CN113531559A - 一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统 - Google Patents
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Abstract
该发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统。包括顺次设置的搅拌上料装置、燃烧炉、烟气处理装置和烟气排放装置，所述燃烧炉、烟气处理装置和烟气排放装置之间通过烟道连接，且所述烟道上设有烟气温度传感器、烟气压力传感器和烟道调节阀；所述燃烧炉的内部从上至下设有干燥室、燃烧室和点燃室，所述干燥室和点燃室之间设有加料提升机，所述搅拌上料装置与干燥室上部设置的进料口通过输送机构连接，所述干燥室内左右两侧分别对称有至少一个干燥室温度传感器。本技术方案用以解决现有技术中通过阴燃的方式处理污泥，不能使污泥阴燃达到自维持状态的问题，以及处理效率低，处理成本高的问题。
Description
技术领域
该发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统。
背景技术
污泥常用的处理方式有填埋、焚烧和堆肥，其中填埋、堆肥已陷入占用大量用地、产品盐分和重金属含量高、堆肥销路不畅，污染严重和资源化水平低的困境；而焚烧虽然能达到减容减量和资源化利用的目的，但资源化利用不够，且存在二恶英污染的问题。
污泥热解技术的出现为垃圾处理提供了一种新思路，通过利用生物质热解自身热能，对污泥进行绝氧热解处理，具有极佳的清洁性，而且还可获得高价值的清洁燃气和燃油。污泥在完全无氧或缺氧的条件下的热解,是近年来方兴未艾快速发展中的新技术，也是当前主要处置方法中减量化、无害化和资源化转化综合性最佳方法。研究报道表明，热解烟气量是焚烧的1/2，NO是焚烧的1/2，HCL是焚烧的1/25，灰尘是焚烧的1/2；
通过热解，组成垃圾的有机化合键断裂产生小分子物质,有机物转化成可利用的能量形式,产物包括气态燃气,液态焦油和固态半焦三种。可燃性产物包括氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物在常温下为液态的产物的包括乙酸、丙酮、甲醛等燃烧油类纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的碳黑则为固态产物。
但是，在不同的温度下，热解的效果差异很大；高温热解基本上等同于焚烧，低温热解，温度在450℃以下的热解又称为“阴燃”，阴燃的能量转化率高、有害气体产生少，一套完善的污泥热解系统组成包括：收贮与上料系统、热解室、气化室、余热利用系统、尾气净化系统、灰渣收集系统、中央控制系统。要达到污泥阴燃自维持状态，影响热解过程和效果的系统参量非常多，所以对于低热值、高含水率污泥，国内目前的低温热解设备做不到阴燃状态的自维持，需要消耗大量的能源对高含水污泥预先进行干燥，不但处理速度效率低下，自维持低温热解还需要加入燃油、煤粉等可燃物，或者外加能源的燃烧系统，如电加热、天然气燃烧机等，污泥处理成本很高。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，用以解决现有技术中通过阴燃的方式处理污泥，不能使污泥阴燃达到自维持状态的问题，以及处理效率低，处理成本高的问题。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，设置于污泥阴燃处理系统上，用以控制污泥阴燃状态的持续进行，所述污泥阴燃处理系统包括顺次设置的搅拌上料装置、燃烧炉、烟气处理装置和烟气排放装置；
所述燃烧炉的内部从上至下设有干燥室、燃烧室和点燃室，所述干燥室和点燃室之间设有加料提升机，所述搅拌上料装置与干燥室上部设置的进料口通过输送机构连接，所述点燃室的下部外侧设有燃烧机，所述点燃室的下端设有与燃烧室连通的卸料装置和出渣装置；
所述烟气处理装置包括烟道顺次连接的凝水装置、旋风除尘装置、喷淋塔和一体箱，所述烟道将燃烧炉上端的排烟口和烟气处理装置的进烟口连通，且所述烟道分别将燃烧室和点燃室与烟气处理装置的内部连通，且烟道上分别设有上部空气调节阀和下部空气调节阀，所述旋风除尘装置下部还设有与之连通的鼓风机；
所述控制系统包括干燥室温度传感器、燃烧室温度传感器、烟气温度传感器、烟气压力传感器和烟道调节阀；所述干燥室温度传感器对称设置于干燥室内部侧面上，所述燃烧室温度传感器对称设置在燃烧室内部的侧面上，且同一侧燃烧室温度传感器的数量至少为3个，且3个所述燃烧室温度传感器位于同一竖直线上，所述烟气温度传感器和烟气压力传感器按照烟气流向分别设置于干燥室与凝水装置连接的烟道上、凝水装置与旋风分离装置连接的烟道上、旋风分离装置与喷淋塔之间连接的烟道上、喷淋塔与一体箱连接的烟道上以及一体箱与烟气排放装置连接的烟道上，所述烟道调节阀用以调节单位时间内燃烧炉内空气进入和烟气排出的流量。
进一步限定，所述烟气排放装置包括烟囱和引风机，所述引风机的进气端与一体箱的排气端连接，所述引风机的排气端与烟囱连接，其有益之处在于，引风机有助于将前序装置内的烟气抽出，提升烟气的排放效果。
进一步限定，所述烟囱上设有烟气检测仪接口，所述烟气检测仪接口上设有与之固定连接的烟气检测仪，其有益之处在于，便于对排出的烟气进行实时的监测，通过排出烟气是否满足排放要求的判断，即可对前序步骤中的参数进行调节，使排出的烟气始终符合排放标准。
进一步限定，所述干燥室与凝水装置进烟口连通的管道上还设有氧气分析仪，其有益之处在于，通过对燃烧炉内排出烟气中氧气含量的测量，既可控制鼓风机向燃烧炉内输送空气的速率，使燃烧室内中的氧气始终保持在阴燃所需的最佳氧气浓度之间，保证阴燃的燃烧效果。
进一步限定，所述干燥室内设有上部料位传感器，所述燃烧室内从上至下设有中部料位传感器和下部料位传感器，其有益之处在于，通过上部料位传感器、中部料位传感器和下部料位传感器对干燥室和燃烧室内的物料进行高度检测，即燃烧室内的物料高度低于下部料位传感器设置的高度时，控制系统控制加料提升机运动，使干燥室内的物料流入燃烧室内，直至燃烧室内的物料高度到达中部料位传感器的位置，干燥室内的物料低于上部料位传感器的高度时，控制系统控制搅拌上料装置向干燥室内进行供料，保证了燃烧炉内供料的持续性。
进一步限定，所述燃烧室内左右两侧从上至下分别设有7个燃烧室温度传感器，其有益之处在于，多个燃烧室温度传感器的布置可以更加精确的对燃烧室内各个高度的温度进行判断，可以通过判断温度的方式对燃烧室内的阴燃状态进行判断，即控制系统可通过调节鼓风机和燃烧机等装置来改变燃烧室内的温度参数，即可使燃烧室内的阴燃状态持续进行。
进一步限定，所述搅拌上料装置的前端还设有称重装置，其有益之处在于，称重装置可以将污泥和掺料进行称重之后按照一定的比例混合，能提升污泥的阴燃效果。
进一步限定，所述鼓风机为变频风机，其有益之处在于，控制系统可以通过控制变频风机的输出功率，即可控制对燃烧室内的空气供给进行控制。
本技术方案的工作原理和技术效果如下：
(1)通过在燃烧炉的燃烧室中设置多个燃烧室温度传感器、以及在连接的烟道上设置多个烟道温度传感器和烟道压力传感器等，可对燃烧室内的温度、烟道中烟气的温度和压力进行实时监控，通过将燃烧室内的温度变化以及烟气流动方向上烟气的温度差和压力差作为参数，传送至控制系统，控制系统根据接收到的参数与设置好的标准参数进行对比，然后对鼓风机、燃烧机以及上部空气调节阀和下部空气调节阀的工作状态和参数进行调整，即可使燃烧室内的温度始终保持为阴燃时的最佳温度，从而简单有效的使污泥能够自维持阴燃状态。
(2)通过对燃烧室内的温度监控，保证燃烧室内的温度处于最佳状态，即燃烧室内的热量向干燥室内传递，使干燥室的污泥被提前干燥，干燥之后的污泥放料至燃烧室，即可进行污泥的阴燃反应，即无需提前对污泥进行干燥，节约了污泥处理的成本。
(3)本系统中在进行污泥处理时，控制系统根据上部料位传感器、中部料位传感器和下部料位传感器所反馈的信息，控制搅拌上料装置和加料提升机根据阴燃反应的进度，持续不断的向燃烧室和干燥室内加入物料，即提高了污泥处理的效率。
(4)通过设置的烟气温度传感器和烟气压力传感器，可实时对烟气管道内的温度差和压力差进行监控和计算，通过和设定的温度差阈值和压力差阈值进行实时比较，即可得出此时系统中燃烧炉或者是各个部件工作中的温度和压力状态，即可通过调节鼓风机的送风速率或者是调节上部空气调节阀和下部空气调节阀的开闭关系，即可对整个系统进行调控，使系统始终处于最佳的工作状态。
附图说明
图1为本具体实施方式控制系统的安装示意图。
附图编号
燃烧室温度传感器1、干燥室温度传感器2、下部料位传感器3、中部料位传感器4、上部料位传感器5、烟气温度传感器6、烟气压力传感器7。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
如图1所示，一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，包括顺次设置的搅拌上料装置、燃烧炉、烟气处理装置和烟气排放装置，燃烧炉、烟气处理装置和烟气排放装置之间通过烟道连接，且烟道上设有烟气温度传感器6、烟气压力传感器7和烟道调节阀，具体为，烟气温度传感器6和烟气压力传感器7按照烟气流向分别设置于干燥室与凝水装置连接的烟道上、凝水装置与旋风分离装置连接的烟道上、旋风分离装置与喷淋塔之间连接的烟道上、喷淋塔与一体箱连接的烟道上以及一体箱与烟气排放装置连接的烟道上，通过设置的烟气温度传感器6和烟气压力传感器7，可实时对烟气管道内的温度差和压力差进行监控和计算，通过和设定的温度差阈值和压力差阈值进行实时比较，即可得出此时系统中燃烧炉或者是各个部件工作中的温度和压力状态，即可通过调节鼓风机的送风速率或者是调节上部空气调节阀和下部空气调节阀的开闭关系，即可对整个系统进行调控，使系统始终处于最佳的工作状态。在本具体实施方式中，烟气排放装置包括烟囱和引风机，引风机的进气端与一体箱的排气端连接，引风机的排气端与烟囱连接，引风机有助于将前序装置内的烟气抽出，提升烟气的排放效果。优选地，烟囱上设有烟气检测仪接口，烟气检测仪接口上设有与之固定连接的烟气检测仪，便于对排出的烟气进行实时的监测，通过排出烟气是否满足排放要求的判断，即可对前序步骤中的参数进行调节，使排出的烟气始终符合排放标准。
燃烧炉的内部从上至下设有干燥室、燃烧室和点燃室，干燥室和点燃室之间设有加料提升机，搅拌上料装置与干燥室上部设置的进料口通过输送机构连接，干燥室内左右两侧分别对称有至少一个干燥室温度传感器2，燃烧室内部的左右两侧分别对称设有至少3个从上至下等间距排布的燃烧室温度传感器1，具体为，燃烧室内左右两侧从上至下分别设有7个燃烧室温度传感器1，多个燃烧室温度传感器1的布置可以更加精确的对燃烧室内各个高度的温度进行判断，可以通过判断温度的方式对燃烧室内的阴燃状态进行判断，即控制系统可通过调节鼓风机和燃烧机等装置来改变燃烧室内的温度参数，即可使燃烧室内的阴燃状态持续进行。点燃室的下部外侧设有燃烧机，点燃室的下端设有与燃烧室连通的卸料装置和出渣装置；优选地，干燥室内设有上部料位传感器5，燃烧室内从上至下设有中部料位传感器4和下部料位传感器3，通过上部料位传感器5、中部料位传感器4和下部料位传感器3对干燥室和燃烧室内的物料进行高度检测，即燃烧室内的物料高度低于下部料位传感器3设置的高度时，控制系统控制加料提升机运动，使干燥室内的物料流入燃烧室内，直至燃烧室内的物料高度到达中部料位传感器4的位置，干燥室内的物料低于上部料位传感器5的高度时，控制系统控制搅拌上料装置向干燥室内进行供料，保证了燃烧炉内供料的持续性。
烟气处理装置包括烟道顺次连接的凝水装置、旋风除尘装置、喷淋塔和一体箱，烟道将燃烧炉上端的排烟口和烟气处理装置的进烟口连通，且烟道分别将燃烧室和点燃室与烟气处理装置的内部连通，且烟道上分别设有上部空气调节阀和下部空气调节阀，旋风除尘装置下部还设有与之连通的鼓风机，优选地，干燥室与凝水装置进烟口连通的管道上还设有氧气分析仪，通过对燃烧炉内排出烟气中氧气含量的测量，既可控制鼓风机向燃烧炉内输送空气的速率，使燃烧室内中的氧气始终保持在阴燃所需的最佳氧气浓度之间，保证阴燃的燃烧效果。
优选地，搅拌上料装置的前端还设有称重装置，称重装置可以将污泥和掺料进行称重之后按照一定的比例混合，能提升污泥的阴燃效果。
优选地，鼓风机为变频风机，控制系统可以通过控制变频风机的输出功率，即可控制对燃烧室内的空气供给进行控制。
在本实施例中还涉及到对本控制系统起到控制作用的一种数学模型，其主要目的是为了维持污泥在本系统中能够持续进行，保证污泥阴燃的环境，具体如下：T(Si)＝fi(th,Δpi,tθ,Pn)(组状态控制的差分离散模型)，其中：T(Si):系统状态函数，S是状态变量，Si是其i个状态组；确定了Si，就可以根据状态测量值，对控制对象的过程进行有效控制；每个控制对象的控制方法，是一个独立的控制程序模块。下面通过举例进行说明：
S1：当P1＜-20pa时或者当P1＞80pa时，控制系统关闭空气调节阀Fk1、Fk2，并触发报警模块)；
S2：当ΔP1＝(P1-P2)≥Pa时，当ΔP2＝(P2-P3)≥Pb时，当ΔP3＝(P3-P4)≥Pc时，当ΔP4＝(P4-P5)≥Pd时，控制系统在上述任意一个条件满足时，均触发报警模块，其中，Pa、Pb、Pc、Pd为所测量管路段的压差设定值；
S3：在x＝1时，
当200℃＜tx＜300℃时，控制系统关闭上部空气调节阀和下部空气调节阀，并使燃烧机4开至最大)；
当tx＜200℃时，控制系统控制上部空气调节阀、下部空气调节阀和燃烧机4打开，且控制系统控制搅拌上料装置2启动，且控制提升落料装置向燃烧室6内注入物料；
当300℃＜tx＜450℃时,控制系统控制上部空气调节阀开启，下部空气调节阀关闭，同时使燃烧机4处于最低档位；
在x＝2时，
当tx≥450℃时，控制系统控制上部空气调节阀和下部空气调节阀开启，同时关闭燃烧机4；S4：x＝3～6，当tx＝((t3+t4+t5+t6)/4)＜200℃时，控制系统控制上部调节阀和下部调节阀关闭，同时使燃烧机4开启；
S5：对烟道调节阀Fym，当m＝3，如果tθ＝t4＞100℃，控制系统控制设置在凝水装置9和旋风分离装置之间烟道上的烟道调节阀全开。
需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，设置于污泥阴燃处理系统上，用以控制污泥阴燃状态的持续进行，其特征在于，所述污泥阴燃处理系统包括顺次设置的搅拌上料装置、燃烧炉、烟气处理装置和烟气排放装置；
所述燃烧炉的内部从上至下设有干燥室、燃烧室和点燃室，所述干燥室和点燃室之间设有加料提升机，所述搅拌上料装置与干燥室上部设置的进料口通过输送机构连接，所述点燃室的下部外侧设有燃烧机，所述点燃室的下端设有与燃烧室连通的卸料装置和出渣装置；
所述烟气处理装置包括烟道顺次连接的凝水装置、旋风除尘装置、喷淋塔和一体箱，所述烟道将燃烧炉上端的排烟口和烟气处理装置的进烟口连通，且所述烟道分别将燃烧室和点燃室与烟气处理装置的内部连通，且烟道上分别设有上部空气调节阀和下部空气调节阀，所述旋风除尘装置下部还设有与之连通的鼓风机；
所述控制系统包括干燥室温度传感器、燃烧室温度传感器、烟气温度传感器、烟气压力传感器和烟道调节阀；所述干燥室温度传感器对称设置于干燥室内部侧面上，所述燃烧室温度传感器对称设置在燃烧室内部的侧面上，且同一侧燃烧室温度传感器的数量至少为3个，且3个所述燃烧室温度传感器位于同一竖直线上，所述烟气温度传感器和烟气压力传感器按照烟气流向分别设置于干燥室与凝水装置连接的烟道上、凝水装置与旋风分离装置连接的烟道上、旋风分离装置与喷淋塔之间连接的烟道上、喷淋塔与一体箱连接的烟道上以及一体箱与烟气排放装置连接的烟道上，所述烟道调节阀用以调节单位时间内燃烧炉内空气进入和烟气排出的流量。
2.根据权利要求1所述的一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，其特征在于，所述烟气排放装置包括烟囱和引风机，所述引风机的进气端与一体箱的排气端连接，所述引风机的排气端与烟囱连接。
3.根据权利要求2所述的一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，其特征在于，所述烟囱上设有烟气检测仪接口，所述烟气检测仪接口上设有与之固定连接的烟气检测仪。
4.根据权利要求1所述的一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，其特征在于，所述干燥室与凝水装置进烟口连通的管道上还设有氧气分析仪。
5.根据权利要求1所述的一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，其特征在于，所述干燥室内设有上部料位传感器，所述燃烧室内从上至下设有中部料位传感器和下部料位传感器。
6.根据权利要求1所述的一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，其特征在于，所述燃烧室内左右两侧从上至下分别设有7个燃烧室温度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，其特征在于，所述搅拌上料装置的前端还设有称重装置。
8.根据权利要求1所述的一种高含水污泥自维持阴燃处理控制系统，其特征在于，所述鼓风机为变频风机。
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