后，烟气温度高达1000℃，烟气在电加热炉中被加热，实现烟气中二噁英裂解；加热后的烟气通过管道进入热交换器的热烟气进口进气口二11，此时高温烟气的热量通过热交换器的通道翅片传给冷烟气流，使从冷烟气出口出气口一12进入电热炉的烟气温度升高，完成对排烟风机出气口的冷烟气预热，降低对加热电炉功率的要求，降温后的热烟气从热烟气出口出气口一10，进入烟囱并排入大气。

Claims (6)

1.一种废气处理用电加热炉，其特征是：该加热电炉包括炉体、多个硅碳棒(14)、多个温度传感器、温度信号调理模块和控制器；炉体下方设置有进气口，炉体上方设置有出气口，炉体的进气口通过管路与垃圾处理炉中的除尘装置出气口连接，炉体的出气口通过烟囱与大气连通，多个硅碳棒(14)分层位于炉体内，且沿炉体高度方向分布，多个硅碳棒14均通过加热功率放大器与电源连接，多个温度传感器位于炉体内，且多个温度传感器分别固定在炉体的中心、进气口上和出气口上，多个温度传感器通过电缆与控制器连接；温度信号调理模块接收多个温度传感器输出的信号，并对接收的信号进行滤波、放大和整形，以消除干扰信号并满足控制器处理信号的要求，将处理后的信号输出给控制器；控制器接收温度信号调理模块的输出信号，并输出控制信号给硅碳棒加热功率放大器，通过硅碳棒加热功率放大器对进行硅碳棒通电加热。
2.按照权利要求1所述的一种垃圾烟气处理的加热电炉，其特征在于：同层的多个硅碳棒(14)平行布置，相邻两层的硅碳棒(14)相错布置。
3.按照权利要求2所述的一种垃圾烟气处理的加热电炉，其特征在于：相邻两层硅碳棒(14)轴线垂直相错。
4.按照权利要求1所述的一种垃圾烟气处理的加热电炉，其特征在于：炉体包括外壳(16)、中间保温层(17)和内衬(18)，外壳(16)和中间保温层(17)依次贴合在内衬(18)表面上。
5.按照权利要求1所述的一种垃圾烟气处理的加热电炉，其特征在于：控制器对电加热炉炉温控制采用最高电压控制与PID控制相结合，电加热炉开始工作时，采用最高电压加热，使电加热炉内温度有一个较大的跳跃机会，此时硅碳棒的加热电压100％输出；当电加热炉内温度按较陡的斜率快速上升到电加热炉内目标温度的80％，进入PID调节控制。
6.按照权利要求1所述的一种垃圾烟气处理的加热电炉，其特征在于：所述PID调节控制是指根据同一个温度传感器相邻两次采集的数据之间差值，通过PID控制参数与温度差的对应关系表格，确定PID控制参数，从而确定电加热炉中硅碳棒的加热电压V。
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