CN207115094U - 一种热解炉自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热解炉自动控制系统，包括依次电连接的检测仪表、智能控制器和执行元件，其中，所述智能控制器包括依次电连接的数据输入模块、单片机和数据输出模块；所述检测仪表包括测温热电偶、压力传感器和流量传感器，所述执行元件包括加热管调功器、进出料螺旋变频器。本实用新型通过热解催化剂的流量、热解炉炉温、炉压等现场采集的参数实时控制热解炉的炉温、炉压，出入料速度和废旧电路板热解催化剂的喷入量，从而实现废旧电路板热解系统的智能控制。

Description

一种热解炉自动控制系统

技术领域

本实用新型总地涉及自动控制系统，具体涉及一种热解炉自动控制系统。

背景技术

随着电子产品更新换代的加快，导致产品的平均使用年限越来越短，进而使印刷电路板产量增加也越来越快。印刷电路板生产过程中产生的边角废料，和电子产品淘汰后的废旧电路板也越来越多。

其实，废旧电路板是一种危害与价值并存的有机板材，回收废旧电路板不仅是环境问题，也是资源问题。废旧电路板中的资源包括金属、含溴阻燃剂、二恶英、多氯联苯污染等，这些有价元素的丰度较自然界自然赋存的丰度高许多，因此，如何促进这些“二次资源”生态化，资源化利用是关系到环境容量及经济可持续发展的大问题。

目前，多采用热解技术处理废弃电路板，既可以回收金属成分，同时对于有机高分子聚合材料等非金属成分也可以得到有效的资源化回收，使其得到减量化、无害化和资源化处理，获取热能资源或化工产品，并实现污染控制。热解法的基本原理是在缺氧或无氧的条件下将废弃电路板加热至一定温度，使其中的有机物分解生成气体、液体(油)、固体(焦)并加以回收的过程。

现有废旧电路板热解控制技术不适应蓄热式燃气炉的废旧电路板热解系统，会造成废旧电路板热解不充分，甚至造成二次污染。

因此，有必要提出一种合理、有效的废旧电路板热解控制系统，以实现废旧电路板热解系统的智能控制，并使废旧电路板热解充分。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热解炉自动控制系统，以实现废旧电路板热解系统的智能控制，并使废旧电路板热解充分。

本实用新型提供了一种热解炉自动控制系统，所述自动控制系统包括依次电连接的检测仪表、智能控制器和执行元件，其中，所述智能控制器包括依次电连接的数据输入模块、单片机和数据输出模块；所述检测仪表包括测温热电偶、压力传感器和流量传感器，所述测温热电偶包括炉壁热电偶、炉膛热电偶，所述炉壁热电偶设于所述废旧电路板热解炉的内壁，所述炉膛热电偶设于所述废旧电路板热解炉的炉膛内；所述压力传感器包括炉膛压力传感器，所述炉膛压力传感器设于所述废旧电路板热解炉的炉膛内；所述流量传感器包括热解催化剂流量传感器，所述热解催化剂流量传感器设于所述废旧电路板热解炉的热解催化剂喷入口处；所述测温热电偶、压力传感器和流量传感器分别与所述智能控制器的数据输入模块电连接；所述执行元件包括加热管调功器、进出料螺旋变频器，所述加热管调功器的输入端连接所述智能控制器的数据输出模块，所述加热管调功器的输出端连接所述废旧电路板热解炉的加热辐射管；所述进出料螺旋变频器的输入端连接所述智能控制器的数据输出模块，所述进出料螺旋变频器的输出端连接所述废旧电路板热解炉的螺旋进出料器。

上述的自动控制系统，所述数据输入模块包括并列设置的数字信号输入模块和模拟信号输入模块；所述数据输出模块包括并列设置的数字信号输出模块和模拟信号输出模块。

上述的自动控制系统，所述压力传感器还包括中间过程管道压力传感器，所述中间过程管道压力传感器设于所述废旧电路板热解炉的反应区出气口与储气罐之间的中间过程管道上；所述中间过程管道压力传感器与所述智能控制器的数据输入模块电连接。

上述的自动控制系统，所述执行元件还包括气体切断阀门，所述气体切断阀门设于所述废旧电路板热解炉的输入气体通路上，所述气体切断阀门与所述智能控制器的数据输出模块电连接。

上述的自动控制系统，所述单片机为MCU模块，其上集成有以太网收发器、模数转换器和数模转换器，所述模数转换器与所述模拟信号输入模块电连接；所述数模转换器与所述模拟信号输出模块电连接；所述智能控制器还包括以太网通讯模块，所述以太网通讯模块与所述以太网收发器电连接。

上述的自动控制系统，所述智能控制器还包括上位机，所述上位机的输入端与所述以太网通讯模块电连接。

上述的自动控制系统，所述智能控制器还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述单片机电连接。

上述的自动控制系统，所述执行元件还包括蒸汽调节阀，所述蒸汽调节阀设于所述废旧电路板热解炉的输入蒸汽通路上，所述蒸汽调节阀与所述智能控制器的数据输出模块的数字信号输出模块电连接。

本实用新型的有益效果在于，此种热解炉自动控制系统，基于单片机开发的智能控制器通过热解催化剂的流量、热解炉炉温、炉压等现场采集的参数实时改变热解炉的炉温、炉压，出入料速度和废旧电路板热解催化剂的喷入量，从而实现废旧电路板热解系统的智能控制。

本系统既实现了系统控制的自动化，又提高了系统控制的精确度，同时保证了热解反应的有效性，保证了废旧电路板的充分热解，避免了二次污染的发生。

附图说明

图1为本实用新型实施例智能控制器的系统流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

下面结合图1的智能控制器的系统流程图对本系统的自动控制系统流程加以说明。

本实施例的热解炉自动控制系统，主要包括依次电连接的检测仪表、智能控制器和执行元件。检测仪表用于对热解炉的工艺参数进行实时检测，并将检测数据传输到智能控制器，智能控制器进一步可对执行热解的具体元件进行控制，以使热解充分，不产生二次污染。

其中，智能控制器又包括依次电连接的数据输入模块、单片机和数据输出模块。数据输入模块将采集的数据传送于单片机，单片机进行运算，并可通过数据输出模块对执行元件进一步控制。

所述检测仪表主要包括测温热电偶、压力传感器和流量传感器。

测温热电偶又主要包括炉壁热电偶、炉膛热电偶。其中，炉壁热电偶设于所述废旧电路板热解炉的内壁，用于检测热解炉炉壁附近的温度。炉膛热电偶设于所述废旧电路板热解炉的炉膛内，用于检测热解炉膛内的热解温度。压力传感器主要有炉膛压力传感器，炉膛压力传感器设于所述废旧电路板热解炉的炉膛内。所述流量传感器包括热解催化剂流量传感器，所述热解催化剂流量传感器设于所述废旧电路板热解炉的热解催化剂喷入口处，用于对热解催化剂的流量进行检测。

测温热电偶、压力传感器和流量传感器分别与所述智能控制器的数据输入模块电连接。

压力传感器具体还可包括中间过程管道压力传感器，所述中间过程管道压力传感器设于所述废旧电路板热解炉的反应区出气口与储气罐之间的中间过程管道上；所述中间过程管道压力传感器与所述智能控制器的数据输入模块电连接。

执行元件主要包括加热管调功器、进出料螺旋变频器。所述加热管调功器的输入端连接所述智能控制器的数据输出模块，所述加热管调功器的输出端连接所述废旧电路板热解炉的加热辐射管；所述进出料螺旋变频器的输入端连接所述智能控制器的数据输出模块，所述进出料螺旋变频器的输出端连接所述废旧电路板热解炉的螺旋进出料器。

进一步地，所述执行元件还可包括气体切断阀门，所述气体切断阀门设于所述废旧电路板热解炉的输入气体通路上，所述气体切断阀门与所述智能控制器的数据输出模块电连接。

进一步地，所述执行元件还可包括蒸汽调节阀，所述蒸汽调节阀设于所述废旧电路板热解炉的输入蒸汽通路上，所述蒸汽调节阀与所述智能控制器的数据输出模块的数字信号输出模块电连接。

本实用新型主要通过测量热解炉炉壁温度、炉内温度、炉膛压力等现场采集的参数，实时控制调功器进而实现对辐射管温度的控制，控制热解炉的温度，使热解效果到最佳状态，从而实现快速热解炉的自动控制工作。

如图1所示，本实施方式的智能控制器包括：MCU模块10(单片机)，电源模块13，数字信号输入模块11，数字信号输出模块15，模拟信号输入模块12，模拟信号输出模块14，数据存储模块16，以太网通讯模块17。

具体地，MCU模块10可使用STM32F107VCT6单片机，该单片机可自带以太网收发器103、模数转换器101、数模转换器102，以满足快速热解炉的控制功能需求，减少外围电路，降低成本。

所述数据输入模块包括并列设置的数字信号输入模块11和模拟信号输入模块12；所述数据输出模块包括并列设置的数字信号输出模块15和模拟信号输出模块14。所述模数转换器101与所述模拟信号输入模块12电连接；所述数模转换器102与所述模拟信号输出模块14电连接。所述智能控制器的以太网通讯模块17与所述以太网收发器103电连接。

其中，模拟信号输出模块14，可用于控制快速热解加热炉的加热管调功器、进出料螺旋变频器。

所述智能控制器还可包括上位机，所述上位机的输入端与所述以太网通讯模块电连接。

数据存储模块16，与所述单片机电连接，用于保存采集到的工艺参数。其可以保存一段时间的实时数据，并可通过以太网通讯模块17传送给上位机PC。如遇到通讯障碍时，智能控制器会在恢复正常通讯之后把漏发的数据补发到上位机PC。

上述系统中，所有检测仪表及执行元件均连接智能控制器，智能控制器通过程序控制现场执行元件及电机的运行，采集现场检测仪表的返回值，检测及记录相关数据以及报警，并可存储数据以备查询。进一步智能控制器还可把运行状态和采集的现场数据发送到上位机。

工作时，蓄热式辐射管加热启动时，智能控制器通过数字信号输入模块11和模拟信号输入模块12，采集炉壁测温热电偶、热解炉炉温、炉膛压力、阀门位置等现场参数，通过模拟量信号输出模块14实时改变调功器的输出功率实现辐射管温度的控制，进而控制热解炉的温度，调整热解反应到最佳状态，从而实现热解系统温度的自动控制。当遇有故障状态，智能控制器通过数字信号输出模块15控制气体切断阀门的换向操作，保证设备及人员安全。智能控制器将在数据存储模块16内保存72小时运行的实时数据，并通过以太网通讯模块17将数据传送给上位机PC。如遇到通讯障碍时，智能控制器会在恢复正常通讯之后把漏发的数据补发到上位机PC。

加热系统将热解反应区炉温加热至热解工艺要求的温度，满足热解炉投料运行条件，开始投料运行。首先，在加料斗内加入热解原料(废旧印制电路板)，开启氮气吹扫阀，同时启动进料斗上锁斗阀，间隔数秒，关闭氮气吹扫阀，同时关闭进料斗上锁斗阀，之后开启进料斗下锁斗阀，数秒，关闭进料斗下锁斗阀，出料斗锁斗阀间隔一定时间开启一定时间，如此往复，循环工作。

启动螺旋进料机，将原料推送至反应区内进行热解反应，原料被快速热解生成热解气及热解焦油，热解气从反应区出气口出去经过油气管道输出给储气罐进行储存，以备进一步利用。中间过程管道的压力传感器和测温热电偶将采集的数据传送给智能控制器，由程序处理加热管的温度，以防止管道中间温度下降造成管道结焦，阻塞管道。蒸汽调节阀根据物料输送速度，热解炉的温度以及管道蒸汽的温度随时调节蒸汽进量，以满足工艺要求。

热解炉采用电加热管作为加热源，将热解料隔绝空气加热快速热解，热解炉的温度控制对整个热解系统的热力分布的稳定至关重要。因此通过控制热解炉的电加热管的功率进而对热解炉的温度进行控制，根据热解炉的温度进而对热解炉进料量的控制，可以使热解炉内的废旧电路板充分热解，不产生二次污染。

与现有技术相比，本实施例根据快速热解需求开发，完全满足废旧电路板热解炉的检测和控制功能，成本低，并且体积小，安装维护灵活。

本实用新型可使用STM32F107VCT6单片机做为控制器主芯片，自带以太网收发器、模数转换器、数模转换器，满足了快速热解炉的控制功能需求，减少了外围电路，降低了成本。

进一步地，本实用新型的数据存储模块内可保存72小时运行实时数据，并可通过以太网通讯模块传送给上位机PC。如遇到通讯障碍时，智能控制器会在恢复正常通讯之后把漏发的数据补发到上位机PC。

本实用新型通过热解催化剂的流量、热解炉炉温、炉压等现场采集的参数实时控制热解炉的炉温、炉压，出入料速度和废旧电路板热解催化剂的喷入量，从而实现废旧电路板热解系统的智能控制。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种热解炉自动控制系统，所述自动控制系统包括依次电连接的检测仪表、智能控制器和执行元件，其中，

所述智能控制器包括依次电连接的数据输入模块、单片机和数据输出模块；

所述检测仪表包括测温热电偶、压力传感器和流量传感器，

所述测温热电偶包括炉壁热电偶、炉膛热电偶，所述炉壁热电偶设于废旧电路板热解炉的内壁，所述炉膛热电偶设于所述废旧电路板热解炉的炉膛内；

所述压力传感器包括炉膛压力传感器，所述炉膛压力传感器设于所述废旧电路板热解炉的炉膛内；

所述流量传感器包括热解催化剂流量传感器，所述热解催化剂流量传感器设于所述废旧电路板热解炉的热解催化剂喷入口处；

所述测温热电偶、压力传感器和流量传感器分别与所述智能控制器的数据输入模块电连接；

所述执行元件包括加热管调功器、进出料螺旋变频器，所述加热管调功器的输入端连接所述智能控制器的数据输出模块，所述加热管调功器的输出端连接所述废旧电路板热解炉的加热辐射管；

所述进出料螺旋变频器的输入端连接所述智能控制器的数据输出模块，所述进出料螺旋变频器的输出端连接所述废旧电路板热解炉的螺旋进出料器。

2.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述数据输入模块包括并列设置的数字信号输入模块和模拟信号输入模块；所述数据输出模块包括并列设置的数字信号输出模块和模拟信号输出模块。

3.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述压力传感器还包括中间过程管道压力传感器，所述中间过程管道压力传感器设于所述废旧电路板热解炉的反应区出气口与储气罐之间的中间过程管道上；所述中间过程管道压力传感器与所述智能控制器的数据输入模块电连接。

4.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述执行元件还包括气体切断阀门，所述气体切断阀门设于所述废旧电路板热解炉的输入气体通路上，所述气体切断阀门与所述智能控制器的数据输出模块电连接。

5.根据权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于，所述单片机为MCU模块，其上集成有以太网收发器、模数转换器和数模转换器，所述模数转换器与所述模拟信号输入模块电连接；所述数模转换器与所述模拟信号输出模块电连接；所述智能控制器还包括以太网通讯模块，所述以太网通讯模块与所述以太网收发器电连接。

6.根据权利要求5所述的自动控制系统，其特征在于，所述智能控制器还包括上位机，所述上位机的输入端与所述以太网通讯模块电连接。

7.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述智能控制器还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述单片机电连接。

8.根据权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于，所述执行元件还包括蒸汽调节阀，所述蒸汽调节阀设于所述废旧电路板热解炉的输入蒸汽通路上，所述蒸汽调节阀与所述智能控制器的数据输出模块的数字信号输出模块电连接。