CN114160551A - 一种物质处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种物质处理装置，至少包括热解反应层、进气设备、抽气设备以及加热设备，还包括：第一数据处理模块，为各局部反应空间分别设定其热解温度阈值与期望气氛；第二数据处理模块，用于获取实时的关于各局部反应空间的实际温度信息和第一气氛信息；集成控制器，用于：在监测到实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控抽气量和/或与相应局部反应空间相对应的进气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热，并且，在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。

Description

一种物质处理方法和装置
技术领域
本发明涉及低温热解技术领域，尤其涉及一种物质处理方法和装置。
背景技术
传统的垃圾处理是用焚烧炉对垃圾进行高温燃烧处理，然而直接焚烧处理垃圾存在非常严重的问题：一方面，垃圾成分中的有机物经过高温焚烧，将产生大量的酸性气体(如HCl、HF、NOx等)、剧毒的含氯高分子化合物(统称为二噁英类物质)以及含Hg、Pb的重金属飞灰，都会对环境造成污染；另一方面，在高温焚烧时，垃圾中含有聚氯乙烯塑料、食盐或其他含氯化合物将产生具有腐蚀性的氯化氢气体，在300℃以上氯化氢气体会严重腐蚀炉内金属部件；此外，各种不同成分的垃圾有不同的密度、形状、化学性质、着火及燃烧特性，它们在焚烧炉内呈现不同的燃烧性能，因而难以控制燃烧过程。为了克服上述高温燃烧处理技术的缺点，作为垃圾焚烧替代技术的垃圾热解技术得到了开发和应用。
低温热解(Low Temperature Pyrolysis)是指用发生器(炉)在没有氧化剂(空气、氧气、水蒸气等)存在或只提供有限氧(缺氧)的条件下，加热到逾200℃～300℃，通过氧化、还原、热解等热化学反应，利用干馏热能使有机物的化合键断裂，将生物质大分子结构(木质素、纤维素和半纤维素)分解成较小分子的CO、H2、CH4、焦油、挥发气等燃料物质的热化学转化技术方法。垃圾热解气化不需要提供辅助燃料，对垃圾含水率要求不高，颗粒物、重金属、氮氧化物等污染物排放浓度较低，产生的二次污染排放物质更少，但垃圾热解气化处理速度相对较慢。热解和焚烧的相似之处是两者都是热化学转化过程，但两者又是完全不同的两种过程，主要区别在于：(1)焚烧的产物主要是CO2和H2O，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物，气态的有H2、CH4、CO，液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，固态的主要有焦炭或炭黑；(2)焚烧是固体废物中的主要可燃物质碳和氢的氧化反应，是一个放热过程，而热解则是一个吸热过程，需要吸收大量的热量来使有机化合物分解；(3)焚烧只能将产生的热量用来发电或供热，而热解的产物是可再生利用的燃料气及燃料油，易于贮存和运输。
然而垃圾的热解过程是一个很复杂的吸热化学反应过程，在整个热解过程中废弃物在进行热传递的同时还在发生吸热的化学反应，并且废弃物的热物理性质随时都在发生变化，是一个非稳态传热过程，目前本领域的相关研究大多采用的是通过检测反应温度来调控加热温度或进气量的解决方案，无法应对在热解过程中热解温度波动迅速而难以控制的问题，难以避免二噁英类物质的产生，对人体健康和环境危害较大。
例如，公开号为CN106352344A的中国专利文献提出的一种磁化垃圾热解站，包括热解炉、上料机构、控制柜，其特征在于，所述热解炉的烟气排放管道上依次安装有冷凝水箱、水浴箱、除雾箱、等离子除尘除味箱、二次热解室，所述热解炉的炉体内部设置有紊流管，炉体内壁设置有保温层与耐火层，炉体外壁设置有高铂复合材料磁化墙，所述的冷凝水箱设置于热解炉炉体的顶部，所述的除雾箱为内部设置有多块PVC板的箱体，二次热解室为内部设置有多块钢板的箱体。热解炉的工作原理：将垃圾倒入垃圾热解炉内，用可燃物在垃圾炉底部引火。在各气流调节阀开启的条件下，腔体内有机物垃圾热解过程中产生吸氧现象，空气经过加氧管路磁化进入垃圾热分解室内助燃并产生紊流，加速有机物垃圾的热分解。
又例如，公开号为CN106152143B的一种生活垃圾磁化热解处理站，它涉及垃圾磁化热解领域，水喷淋净化箱上连接有喷淋水管，且通过喷淋水管与第二外置水箱相连，通过第二输送泵循环泵送喷淋净化用水，引风机的两端分别与水喷淋净化箱的出烟口和烟雾分流三通的水平直通相连，烟雾分流三通的90°三通与水雾处理箱相连，水雾处理箱上设尾气终端处理系统，尾气终端处理系统通过烟气管路与活性炭吸附烟囱连接，经过净化处理后的气体由活性炭吸附烟囱排出。它通过调节空气磁化器进入的磁化气体流量和控制热解烟气的流量来控制垃圾热解温度，避免产生二噁英，热解产生的烟气经过强制除烟除焦油和尾气终端处理来回收烟尘净化气体，其余气体由排放烟囱排放。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人作出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种物质处理装置，至少包括热解反应层、进气设备、抽气设备以及加热设备，其特征在于，还包括：第一数据处理模块，其用于按照将热解反应层内部划分为若干个局部反应空间的方式为各局部反应空间分别设定其热解温度阈值与期望气氛；第二数据处理模块，其用于获取实时的关于各局部反应空间的实际温度信息和第一气氛信息；集成控制器，其至少与第一数据处理模块和第二数据处理模块分别进行信息交互，并用于：在监测到实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控抽气量和/或与相应局部反应空间相对应的进气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热，并且，在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
根据一种优选实施方式，所述物质处理装置还包括至少一个磁化器，所述集成控制器还被配置为至少通过调控与相应局部反应空间相对应的磁化器将第一气氛信息转换至第二气氛信息。
根据一种优选实施方式，集成控制器基于若干个局部反应空间之间所形成的包围式结构特征将若干个局部反应空间划分为不同层级，使其他未出现实际温度信息超出热解温度阈值的情况的局部反应空间以提高供热或降低供热的方式共同辅助该局部反应空间响应温度调控指令。
根据一种优选实施方式，集成控制器通过调控磁化器、抽气设备和进气设备中的一个或几个以使局部反应空间从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换，并基于预设热解重量变化阈值的变化来指示加热设备继续降低供热或提高供热。
根据一种优选实施方式，所述物质处理装置还包括设于热解反应层内部的分布式测重设备，分布式测重设备可以是按照与热解反应层内划分的若干个局部反应空间相对应的方式进行设置的。通过分布式测重设备以及预先设置的预设热解重量变化阈值可获取到待处理废弃物在动态变化的热解反应过程中的重量变化。
根据一种优选实施方式，集成控制器以监测待处理废弃物是否满足预设热解重量变化阈值的方式来更新与热解时长相关的热解重量数据。
根据一种优选实施方式，分布式测重设备是以随在待处理废弃物的热解速率与热解时长的对应曲线上所形成的曲线斜率的变化率的减小而缩短热解重量变化监测周期的方式设置用于监测热解速率的预设热解重量变化阈值。
本申请还提出了一种物质处理装置，至少包括热解反应层、进气设备、抽气设备以及加热设备，其特征在于，还包括：第一数据处理模块，其用于按照将热解反应层内部划分为若干个局部反应空间的方式为各局部反应空间分别设定其热解温度阈值与期望气氛；第二数据处理模块，其用于获取实时的关于各局部反应空间的实际温度信息和第一气氛信息；集成控制器，其至少与第一数据处理模块和第二数据处理模块分别进行信息交互，并用于：在监测到实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控与相应局部反应空间相对应的磁化器将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热，并且，在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
本申请还提出了一种物质处理方法，至少包括：将热解反应层内部划分为若干个局部反应空间，分别设定其热解温度阈值与期望气氛；获取实时的关于各局部反应空间的实际温度信息和第一气氛信息；在监测到实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控抽气量和/或与相应局部反应空间相对应的进气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热；在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
根据一种优选实施方式，至少通过调控与相应局部反应空间相对应的磁化器将第一气氛信息转换至第二气氛信息。
附图说明
图1是本发明提供的一种优选的物质处理装置的简化内部结构图；
图2是本发明提供的一种优选的物质处理装置的简化整体结构图；
图3是本发明提供的一种优选的物质处理装置的简化处理流程框图；
图4是本发明提供的另一种优选实施方式下的物质处理装置的简化结构示意图；
图5是本发明提供的一种优选的热解反应层的简化俯视结构示意图。
附图标记列表
1：集成控制器；2：分布式测温设备；3：主加热设备；4：辅助风机；5：进气温感器件；6：流量计；7：电动阀；8：出气部；9：主风机；10：尾气净化器件；11：除尘器；12：旋风塔；13：初级过滤部件；14：烟气处理部件；15：热解反应层；16：进气设备；17：加热棒；18：第一温度检测设备；19：废弃物入口；20：第二温度检测设备；21：进气柱；22：出气孔；23：第三温度检测设备；24：高温区域；25：局部反应空间；26：尾灰层；27：出灰口；28：第一烟气出口；29：第二烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
图1与图2分别是本发明提供的一种优选的物质处理装置的简化内部结构图以及简化整体结构图。如图1与图2所示，该物质处理装置应用于生活垃圾的低温热解处理，该物质处理装置包括热解反应层15、进气设备16、主加热设备3以及集成控制器1(未在图中示出)。此处提及的生活垃圾可以包含食物残余、塑料包装、碎块衣物、废纸、枝叶、废金属、玻璃或砖石等。热解反应层15是由相对封闭的内壁所形成的且用于容置待处理废弃物的空腔，主加热设备3用于形成热解反应层15内部的低温环境，进气设备16用于向热解反应层15内部提供促进待处理废弃物进行矿化的辅助气体，并由集成控制器1来调控作用于热解反应层15的包括主加热设备3和进气设备16的若干设备的工作参数。
图3是本发明提供的一种优选实施方式下的物质处理装置的简化处理流程框图，如下针对图3中涉及的各步骤进行说明，可以理解的是如下步骤标号并不代表执行的必然先后顺序。
S1：自动调节反应温度。步骤S1至少包括S11～S13。
S11：分布式测温设备2对各反应内各区域的温度进行监控。
S12：分布式测温设备2将反应各区域温度反馈至集成控制器1。
S13：集成控制器1自动调节各区域的主加热设备3的发热功率。
S2：自动调节进气量。步骤S2至少包括S21～S26。
S21：流量计6对各进气分路的进气量进行监测。
S22：流量计6将各进气分路的进气量数据反馈至集成控制器1。
S23：进气温感器件5将进气温度反馈至集成控制器1。
S24：集成控制器1调节辅助风机4的功率以及调节总进气量。
S25：集成控制器1调节进气分路上的电动阀7的开闭角度以及调节分路进气量。
S26：热解过程中产生的气体通过出气部8进入烟气处理部件14。优选第，本申请所提出的物质处理装置设置有两套烟气出口：第一烟气出口28和第二烟气出口29。第一烟气出口28可设于物质处理装置的顶部中间位置，第二烟气出口29具有若干个通气管路且其若干个通气管路绕周向设置在第一烟气出口28的周围，彼此配合以达到更好的废气处理效率。
S3：自动调节抽气量。步骤S3至少包括S31～S33。
S31：集成控制器1调节主风机9的功率以及调节总抽气量。
S32：除尘器11将各组除尘元件的工作状况反馈至集成控制器1。
S33：通过主风机9将处理后达标的气体排出。
为有效提高热解效率以及避免二噁英的产生，优选地，热解反应层15外还围设有第一磁化器，其用以在热解反应层15内部形成一定的磁场分布，一方面，由于在通过待处理废弃物热解而产生的水分所形成的潮湿环境下，磁场分布可促使进入热解反应层15的辅助气体中的氧形成局部高温的离子态，氧的活化能大大提高，通入少量的辅助气体或富氧气体与废弃物有机物中的碳相反应，能够产生非常大的热能；另一方面，处于磁化氛围下的待处理废弃物也间接被磁化，降低了其热解所需能量，能够有效提高热解效率；同时，利用反应的吸热特性而促进了热解反应层15内热能平衡的维持，进而促进了待处理废弃物的矿化过程，因此热解处理能够在较低的200℃左右的温度下实现。矿化后的生活废弃物转而形成尾灰和气体等不同的无机形态，有效避免二噁英的产生。
为达到更好的废弃物处理效率，优选地，进气设备16中包含有第二磁化器，其用于对输往热解反应层15的辅助气体进行预先磁化。进一步优选地，第二磁化器是独立于如图1所示的物质处理装置的主体结构而设置在装置主体结构的外部的设备。第二磁化器与主体结构之间的隔离提供了一定的操作安全保障。
为避免辅助气体的输入过程影响热解反应层15内的热氛围，优选地，进气设备16中包含有副加热设备，其用于对输往热解反应层15的辅助气体进行预先热处理。进气设备16中可包含有辅助风机4、进气温感器件5、若干进气分路、以及与各进气分路相对应的若干气体流量计6和若干电动阀7。由布置于不同进气分路上的流量计6监控各个进气分路上的进气量，并实时地向集成控制器1反馈各个进气分路的进气量数据。集成控制器1通过调控辅助风机4的工作参数来调节总的进气量，并通过调控各个分路上的电动阀7的开闭角度，进一步地准确调节各个分路上的进气量，有利于实现进气量的自动调节功能。
为使待处理废弃物能够更好地均匀受热，主加热设备3具有分布于热解反应层15内的若干个加热区域。热解反应层15按照若干个加热区域的在其腔体内的分布而被划分为与之相对应的局部反应空间25。
为实时反映热解反应层15内的热解情况，热解反应层15中设有分布式测温设备2，其用以对热解反应层15内不同局部反应空间25的实时温度进行监测，分布式测温设备2可采用例如热电偶、光纤测温等的接触式测温设备和例如CCD多光谱辐射、红外辐射、激光测温等的非接触式测温设备。
该物质处理装置上设置有废弃物入口19。废弃物入口19开设在热解反应层15的上方。优选地，本申请提出的物质处理装置可按照该装置的不同侧来设置两个或多个废弃物入口19。优选地，废弃物入口19的开口方向与竖向之间的夹角为锐角，以便于向物质处理装置内倒入废弃物。在该设置下，如图1所示，在将废弃物从废弃物入口19倒入物质处理装置时，由于废弃物入口19为倾斜式设置，由此倒入的废弃物总是容易先堆积到与所述废弃物入口19下方对应的局部空间，形成自靠近废弃物入口19的位置朝向远离废弃物入口19的位置堆积高度逐渐降低的废弃物堆积表面。
优选地，主加热设备3可包括若干个加热棒17，若干个加热棒17以其延伸方向垂直于竖向的方式彼此并列地设置在物质处理装置的内部。若干个加热棒17所共同限定得到的平面垂直于竖向。进一步优选地，分布式测温设备2至少包括第一温度检测设备18，第一温度检测设备18设置在主加热设备3上，用以探测主加热设备3和/或靠近主加热设备3附近的温度数据。
在热解反应层15的内部，主加热设备3设于靠近物质处理装置的底部的位置处，废弃物堆积表面形成于靠近物质处理装置的顶部的位置处。在主加热设备3对物质处理装置内部空间进行加热时，环绕于主加热设备3附近的底层废弃物可通过热传导直接被加热，而远离主加热设备3附近的顶层废弃物往往主要是借助于因温度升高而上升的热空气或水蒸气而被加热。在这个过程中，随着热解反应的进行，大量的热空气或水蒸气上升，将导致废弃物堆积表面附近的废弃物的温度往往超出了主加热设备3的温度。环绕主加热设备3的第一温度检测设备18所采集到的温度数据仅仅只能表征底部废弃物的局部温度，而废弃物堆积表面附近的废弃物往往可能已经超出了预设的温度阈值而容易导致二噁英的产生。
对此，优选地，本申请的分布式测温设备2还包括第二温度检测设备20，其用于检测废弃物堆积表面的温度数据。第二温度检测设备20用于检测位于废弃物堆积表面附近的废弃物的温度数据。第二温度检测设备20以其视野能够覆盖或完全覆盖废弃物堆积表面的方式设于物质处理装置的内部。
优选地，第二温度检测设备20可设置在物质处理装置内与废弃物入口19所在侧相对的另一侧。在物质处理装置的内壁上预先设置与废弃物入口19的开口方向一致的安装面。该安装面可大致与废弃物入口19的开口方向相平行。第二温度检测设备20装配在安装面上，以使得第二温度检测设备20可具有更充分的检测空间。第二温度检测设备20包括若干个测温头。若干个测温头可以是按照阵列式结构设于安装面上。若干个测温头可沿与开口方向一致的方向彼此间隔地依次设于安装面上。若干个测温头可沿与开口方向相垂直的方向彼此间隔地依次设于安装面上。各测温头具有垂直于安装面的测温方向，以及以偏离测温方向一定角度的方式绕测温方向的周向形成的测温视野。本申请所提及的开口方向指的是如图4中标示于废弃物入口19处的箭头方向。
优选地，安装面的倾斜度可调整。通过调整安装面的倾斜度，可使安装面与实际形成的废弃物堆积表面的堆积倾斜程度相适配，从而位于安装面上的第二温度检测设备20的若干个测温头在各自的测温方向上与废弃物堆积表面之间形成的间距彼此相一致。由于废弃物堆积表面并非完全平整，因此上述提及的倾斜程度相适配并非绝对地相互平行，以及上述提及的间距彼此相一致并非绝对地相等，而可以是指彼此间的差距小于一定阈值。第二温度检测设备20的各测温头可探测获取到其与废弃物堆积表面之间的间距，基于获取的多个间距数据来调整安装面的倾斜度。
通常非接触式测温设备能够准确地反映待测对象的温度，然而在物质处理装置内部应用非接触式测温设备存在影响温度检测精度的问题，一方面废弃物从物质处理装置的一侧被投掷进物质处理装置内部，导致在物质处理装置内部所形成的废弃物堆积表面并非水平面，而是类似于具有一定倾斜角度的斜坡面，因此若直接采用设于物质处理装置内壁上非接触式测温设备进行温度监测，例如将非接触式测温设备设于如图1所示的物质处理装置的内部顶面或侧面上，都将极大地影响测温视野，无法准确地反映废弃物堆积表面的温度情况；另一方面，在上述直接采用设于物质处理装置内壁上非接触式测温设备进行温度监测的情况下，非接触式测温设备与具有变化高度梯度的废弃物堆积表面的多个区域间形成了不同的测温间距，然而物质处理装置内部长时间处于在烟尘浓度较大的热解环境下，上述差距较大的测温间距将使温度数据误差进一步被放大，无法准确地反映废弃物堆积表面的温度情况。
对此，本申请通过设置测温设备在物质处理装置内部的安装位置及测温方向，可使测温方向与实际形成的废弃物堆积表面相适应，获得能够真实反映废弃物堆积表面的最大测温视野，在该设置下非接触式测温设备与具有变化高度梯度的废弃物堆积表面的多个区域间形成了一致的测温间距，即同时克服了由于热解环境烟尘浓度较大所引起的温度数据误差进一步被放大的问题，以此能够更加准确地反映废弃物堆积表面的温度情况。
第二温度检测设备20可将其所采集到的废弃物堆积表面图像按预设的分布形态将其划分为多个纵向区。预设的分布形态指的是热解反应层15内部的主加热设备的设置位置及尺寸，和/或进气设备的进气柱21的设置位置及尺寸。如图4给出了一种优选的按照进气设备的进气柱21的设置位置及尺寸进行纵向区域划分的示意图。
上述提及的进气设备，其在物质处理装置的底部设置有至少一个向物质处理装置的内部延伸的进气柱21。若干进气柱21分布式地布置在物质处理装置内部。长筒状的进气柱21的周向壁面上开设有用于引导气体流动的多个出气孔22。竖向的进气柱21与横置的加热棒17彼此间交错布置。优选地，若干进气柱21可朝向物质处理装置的顶部延伸而超出热解反应层15。
进一步优选地，进气柱21上设置有第三温度检测设备23，其用于检测堆积的废弃物的内部的温度数据。进气柱21本身被废弃物包围，通过在其柱体上装配温度检测设备，可有效地获取到与之相邻的废弃物的温度数据。第三温度检测设备23可以是接触式测温设备，例如可沿进气柱21的长度方向延伸设置的光纤等。
第三温度检测设备23可将其竖向高度按预设的分布形态将其划分为若干个横向区。此处提及的预设的分布形态可以是预设的高度划分参数，基于其可将热解反应层15在竖向上将其划分为多层横向区。结合第二温度检测设备20在水平面上划分得到的多个纵向区与该多层横向区，纵横交错即可得到本申请中所提及的若干个局部反应空间25。
优选地，由于第二温度检测设备20所能够检测到的仅仅是废弃物堆积表面附近的废弃物的温度数据，因此局部反应空间25可分为第一类反应空间与第二类反应空间。第一类反应空间指的是包含或覆盖到废弃物堆积表面的空间，而第二类反应空间即指的是其他的空间或废弃物堆积内部的空间。例如针对单个的纵向区，包含废弃物堆积表面或靠近废弃物堆积表面的单个局部反应空间25或两个局部反应空间25为第一类反应空间，该空间的温度数据可通过第二温度检测设备20来检测获得。第一类反应空间可通过第二温度检测设备20或第三温度检测设备23来检测获得。第二类反应空间的温度数据通过第一温度检测设备18来检测获得。
优选地，由于第二温度检测设备20是斜向测温，因此第一类反应空间可以是按照第二温度检测设备20的斜向测温方式对包含或覆盖到废弃物堆积表面的空间进行划分而得到的。第一类反应空间可以是不同于呈立体方形空间结构的第二类反应空间的斜方形空间结构。
热解反应层的内部划分为若干个局部反应空间25。换言之，是将物质处理装置内堆积有废弃物的空间划分为若干个局部反应空间25。在本申请中所提及的热解反应层内部的划分并非物理上的隔离，而是按照热解反应层的内部结构布置而进行的虚拟的划分。通过划分热解反应层的内部空间，可以更好地说明本申请对热解反应层的内部结构设计及热解过程。
集成控制器可基于第二温度检测设备20所检测到的温度数据对第一类反应空间进行监测。在第二温度监测设备检测到超出热解温度阈值的第一温度数据时，确定与该第一温度数据对应的至少一个第一类反应空间以及对应的进气柱21。基于确定的进气柱21，确定第三温度检测设备23中与第一类反应空间对应的第二温度数据。集成控制器将第二温度数据与热解温度阈值进行比对，在第二温度数据不低于热解温度阈值或低于热解温度阈值且两者差值不大于预设温度差值的情况下，确定该第一类反应空间的实际温度信息超出热解温度阈值。至少通过调控抽气量和/或与相应局部反应空间25相对应的进气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热。在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间25从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
对应地，在第三温度检测设备23检测到的第一类反应空间的第二温度数据超出热解温度阈值时，集成控制器基于第二温度检测设备20对实际温度进行核对，确定该处废弃物堆积表面是否出现高温。
作为一种优选实施方式，集成控制器将第一温度数据或第二温度数据与热解温度阈值进行比对，若第一温度数据与第二温度数据之一低于热解温度阈值且两者差值大于预设温度差值，而另一个不低于热解温度阈值或低于热解温度阈值且两者差值不大于预设温度差值，确定第二温度检测设备20与第三温度检测设备23中至少有一个存在故障问题。工作人员可基于此来确定检修时机。
优选地，如图4所示，第二温度检测设备20所检测得到的高温区域24并非完全与本申请所划分的局部反应空间25的大小相对应，检测到的高温区域24除了正好落在本申请所划分的某一个局部反应空间25内，也有可能会同时覆盖彼此相邻的两个或多个局部反应空间25。在检测到的高温区域24同时覆盖彼此相邻的两个或多个局部反应空间25的情况下，集成控制器按照划分的局部反应空间25分布形态对高温区域24进行计算，确定高温区域24落入不同局部反应空间25中的所占比例。并基于计算得到的占比来确定所需获取温度数据的至少一个局部反应空间25。可以理解的是，当计算高温区域24在局部反应空间25中的所占比例时，主要是以如图4所示的在垂直于竖向的虚拟水平面上进行计算。
例如，当高温区域24在某一局部反应空间25内的局部区域占该局部反应空间25的比例超出第一预设占比时，则将该局部反应空间25确定为需处理或需再通过第三温度检测设备23进行温度核对的对象之一。当高温区域24在某一局部反应空间25内的局部区域占该高温区域24的比例超出第二预设占比时，则将该局部反应空间25确定为需处理或需再通过第三温度检测设备23进行温度核对的对象之一。
该物质处理装置还包括后处理设备，其与热解反应层15的出口端相连接，用以对经过热解反应层15处理后排出的例如烟气或粉尘等反应产物进行进一步净化处理。
目前本领域的温控相关研究主要着重于将实时测温与预设温度阈值对比，并基于对比结果来调控供热或进气量，以期达到有效温控的目的，然而并非单一成分的待处理废弃物的热解过程是动态变化的且具有较强的突变性，现有的研究均是在已经出现过高温度后才进行温度调控，即该过程中可能已经产生了二噁英类物质，即使将预设温度阈值调节至较低温度，虽然可以避免温度攀升至过高温度，然而同时极大地影响了热解效率甚至可能导致热解不完全，因此单阈值式温度调控方案无法满足废弃物热解处理需要。并且每次加入的待处理废弃物的成分并不完全相同，热解变化过程也不会相同，也就无法依据单次采集到的热解温度变化来应用于之后的热解温控管理。此外，无论是调节供热还是调节进气量，其本身都是具有滞后性的调控方式，无法及时地响应温度调控指令，加剧了产生二噁英类物质的隐患。
对此，本申请所提出的集成控制器1被配置为：将热解反应层15内部划分为若干个局部反应空间25，并分别设定其热解温度阈值与期望气氛；获取实时的关于各局部反应空间25的实际温度信息和第一气氛信息；在实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控与相应局部反应空间25相对应的进气量以及热解反应层15的抽气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热，并在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间25从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
本申请提及的热解温度阈值以及期望气氛中，热解温度阈值应可设定为不会导致待处理废弃物产生二噁英类物质的温度值，期望气氛可按照待处理废弃物在热解反应层15内的不同热解阶段来分别设定。期望气氛可以是局部反应空间25的气体组成、气流量、磁化激发程度中的一个或几个的组合。
本申请中将进气与加热设置为分区式独立控制，各个不同的局部反应空间25可以根据各自实际的运行数据，分别地进行相应的自动调节。本申请通过设置对温度调控指令的响应方式，在某个局部反应空间25超出预设的热解温度阈值时，同步调节该局部反应空间25的供热以及气氛，由于气氛的调控是通过优先调节进气量与抽气量的方式实现的，通过增大相应局部反应空间25的进气量，同时增大热解反应层15的抽气量的方式，促使相应局部反应空间25的相对较高温度的气氛被循环出去，快速降低局部反应空间25的实际温度以及热解速率，使得气氛中能够活跃地与待处理废弃物中的碳相反应的氧含量降低。在该设置下，一方面提高了对温度调控指令的响应速度，迅速降低热解效率，另一方面在快速响应的同时及时降低供热，以实际地降低局部反应空间25的温度。此外，本申请还设置有达到降温要求后的处理措施，不同于现有技术中持续保持一定的进气量和供热温度，本申请优先对气氛进行恢复，并适应性调节供热。由于温度的陡增通常指示着待处理废弃物的高效率热解阶段，容易出现温度回落后陡增的情况，对此，优先对气氛进行调整使其提供足够的反应用气体，保障对该高效率热解阶段的有效利用，同时控制供热量的变化以缓冲后续热解过程中的温度波动。
作为一种优选实施方式，本申请所提出的集成控制器1被配置为：将热解反应层15内部划分为若干个局部反应空间25，并分别设定其热解温度阈值与期望气氛；获取实时的关于各局部反应空间25的实际温度信息和第一气氛信息；在实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控与相应局部反应空间25相对应的磁化器将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热，并在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间25从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
本申请提及的磁化激发程度可以是通过置于局部反应空间25内的气体传感器设备测量得到的，该气体传感器可测量气体混合物中的或气体混合物中具有明显不同于背景气体混合物的具有磁化率的氧气量。其中磁脉冲激发程度可以是指经过第一磁化器所形成的磁场的且与该局部反应空间25相对应的辅助气体所被激发的磁化程度，也可以是指在第二磁化器所形成的磁场的且与该局部反应空间25相对应的辅助气体所被激发的磁化程度。
本申请通过设置对温度调控指令的响应方式，在某个局部反应空间25超出预设的热解温度阈值时，同步调节该局部反应空间25的供热以及气氛，由于气氛的调控是通过优先调节磁化器的方式实现的，处于磁化器中的气氛的磁化程度随磁场大小而变化，使得气氛中能够活跃地与待处理废弃物中的碳相反应的氧含量降低，一方面提高了对温度调控指令的响应速度，迅速降低热解效率，另一方面在快速响应的同时及时降低供热，以实际地降低局部反应空间25的温度。
优选地，在监测到热解反应层15中的一局部反应空间25出现实际温度信息超出热解温度阈值的情况时，集成控制器1基于若干个局部反应空间25之间所形成的包围式结构特征将若干个局部反应空间25划分为不同层级，使其他未出现实际温度信息超出热解温度阈值的情况的局部反应空间25以提高供热或降低供热的方式共同辅助该局部反应空间25响应温度调控指令。
优选地，在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，集成控制器1通过调控磁化器、抽气设备和进气设备16中的一个或几个以使局部反应空间25从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换，并基于预设热解重量变化阈值的变化来指示加热设备继续降低供热或提高供热。
本申请所提出的物质处理装置还包括设于热解反应层15内部的分布式测重设备，分布式测重设备可以是按照与热解反应层15内划分的若干个局部反应空间25相对应的方式进行设置的。通过分布式测重设备以及预先设置的预设热解重量变化阈值可获取到待处理废弃物在动态变化的热解反应过程中的重量变化。分布式测重设备可以是设置在尾灰层26的上方，即热解反应层15内承载待处理废弃物的底部。尾灰层26的下方可设置有抽屉式的集灰部，集灰部可通过开设于整体装置外壁上的出灰口27被取出，更换新的集灰部或清理集灰部内的废弃物。
在未进行热解时，热解反应层15的实际温度即为加热设备的加热温度，而热解反应进行时，进入反应空间的废弃物的温度低于热解反应层15内温度，并且热解反应将吸收大量的热量，导致反应空间内的热量被源源不断地被带走。现有技术中通常以热解反应层15内的实时温度来调控加热设备，当分布式测温设备2监测到热解反应层15内温度的降低，加热设备将进行升温，使热解反应层15内温度维持在预设温度范围内，然而热解反应的进行是变化的且存在陡变情况，当反应空间内吸热减少时，加热设备的高温来不及及时降温而可能导致热解反应层15升至高温，波动的高温将导致废弃物产生对环境有害的二噁英。对此，本申请为更好地实现热解反应层15内的温度控制，通过设置分布式测重设备对待处理废弃物在热解过程中的重量变化进行监测，分析当前热解反应层15内的热解阶段，将其与预设的阈值或预设热解过程进行对比，并在预测到当前热解阶段即将出现较大转折(此处转折主要指的是热解反应所需热量陡降或陡增)时，及时地调控热解反应的进行，以避免出现波动的高温段。
在监测到热解重量变化监测周期不低于第一预设热解重量变化监测周期时，至少通过调控抽气量以及与相应局部反应空间25相对应的进气量的方式使热解反应层15具有第一气氛信息。
在监测到热解重量变化监测周期小于(或短于)第一预设热解重量变化监测周期时，至少通过调控抽气量和/或与相应局部反应空间25相对应的进气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热。以减缓热解反应速率，降低热解反应所需热量，避免加热设备供热过高而来不及调节。
在监测到热解重量变化监测周期回升至不低于第一预设热解重量变化监测周期时，以使局部反应空间25从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
优选地，在监测到热解重量变化监测周期小于(或短于)第一预设热解重量变化监测周期且高于第二预设热解重量变化监测周期时，至少通过调控抽气量和/或与相应局部反应空间25相对应的进气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以第一预设降温速率降低供热。第一预设热解重量变化监测周期对应的时长应当大于第二预设热解重量变化监测周期对应的时长。
在监测到热解重量变化监测周期小于(或短于)第二预设热解重量变化监测周期时，至少通过调控抽气量以及与相应局部反应空间25相对应的进气量的方式将第二气氛信息转换至第三气氛信息，同时指示加热设备以第二预设降温速率降低供热。第二预设降温速率大于第一预设降温速率。
当待处理废弃物通过热解处理而减少一个时间单位的预设热解重量变化阈值，该减少过程所消耗的时间或称时间单位即为热解重量变化监测周期。以监测待处理废弃物是否满足预设热解重量变化阈值的方式来更新与热解时长相关的热解重量数据。在待处理废弃物的热解速率发生变化时，与之相对应的热解重量数据的变化率也随之改变，与减少一个单位的预设热解重量变化阈值所对应的热解重量变化监测周期也随之变化。在待处理废弃物的热解速率与热解时长的对应曲线中，其曲线斜率即为预设热解重量变化阈值与热解重量变化监测周期的比值。通过监测曲线斜率的变化可得到待处理废弃物在热解反应层15中的热解快慢，若曲线斜率具有增大趋势，则待处理废弃物减少一个单位的预设热解重量变化阈值所需的热解重量变化监测周期越短，热解速率快，热解过程中温度变化或是气压变化剧烈。在该阶段中，可能出现的是待处理废弃物中的有机物分子键断裂和/或中间产物二次裂解，部分待处理废弃物转化为灰渣和热解气体等热解产物，减容量大，质量较轻的灰渣与热解气体均被后处理设备所收集，因此通过分布式测重设备可准确地反映未热解完全的待处理废弃物的重量或重量变化。若曲线斜率具有减小趋势，则待处理废弃物减少一个时间单位的预设热解重量变化阈值所需的热解重量变化监测周期越长，热解速率慢，热解过程中温度变化或是气压变化缓慢。
作为一种优选实施方式，分布式测重设备是以随在待处理废弃物的热解速率与热解时长的对应曲线上所形成的曲线斜率的变化率的减小而缩短热解重量变化监测周期的方式设置用于监测热解速率的预设热解重量变化阈值。在待处理废弃物的热解速率与热解时长的对应曲线上所形成的曲线斜率的变化率减小，指的是在该曲线斜率的变化率经过增加后出现减小的情况下。该曲线斜率的变化率的增加，即热解速率增大，热解重量变化量较大，继而该曲线斜率的变化率又转而减小，即热解速率经过转折点而具有放缓趋势，但同时热解反应仍在进行，热解过程所需能耗较高，若未及时调整供热或其他设备参数，可能导致热解反应层15内温度出现陡增而引发二噁英的产生。热解重量变化监测周期的缩短，增强了分布式测重设备对可能出现的能耗拐点的敏感度，有利于应对热解过程的动态变化及突变性，及时采取温控措施来避免二噁英类物质的产生，同时保障了热解处理效率。
优选地，预先设置有预设热解重量变化阈值的最小数据值，当减小至预设的最小数据值时，预设热解重量变化阈值不再变化。作为一种优选实施方式，分布式测重设备是以随由待处理废弃物的热解速率与热解时长的对应曲线所形成的曲线斜率的变化率的减小而延长热解重量变化监测周期的方式设置用于监测热解速率的预设热解重量变化阈值。
优选地，后处理设备与集成控制器1相连接并实时向集成控制器1反馈其关于反应产物的后处理信息，在监测到后处理设备的处理效率出现异常时，集成控制器1通过指示各设备以调控热解反应层15的供热、进气参数、抽气参数、磁化激发程度中的一个或几个的方式使得热解反应层15内热解效率与当前的后处理设备的处理效率相匹配。例如，除尘器11元件在长时间的工作下可能会出现异常，导致除尘器11对烟气净化效率降低时，集成控制器1将自动调节反应温度、进气量、抽气量等参数，以使得热解效率能够匹配除尘器11的净化效率，保证热解过程的正常进行。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种物质处理装置，至少包括热解反应层(15)、进气设备(16)、抽气设备以及加热设备，其特征在于，还包括：
第一数据处理模块，其用于按照将热解反应层(15)内部划分为若干个局部反应空间(25)的方式为各局部反应空间(25)分别设定其热解温度阈值与期望气氛；
第二数据处理模块，其用于获取实时的关于各局部反应空间(25)的实际温度信息和第一气氛信息；
集成控制器(1)，其至少与第一数据处理模块和第二数据处理模块分别进行信息交互，并用于：
在监测到实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控抽气量和/或与相应局部反应空间(25)相对应的进气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热，并且，
在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间(25)从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
2.根据权利要求1所述的物质处理装置，其特征在于，所述物质处理装置还包括至少一个磁化器，所述集成控制器(1)还被配置为至少通过调控与相应局部反应空间(25)相对应的磁化器将第一气氛信息转换至第二气氛信息。
3.根据权利要求1或2所述的物质处理装置，其特征在于，集成控制器(1)基于若干个局部反应空间(25)之间所形成的包围式结构特征将若干个局部反应空间(25)划分为不同层级，使其他未出现实际温度信息超出热解温度阈值的情况的局部反应空间(25)以提高供热或降低供热的方式共同辅助该局部反应空间(25)响应温度调控指令。
4.根据权利要求1～3任一项所述的物质处理装置，其特征在于，集成控制器(1)通过调控磁化器、抽气设备和进气设备(16)中的一个或几个以使局部反应空间(25)从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换，并基于预设热解重量变化阈值的变化来指示加热设备继续降低供热或提高供热。
5.根据权利要求1～4任一项所述的物质处理装置，其特征在于，所述物质处理装置还包括设于热解反应层(15)内部的分布式测重设备，分布式测重设备可以是按照与热解反应层(15)内划分的若干个局部反应空间(25)相对应的方式进行设置的。
6.根据权利要求1～5任一项所述的物质处理装置，其特征在于，集成控制器(1)以监测待处理废弃物是否满足预设热解重量变化阈值的方式来更新与热解时长相关的热解重量数据。
7.根据权利要求1～6任一项所述的物质处理装置，其特征在于，分布式测重设备是以随在待处理废弃物的热解速率与热解时长的对应曲线上所形成的曲线斜率的变化率的减小而缩短热解重量变化监测周期的方式设置用于监测热解速率的预设热解重量变化阈值。
8.一种物质处理装置，至少包括热解反应层(15)、进气设备(16)、抽气设备以及加热设备，其特征在于，还包括：
第一数据处理模块，其用于按照将热解反应层(15)内部划分为若干个局部反应空间(25)的方式为各局部反应空间(25)分别设定其热解温度阈值与期望气氛；
第二数据处理模块，其用于获取实时的关于各局部反应空间(25)的实际温度信息和第一气氛信息；
集成控制器(1)，其至少与第一数据处理模块和第二数据处理模块分别进行信息交互，并用于：
在监测到实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控与相应局部反应空间(25)相对应的磁化器将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热，并且，
在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间(25)从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
9.一种物质处理方法，其特征在于，至少包括：
将热解反应层(15)内部划分为若干个局部反应空间(25)，分别设定其热解温度阈值与期望气氛；
获取实时的关于各局部反应空间(25)的实际温度信息和第一气氛信息；
在监测到实际温度信息超出热解温度阈值的情况下，至少通过调控抽气量和/或与相应局部反应空间(25)相对应的进气量的方式将第一气氛信息转换至第二气氛信息，同时指示加热设备以预设降温速率降低供热；
在监测到实际温度信息回落且低于热解温度阈值的情况下，以使局部反应空间(25)从第二气氛信息向期望气氛逐渐转换的方式指示加热设备继续降低供热或提高供热。
10.根据权利要求9所述的物质处理方法，其特征在于，至少通过调控与相应局部反应空间(25)相对应的磁化器将第一气氛信息转换至第二气氛信息。
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