CN117143634A - 一种轻质物料气化处理设备及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质物料气化处理及资源化利用技术领域，公开了一种轻质物料气化处理设备，包括多腔室炉体、并联水冷进料缸、并联炉排、并联灰室、燃气管道，燃气风机；所述多腔室炉体由集气室和多个并行的气化室构成；每个气化室侧壁安装有水冷进料缸，底部安装有炉排、灰室；所述水冷进料缸由水冷外缸体、冷却活塞、燃料仓、动力推杆构成。再通过本发明公开的控制方法，可以实现各气化室的均衡运行。本发明公开的轻质物料气化处理设备，可以解决热塑性的轻质物料在进料和布料机构中的堵塞问题；气化室内的布料、燃烧及气化分布更均匀，有效克服大型固定床式气化炉的空烧与偏烧现象；而且运行工艺状态更稳定，所产燃气的温度与热值波动小。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处置及资源化利用的技术领域，尤其涉及一种针对轻质物料进行大型气化处理的设备及控制方法。
背景技术
随着工业化、城市化进程的加速，相伴而产生的建筑垃圾日益增多。建筑垃圾中的沥青块、废塑料、废模板、旧电线等属于轻质物料，可以使用气化技术来实现资源化利用。
但是，轻质物料的物理化学特性与生物质之间存在较大差异。轻质物料中混杂的废塑料使得轻质物料具体一定的“热塑性”。当使用现有的生物质固定床式气化炉处置轻质物料时，轻质物料往往会在进料过程中就受热熔化，对进料及布料机构造成堵塞。
另一方面，现有的固定床式气化炉多是采用顶端进料的方式，即在炉体顶部设置进料器。燃料从气化炉的炉体顶部落下，并在气化炉的炉体内层层堆积。随着气化过程，燃料一层一层地下降，逐渐完成脱水、预热、裂解、气化的工艺过程。
固定床式气化炉的负荷与炉体的截面积有关。截面积越大，气固相的有效反应面积也越大，同时进行气化反应的燃料也越多。因此，为进一步提高大型固定床式气化炉的设计负荷，增大气化炉炉体的有效截面积是行之有效的途径。
但是当气化炉炉体的截面积较大时，燃料一直从炉体顶部同一位置落下，在炉体整个横截面上分布必然呈现不均匀性。这种不均匀性极易在燃料堆积层中得到“强化”而形成“风窝”。“风窝”处燃料的透气性更好，导致部分燃料被直接燃烧而非气化反应空烧与偏烧。极端的情况下，“风窝”甚至可能被烧穿而形成“空洞”。而远离“风窝”处的燃料又由于其透气不好，更容易出现“生料区”。“生料区”的燃料来不及被完全气化，就作为灰渣被排出气化炉。气化炉的运行的稳定性和产能都受到很大的影响。
综上所述，克服固定床式气化炉因布料不均匀而形成“风窝”现象，避免热塑性的轻质物料在进料和布料机构中造成堵塞，是目前利用大型固定床式气化炉对轻质物料进行处置及资源化利用领域，亟需解决的两个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轻质物料气化处理设备及控制方法，它可以有效解决大型固定床式气化炉中，因增加截面积而造成的布料不均匀问题；它还可以解决在处置轻质物料时，因燃料的热塑性而对进料及布料机构造成堵塞的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种轻质物料气化处理设备，包括多腔室炉体、并联水冷进料缸、并联炉排、并联灰室、燃气管道，燃气风机；
多腔室炉体设置有集气室和多个并行的气化室，集气室在多个气化室上方并与多个气化室连通；多个气化室之间通过耐火材料分隔开，仅在顶部通过集气室连通。
气化室的炉膛采用上吸式固定床气化结构，四周由高温隔板或耐火砖墙体围砌，底部设有炉排，顶部与集气室相通；气化室的炉膛内设置有温度传感器。优选的，温度传感器设置在气化室的炉膛侧壁的上方；优选的，多个气化室的炉膛内部尺寸（截面积及高度）相同。
并联水冷进料缸由多个水冷进料缸构成，每个水冷进料缸安装在气化室的侧壁上端。水冷进料缸由水冷外缸体、冷却活塞、燃料仓、动力推杆构成。优选的，水冷进料缸伸入气化室的炉膛内部，使燃料能下落在气化室的炉膛中心位置。
水冷外缸体为中空长筒结构，中部的上端设有开口且与燃料仓的底部相通；水冷外缸体在靠近气化室一侧设置有水冷夹套；水冷夹套下方设置第一有进水口，上方设置有第一出水口。
冷却活塞为中空长筒结构，冷却活塞的外壁与水冷外缸体的内壁相契合，可在水冷外缸体内往复运动；冷却活塞可以采用风冷，也可以采用水冷；优选的，冷却活塞采用水冷方式，在靠近气化室一侧设置有水冷端面；水冷端面内侧的下方设置有第二进水口、上方设置有第二出水口。优选的，水冷端面靠近气化室一侧（外侧）的上端设置有下刀刃；
燃料仓设置在水冷外缸体上方，燃料仓内的轻质物料可方便的掉入水冷外缸体内；优选的，在燃料仓底部靠气化室一侧设置有上刀刃；上刀刃与下刀刃可以交错形成剪切力，将堵塞在燃料仓与冷却活塞之间的轻质物料切断。
动力推杆与冷却活塞同轴布置且固定在远离气化室一侧，为冷却活塞的往复运动提供动力；动力推杆的行程满足/>，这里的/>为冷却活塞的长度，/>为水冷夹套的长度，/>为燃料仓底部宽度。优选的，动力推杆可选用电动推杆或气缸。
优选的，水冷进料缸还设置有落灰斗，落灰斗设置在水冷外缸体远离气化室一侧的下方，用于收集进料过程中由冷却活塞带出的燃料碎屑。
并联炉排由多个炉排构成，每个炉排安装在气化室的底部且可独立运行。炉排在形式上可以是固定炉排、水冷推板炉排、链条炉排、往复炉排或旋转炉排等；优选的，多个炉排的形式和尺寸都相同。
并联灰室由多个落灰室构成，每个落灰室安装在炉排下方，用于收集炉排掉落的灰渣；落灰室侧壁设置有风门，用于调整每个气化室的进风量。优选的，在并联灰室的下方还设有集灰器，收集多个落灰室内的灰渣并一起送出设备。
燃气管道设置在多腔室炉体上方并与集气室连通，用于收集集气室内的高温燃气；其特征在于燃气管道内设置有温度传感器。优选的，燃气管道在集气室正上方设有盲板法兰，便于维修人员由此进入多腔室炉体内部进行维护。
燃气风机设置在燃气管道一端，将集气室内的高温燃气抽出；同时保持稳定的流量，并为燃气管道及多腔室炉体提供负压。
本发明中采用的进料机构为水冷进料缸。在水冷进料缸内部，所有可能与轻质物料发生接触的构件均采用水冷壁设计（包括水冷端面和水冷夹套），从而降低了轻质物料在进料机构内滞留时的温度。再利用冷却活塞来实现间歇式进料（一次性推入长度为的燃料），可以有效减小轻质物料在进料机构中的滞留时间。在水冷进料缸内部，在冷却活塞推料过程中形成剪切力，将卡壁或黏壁的轻质物料切断。本发明基于上述设计，有效避免热塑性的轻质物料在进料和布料机构中的堵塞问题。
提高大型固定床式气化炉的设计负荷，必然会增大气化炉炉体的有效截面积，从而造成布料不均匀等系列问题。本发明中的多腔室炉体设计有多个并行气化室，每个气化室之间由耐火材料分隔。这样，本发明中的一体化气化炉的有效截面积是多个并行气化室有效截面积的总和。这样就减小了单个气化室的有效截面积，使单个气化室内的布料相对均匀。
当然，各并行气化室的透气性也会存在差异。透气性好的气化室也易被“强化”而导致部分燃料被直接燃烧掉；反之，透气性不好的气化室也更容易出现“生料”，尚没有完全气化就被炉排推出气化炉。客观的说，多腔室炉体是将大型气化炉的布料不均匀性转换为各气化室的不均衡。因此，需要进一步控制各气化室的运行状态以实现气化的均衡性。
为了进一步达到本发明的目的，本发明还提供一种轻质物料气化处理设备的控制方法，具体步骤如下：
S1，设置工艺温度：工艺温度/>指燃气管道内燃气的设计温度，一般设置在300℃~400℃之间；若工艺温度/>设置较高，多腔室炉体内的燃料易被直接燃烧掉，造成燃气热值偏低；若工艺温度/>设置较低，燃气中易冷凝出焦油而造成燃气管道和燃气风机的堵塞；实际生产过程中，根据待处置的轻质物料的成分折中选择。
S2，设置燃气风机流量：多腔室炉体中的燃气风机流量/>，采用如下计算公式：，单位为立方/时/>；其中，/>为多腔室炉体的负荷（亦指燃气锅炉产蒸气的负荷），单位为吨/时/>；/>为气化处理设备所产燃气的热值，单位为/>；优选的，木质垃圾的气化燃气热值/>；塑料垃圾的气化燃气热值/>。
S3，设置气化室参数：具体的参数包括三个，第一个参数是风门开度：每个落灰室侧壁设置有风门，用于调整每个气化室的进风量；初始时设置每个风门开度/>，其中/>，/>表示多腔室炉体中并行气化室的数量。第二个参数是时间间隔/>，即每间隔/>时间长度，调整一次风门开度；优选的，设定的时间间隔/>为1个小时；第三个参数是气化室内的存料量/>，初始时设置每个气化室内的存料量/>。
S4，点火运行：按照上述的参数设置，再以常规上吸式固定床结构的方式进行点火。
S5，实测燃气温度：利用设置于燃气管道内温度传感器，测得当前的燃气温度/>；
S6，实测气化室的炉膛温度：利用设置于气化室炉膛内部的多个温度传感器，测得当前每个气化室内的炉膛温度/>，其中/>。
S7，工艺状态判断：对于任意第个气化室，若满足判断条件，则对第/>个气化室进行步骤S8间歇式进料；否则进行步骤S9。
S8，间歇式进料：第个气化室进行间歇式进料，通过第/>个水冷进料缸来实施，并更新第/>个气化室内的存料量信息/>。具体的，包括如下间歇式进料方法来实现：
S8-1，备料阶段：动力推杆收缩，带动冷却活塞退出燃料仓下部；燃料掉落到水冷外缸体内；同时，冷却活塞也会将部分燃料碎屑带入落灰斗中。
S8-2，推料阶段：动力推杆伸长，带动冷却活塞向前运动，将燃料推入水冷夹套中；
S8-3，切料阶段：动力推杆继续伸长，水冷端面与燃料仓底部交错，将卡在或黏在缝隙的燃料切断，并进一步，将燃料推入气化室炉膛内。优选的，水冷端面的下刀刃与燃料仓底部的上刀刃交错。
S8-4，封堵阶段：动力推杆收缩，将水冷端面停滞在水冷夹套中部。这样做有3个有益效果：第1，水冷夹套和水冷端面形成完整的封闭面，隔断了气化室炉膛内外的高温；避免了气化室炉膛内的高温会对燃料仓中的轻质物料造成的影响。第2，冷却活塞有效封堵了水冷进料缸的空气通道；即使气化室炉膛内为负压，外部空气也不会泄漏进入炉膛。第3，冷却活塞的圆柱面对燃料仓中的轻质物料进行了有效封堵。由于，即冷却活塞的长度大于水冷夹套和燃料仓底部宽度总和，因此，冷却活塞可以有效封堵在燃料仓的底部。
S8-5，记录进料信息：利用三元组表来记录进料信息，其中，/>表示当前时刻，这里也表示第/>个气化室的进料时刻，/>表示第/>个水冷进料缸的一次间歇进料量。
S9，气化室自均衡：在多腔室炉体运行过程中，需要对各个气化室的运行状态进行调整达到自均衡的目标。具体的，若当前时刻尚未超出上一个时间间隔/>，则进行步骤S10；否则，调整各个气化室风门的开度/>，优化每个气化室的进风量，来平衡各个气化室的负荷。具体的，通过如下气化室自均衡方法来实现：
S9-1，进料量计算：计算每一个气化室在上一个时间间隔内的进料量/>，具体的，采用如下计算公式：/>，其中/>，/>为三元组表。
S9-2，均衡度计算：计算每一个气化室在上一个时间间隔内的均衡度/>，具体的，采用如下计算公式：/>。
S9-3，开度计算：根据每一个气化室的均衡度，确定其在下一个时间间隔/>内的风门开度的调整量/>，具体的，应满足如下约束方程：
，
其中，为运算符正比于；该约束方程可以有多个解，优选的，/>。
S9-4，实施自均衡；根据，修正每个落灰室侧壁的风门开度/>，即/>，优化每个气化室的进风量；从而在下一个时间间隔/>内，使每个气化室的气化工艺状态更均衡。
S10，排灰：对于任意第个气化室，若满足判断条件：第/>个气化室的存料量大于/>，即/>，则对第/>个气化室进行排灰，具体通过第/>个炉排动作来实现，其中，/>为生成一次排灰量所需要的燃料数量。
返回步骤S5，进行新一轮的工艺状态控制。
从本发明中提供的一种轻质物料气化处理设备的控制方法，可以看出：通过对每个气化室内的炉膛温度进行监测，来判断各个气化室的工艺状态。炉膛温度/>越高，说明该气化室炉膛的透气性越好，存在燃料被直接燃烧掉的风险。因此，对该气化室进行间歇式进料，一方面，可以通过新投入的燃料来减小气化室炉膛的透气性；另一方面，新投入燃料的吸热也会造成炉膛温度/>的下降。
在本发明的轻质物料气化处理设备中，燃气管道内的燃气温度是/>个炉膛温度的平均结果，其燃气也是/>个气化室中所产燃气的混合结果。因此，本发明的气化炉工艺更稳定，燃气温度/>在气化过程中的波动也更小。
采用以上装备、控制方法后，本发明的有益效果为：
（1）本发明中的多腔室炉体内设计有多个并行气化室，对于大型气化炉来说，有效减小了单个气化室的截面积。本发明气化室内的布料、燃烧及气化反应分布更均匀，克服大型固定床式气化炉因布料不均匀而形成“风窝”现象，有效防止了大型气化炉的空烧与偏烧现象。
（2）本发明中设计的水冷进料缸，采用了全面的水冷壁设计，降低了轻质物料在进料机构内的滞留温度；通过冷却活塞的间歇式进料，减小了轻质物料在进料机构内的滞留时间；同时，在冷却活塞推料过程中形成剪切力，切断卡壁或黏壁的轻质物料。本发明的进料更可靠，有效避免热塑性的轻质物料在进料和布料机构中的堵塞问题。
（3）本发明提供的一种轻质物料气化处理设备的控制方法，实现各个气化室相互之间工艺状态的均衡，一体化气化炉的运行工艺更稳定，燃气温度波动小。
附图说明
图1为本发明的一种轻质物料气化处理设备的实施例正视方向的纵向剖视图；
图2为本发明的一种轻质物料气化处理设备的侧视图；
图3为本发明实施例中水冷进料缸的正视方向的纵向剖视图。
附图标记：（1）多腔室炉体，（1-1）集气室，（1-2）气化室，（1-3）温度传感器，（2）并联水冷进料缸，（2-1）水冷进料缸，（2-2）水冷外缸体，（2-3）冷却活塞，（2-4）燃料仓，（2-5）动力推杆，（2-6）落灰斗，（2-7）水冷夹套，（2-8）第一进水口，（2-9）第一出水口，（2-10）水冷端面，（2-11）下刀刃，（2-12）第二进水口，（2-13）第二出水口，（2-14）上刀刃，（3）并联炉排，（3-1）炉排，（4）并联灰室，（4-1）落灰室，（4-2）风门，（4-3）集灰器，（5）燃气管道，（5-1）温度传感器，（6）燃气风机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种轻质物料气化处理设备，可用于气化处理热塑性的轻质物料。本实施例中以处置城市建筑垃圾中的轻质物料为例，结合附图1对本发明中一种轻质物料气化处理设备的具体实施方式做进一步详述：
一种轻质物料气化处理设备，由多腔室炉体1、并联水冷进料缸2、并联炉排3、并联灰室4、燃气管道5，燃气风机6构成；
多腔室炉体1的尺寸（长度4.5m，宽度1.2m，高度2.0m），多腔室炉体1内部设有集气室1-1和4个并行的气化室1-2；集气室1-1的尺寸（长度4.3m，宽度1.0m，高度0.4m）；4个气化室1-2采用完全相同的尺寸（长度1.0m，宽度1.0m，高度1.4m），之间通过高1.4m的耐火砖墙体分隔开，仅在顶部通过集气室1-1连通。气化室1-2的炉膛采用上吸式固定床气化结构，四周由耐火砖围砌，底部设有旋转炉排3-1，顶部与集气室1-1相通；气化室1-2的炉膛内设置有量程为500℃的热电偶1-3。
并联水冷进料缸2由4个水冷进料缸2-1构成，每个水冷进料缸2-1安装在气化室1-2的侧壁上端，离旋转炉排3-1的距离为1.3m。水冷进料缸2-1由水冷外缸体2-2、冷却活塞2-3、燃料仓2-4、动力推杆2-5、落灰斗2-6构成。
水冷外缸体2-2为长度2.0m、内径275mm的中空长筒结构，中部的上端设有开口且与燃料仓2-4的底部相通，燃料仓的底部宽度为0.3m；水冷外缸体2-2在靠近气化室1-2一侧设置有水冷夹套2-7，水冷夹套2-7的长度/>为0.6m，其中有0.4m伸入气化室1-2的炉膛中；水冷夹套2-7外径350mm，其下方设置有第一进水口2-8，上方设置有第一出水口2-9，给水冷夹套2-7降温。
冷却活塞2-3为中空长筒结构，长度为1.2m，外径273mm，冷却活塞的外壁与水冷外缸体的内壁相契合，可在水冷外缸体2-2内灵活地往复运动；冷却活塞2-3靠近气化室1-2一侧设置有水冷端面2-10，水冷端面的厚度50mm；水冷端面2-10靠近气化室1-2一侧外侧的上端安装有下刀刃2-11，下刀刃2-11可以沿着水冷外缸体2-2内壁切削。水冷端面2-10内侧的下方设置有第二进水口2-12、上方设置有第二出水口2-13，给水冷端面2-10降温。
燃料仓2-4底部宽度为0.3m，容积约0.3立方，安装在水冷外缸体2-2上方。在燃料仓底部靠气化室1-2一侧设置有上刀刃2-14，上刀刃2-14与下刀刃2-11可以交错，形成剪切力。当冷却活塞2-3运动时，将卡在燃料仓2-4与冷却活塞2-3之间的轻质物料，可以有效地被切断。
动力推杆2-5选用电动推杆，推力为100KG，行程为1.0m；在本实施例中，/>，，/>，/>，动力推杆2-5行程/>满足设计要求/>。动力推杆2-5与冷却活塞2-3同轴布置且固定在远离气化室1-2一侧，为冷却活塞2-3的往复运动提供动力。
落灰斗2-6宽度为0.2m，深度0.4m，安装在水冷外缸体2-2远离气化室1-2一侧的下方。当动力推杆收缩是，燃料碎屑会随着冷却活塞2-3运动被带出水冷外缸体2-2。避免污染环境，通过落灰斗2-6进行收集和再利用。
并联炉排3由4个形式和尺寸都相同的旋转炉排3-1构成，每个旋转炉排3-1长度为1.0m，宽度为1.0m，由8根水冷炉篦构成；旋转炉排3-1安装在气化室1-2的底部且分别有独立的电机驱动，可独立运行。
并联灰室4由4个落灰室4-1构成，每个落灰室4-1的长度为1.0m，宽度为1.0m，高度0.4m，安装在炉排3-1下方，用于收集旋转炉排3-1掉落的灰渣；每个落灰室4-1的侧壁设置有风门4-2用于调整每个气化室1-2的进风量；风门4-2采用插板阀的形式，风门4-2大小为200mm×200mm。在并联灰室4的下方还设有集灰器4-3；集灰器采用送料螺旋的形式，直径为273mm，长度为4.5m。集灰器4-3将4个落灰室4-1内的灰渣并一起送出气化处理设备。
燃气管道5设置在多腔室炉体1上方并与集气室1-1连通，长度5m；燃气管道在集气室正上方设有盲板法兰，盲板法兰直径600mm，便于维修人员由此进入多腔室炉体1内部进行维护；燃气管道内设置有量程为500℃的热电偶5-1。
燃气风机6为离心风机，全压2000Pa，流量5000立方/时；燃气风机6设置在燃气管道5一端，将集气室1-1内的高温燃气抽出，并送至燃气锅炉转化为热能利用。
一种轻质物料气化处理设备的控制方法，包括如下步骤：
S1，设置工艺温度：工艺温度/>指燃气管道5内燃气的设计温度。
本实施例中，使用的是建筑垃圾中的轻质物料，其中沥青块、废塑料含量偏高，容易产生焦油，因此工艺温度设置为380℃。
S2，设置燃气风机流量。
本实施例中，多腔室炉体1的负荷（亦指燃气锅炉产蒸气的负荷）为8吨/时/>的蒸气；塑料垃圾的气化燃气热值/>为/>；带入计算公式：/>，可得燃气风机流量/>为3950立方/时/>。
S3，设置气化室参数：具体的包括三个参数：风门开度、时间间隔/>和气化室1-2的存料量/>。
在本实施例中，设置4个风门开度，其中/>；时间间隔/>设置为1小时；每个气化室1-2内的存料量/>。
S4，点火运行：按照上述的参数设置，再以常规上吸式固定床气化结构的方式进行点火。
S5，实测燃气温度：利用设置于燃气管道5内的热电偶5-1，测得当前的燃气温度。
在本实施例中，设实测的。
S6，实测气化室的炉膛温度：利用气化室1-2炉膛内部的4个热电偶1-3，测得当前4个气化室1-2内的炉膛温度/>；
在本实施例中，设实测的，/>，/>，/>。
S7，工艺状态判断：对于任意某个气化室1-2，若满足判断条件，则对第/>个气化室1-2进行步骤S8；否则进行步骤S9。
在本实施例中，，/>，/>，/>，/>，/>；代入上式中，很明显，/>满足判断条件/>；因此对第2个气化室1-2进行步骤S8；
S8，间歇式进料。
在本实施例中，对第2个气化室1-2进行间歇式进料；具体的，通过第2个水冷进料缸2-1来实施，并更新第2个气化室1-2内的存料量信息，其中/>表示第2个水冷进料缸2-1的一次间歇进料量，在本实施例中，一次间歇进料量/>为15KG，因此，本实施例中，/>。
本实施例中，该次间歇进料的具体步骤如下：
S8-1，备料阶段：动力推杆2-5收缩，带动冷却活塞2-3退出燃料仓2-4下部；燃料掉落到水冷外缸体2-2内；同时，冷却活塞2-3也会将部分燃料碎屑带入落灰2-6斗中。
S8-2，推料阶段：动力推杆2-5伸长，带动冷却活塞2-3向前运动，将燃料推入水冷夹套2-7中；
S8-3，切料阶段：动力推杆2-5继续伸长，水冷端面2-10的下刀刃2-11与燃料仓2-4底部的上刀刃2-14交错，将卡在或黏在缝隙的燃料切断，并进一步，将燃料推入气化室1-2炉膛内。
S8-4，封堵阶段：动力推杆2-5收缩，将水冷端面2-10停滞在水冷夹套2-7中部，并形成三个封堵：隔断气化室1-2炉膛内外高温、封堵空气通道和封堵燃料仓底部。
S8-5，记录进料信息：利用三元组表来记录进料信息；对于本实施例中的本次进料，记录的三元组信息为/>。
在本实施例中，已获得的三元组信息为如下形式
S9，气化室自均衡：在气化处理设备运行过程中，需要对每个气化室1-2的运行状态进行调整达到自均衡的目标；具体的，若当前时刻尚未超出上一个时间间隔/>，则进行步骤S10；否则，调整各个气化室1-2的风门开度/>，优化每个气化室1-2的进风量。
在本实施例中，当前时刻为/>，已超过了上一个时间间隔/>（从0时00分00秒到 1时00分00秒），则执行如下气化室1-2自均衡步骤：
S9-1，进料量计算：计算每一个气化室1-2在上一个时间间隔内的进料量/>，具体的，采用如下计算公式：/>，/>为三元组表，/>。
本实施例中，对上述三元表S中，从0时00分00秒 到1时00分00秒时间间隔内的数据进行计算，得：，/>，/>，/>。
S9-2，均衡度计算：计算4个气化室1-2在上一个时间间隔内的均衡度/>，具体的，采用如下计算公式：/>。
在本实施例中，表示时间间隔/>（从0时00分00秒到 1时00分00秒）内所有的投料量，合计为：2070KG；则进一步计算得：/>，/>，，/>。
S9-3，风门开度计算：根据4个气化室1-2的均衡度，确定其在下一个时间间隔/>内的风门开度的调整量/>。
在本实施例中，使用优选的解，并计算可得：/>，/>，，/>。
S9-4，实施自均衡；根据，修正4个落灰室4-1侧壁的风门开度/>，即。
在本实施例中，修正后的4个风门开度分别为：，，/>，/>。
从本实施例中可以看到，在上一个时间间隔内，对于进料量比较大的气化室1-2，控制方法会自动在下一个时间间隔内，减小风门开度，反之亦然。从而，修正各个气化室1-2的工艺和产能，使所有气化室1-2的气化工艺状态更均衡。
S10，排灰：对于任意第个气化室1-2，若满足判断条件：第/>个气化室1-2的存料量大于/>，即/>，则对第/>个气化室1-2进行排灰，具体通过第/>个炉排3-1的动作来实现，其中，/>为生成一次排灰量所需要的燃料数量。在本实施例中，/>设置为200KG。对于每个气化室1-2来说，相当于每进料200KG排一次灰，这样就可以实现排灰与进料的平衡。
返回步骤S5，进行新一轮的工艺状态控制。
所有实施例仅用于解释本发明，不能理解为对本发明的具体限制。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.一种轻质物料气化处理设备，其特征在于：包括多腔室炉体（1）、并联水冷进料缸（2）、并联炉排（3）、并联灰室（4）、燃气管道（5）和燃气风机（6）；
所述多腔室炉体（1）设置有集气室（1-1）和多个并行的气化室（1-2），集气室（1-1）位于气化室（1-2）上方并与各气化室（1-2）均连通，相邻气化室（1-2）之间通过耐火材料分隔开；
所述并联水冷进料缸（2）由多个水冷进料缸（2-1）构成，所述水冷进料缸（2-1）安装在气化室（1-2）的侧壁上端；
所述并联炉排（3）由多个炉排（3-1）构成，每个气化室（1-2）的底部均设置有多个可独立运行的炉排（3-1）；
所述并联灰室（4）由多个落灰室（4-1）构成，每个气化室（1-2）的下方均设置有落灰室（4-1），且落灰室（4-1）安装在炉排（3-1）下方，所述落灰室（4-1）侧壁设置有风门（4-2），所述并联灰室（4）的下方还设有集灰器（4-3），收集多个落灰室（4-1）内的灰渣并一起送出气化处理设备；
所述燃气管道（5）设置在多腔室炉体（1）上方并与集气室（1-1）连通，所述燃气风机（6）设置在燃气管道（5）远离集气室（1-1）的一端，所述燃气管道内设置有温度传感器（5-1）。
2.根据权利要求1所述的一种轻质物料气化处理设备，其特征在于：所述气化室（1-2）的炉膛采用上吸式固定床气化结构，四周由高温隔板或耐火砖墙体围砌，气化室的炉膛内设置有温度传感器（1-3）。
3.根据权利要求1所述的一种轻质物料气化处理设备，其特征在于：所述水冷进料缸（2-1）由水冷外缸体（2-2）、冷却活塞（2-3）、燃料仓（2-4）和动力推杆（2-5）构成；
所述水冷外缸体（2-2）为中空长筒结构，中部的上端设有开口，水冷外缸体（2-2）靠近气化室（1-2）的一侧设置有水冷夹套（2-7），水冷夹套（2-7）的下方设置有第一进水口（2-8），上方设置有第一出水口（2-9）；
所述冷却活塞（2-3）为中空长筒结构，冷却活塞（2-3）的外壁与水冷外缸体（2-2）的内壁相契合，可在水冷外缸体（2-2）内往复运动；
所述燃料仓（2-4）设置在水冷外缸体（2-2）上方，燃料仓（2-4）的底部与水冷外缸体（2-2）中部上端的开口相连通；
所述动力推杆（2-5）设置在水冷外缸体（2-2）远离气化室的一侧，与冷却活塞（2-3）相连且同轴布置，为冷却活塞（2-3）的往复运动提供动力。
4.根据权利要求3所述的一种轻质物料气化处理设备，其特征在于：所述冷却活塞（2-3）靠近气化室（1-2）一侧设置有水冷端面（2-10），水冷端面（2-10）靠近气化室的一侧上端设置有下刀刃（2-11），水冷端面（2-10）内侧的下方设置有第二进水口（2-12）、上方设置有第二出水口（2-13）；
所述燃料仓（2-4）的底部靠近气化室（1-2）的一侧设置有上刀刃（2-14），上刀刃（2-14）与下刀刃（2-11）相交错配合使用。
5.根据权利要求3所述的一种轻质物料气化处理设备，其特征在于：所述动力推杆（2-5）的行程满足/>，这里的/>为冷却活塞（2-3）的长度，/>为水冷夹套（2-7）的长度，/>为燃料仓（2-4）底部宽度。
6.根据权利要求3所述的一种轻质物料气化处理设备，其特征在于：所述水冷进料缸（2-1）还设置有落灰斗（2-6），落灰斗（2-6）设置在水冷外缸体（2-2）远离气化室（1-2）的一侧下方。
7.根据权利要求1所述的一种轻质物料气化处理设备，其特征在于：所述炉排（3-1）采用固定炉排、水冷推板炉排、链条炉排、往复炉排或旋转炉排中的一种。
8.一种根据权利要求1所述的轻质物料气化处理设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，设置工艺温度：工艺温度/>指燃气管道（5）内燃气的温度，为300℃~400℃之间；
S2，设置燃气风机流量：采用如下计算公式：/>，单位为m 3 /h；其中，/>为多腔室炉体（1）的负荷，单位为t/h；/>为多腔室炉体（1）所产燃气的热值，单位为；
S3，设置气化室参数：具体的包括三个参数，第一个参数是风门开度：初始时设置每个风门开度/>，其中/>，/>表示多腔室炉体（1）中并行气化室（1-2）的数量；第二个参数是时间间隔/>，即每间隔/>时间长度，调整一次风门开度；第三个参数是气化室（1-2）的存料量/>，初始时设置每个气化室（1-2）内的存料量/>；
S4，点火运行：按照上述的参数设置，再以常规上吸式固定床气化结构的方式进行点火；
S5，实测燃气温度：利用设置于燃气管道（5）内温度传感器（5-1），测得当前的燃气温度/>；
S6，实测气化室的炉膛温度：利用设置于气化室（1-2）炉膛内部的多个温度传感器（1-3），测得当前每个气化室（1-2）内的炉膛温度/>，其中/>；
S7，工艺状态判断：对于任意第个/>气化室（1-2），若满足判断条件，则对第/>个气化室（1-2）进行步骤S8；否则进行步骤S9；
S8，间歇式进料：第个气化室（1-2）进行间歇式进料；具体的，通过第/>个水冷进料缸（2-1）来实施，并更新第/>个气化室（1-2）内的存料量信息/>，其中/>表示第/>个水冷进料缸（2-1）的一次间歇进料量；
S9，气化室自均衡：在多腔室炉体（1）运行过程中，需要对每个气化室（1-2）的运行状态进行调整达到自均衡的目标；若当前时刻尚未超出上一个时间间隔/>，则进行步骤S10；否则，调整各个气化室的风门开度/>，优化每个气化室（1-2）的进风量，来平衡各个气化室（1-2）的负荷；
S10，排灰：对于任意第个气化室（1-2），若满足判断条件：第/>个气化室（1-2）的存料量大于/>，即/>，则对第/>个气化室（1-2）进行排灰，具体通过第/>个炉排（3-1）的动作来实现，其中，/>为生成一次排灰量所需要的燃料数量；
返回步骤S5，进行新一轮的工艺状态控制。
9.根据权利要求8中所述的轻质物料气化处理设备的控制方法，其特征在于：所述步骤S8的间歇式进料，包括如下步骤：
S8-1，备料阶段：动力推杆（2-5）收缩，带动冷却活塞（2-3）退出燃料仓（2-4）下部；燃料掉落到水冷外缸体（2-2）内，同时，冷却活塞（2-3）也会将部分燃料碎屑带入落灰斗（2-6）中；
S8-2，推料阶段：动力推杆（2-5）伸长，带动冷却活塞（2-3）向前运动，将燃料推入水冷夹套（2-7）中；
S8-3，切料阶段：动力推杆（2-5）继续伸长，水冷端面（2-10）与燃料仓（2-4）底部交错，将堵塞在缝隙的燃料切断，再将燃料推入气化室（1-2）炉膛内；
S8-4，封堵阶段：动力推杆（2-5）收缩，将水冷端面（2-10）停滞在水冷夹套（2-7）中部，并形成三个封堵：隔断气化室（1-2）炉膛内外高温、封堵空气通道和封堵燃料仓底部；
S8-5，记录进料信息：利用三元组表来记录进料信息，其中，/>表示当前时刻，这里也表示第/>个气化室（1-2）的进料时刻，/>表示第/>个水冷进料缸（2-1）的一次间歇进料量。
10.根据权利要求8中所述的轻质物料气化处理设备的控制方法，其特征在于：所述步骤S9的气化室自均衡，包括如下步骤：
S9-1，进料量计算：计算每一个气化室（1-2）在上一个时间间隔内的进料量/>，具体的，采用如下计算公式：/>，其中/>，/>为三元组表；
S9-2，均衡度计算：计算每一个气化室（1-2）在上一个时间间隔内的均衡度/>，采用如下计算公式：/>；
S9-3，风门开度计算：根据每一个气化室（1-2）的均衡度，确定其在下一个时间间隔/>内的风门开度的调整量/>，/>应满足如下约束方程，并通过该方式求解：
，
其中，为运算符正比于；且满足/>；
S9-4，实施自均衡；根据，修正每个落灰室（4-1）侧壁的风门开度/>，即/>，优化每个气化室（1-2）的进风量，从而在下一个时间间隔/>内，使所有气化室（1-2）的气化工艺状态更均衡。
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