[發(fā)明專利]一種原位熱脫附系統(tǒng)加熱場(chǎng)地的多井綜合管控策略

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111072124.7
• 申請(qǐng)日: 2021-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN113787089B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊麗曼;葉聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B09C1/06
• 分類號(hào): B09C1/06;G05D23/30
• 代理公司: 北京快易權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11660
• 代理人: 趙秀英

本發(fā)明公開了一種原位熱脫附系統(tǒng)加熱場(chǎng)地的多井綜合管控策略，分為管理層和控制層兩層；管理層包括優(yōu)化系統(tǒng)，通過分析加熱場(chǎng)的熱濕遷移耦合模型，燃燒器、加熱井?dāng)?shù)學(xué)模型以及Matlab仿真，根據(jù)土壤不同升溫階段加熱井的位置、該加熱區(qū)域土壤溫度及含水率輸出加熱井期望出口溫度；控制層包括整個(gè)加熱場(chǎng)地以及加熱單元，對(duì)于每個(gè)加熱單元均包括兩個(gè)PID控制器、燃燒器以及加熱井，控制層使用串級(jí)控制方案控制燃燒器和加熱井出口溫度，外環(huán)PID控制器用于控制加熱井出口溫度，內(nèi)環(huán)PID用于控制燃燒器出口溫度。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能加熱，達(dá)到提高能源利用率、降低成本的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種原位熱脫附系統(tǒng)加熱場(chǎng)地的多井綜合管控策略。

背景技術(shù)

在原位熱脫附過程中，修復(fù)場(chǎng)地上會(huì)布置多個(gè)加熱井同時(shí)加熱，由于邊界的影響，不同區(qū)域的加熱需求是不同的，同時(shí)隨著土壤溫度和含水率的變化，同一區(qū)域不同時(shí)間的加熱需求也有不同，如果不考慮空間以及時(shí)間的變化，始終對(duì)不同的加熱井采取同樣的加熱策略進(jìn)行加熱，勢(shì)必會(huì)造成能源的浪費(fèi)，降低能源利用率。

現(xiàn)有技術(shù)中一部分側(cè)重原位熱脫附系統(tǒng)中加熱井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該部分通過分析加熱場(chǎng)地中土壤溫度的分布以及能量傳遞過程，根據(jù)加熱管在地下不同位置的溫度設(shè)計(jì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)，使得在加熱過程中能量得到最充分的利用，以提高修復(fù)效果、避免能源浪費(fèi)。另一部分側(cè)重加熱井填料的改進(jìn)及制備方法，該部通過使用改進(jìn)后的具有優(yōu)良導(dǎo)熱性能的填料以提高加熱井中的熱量傳遞效率。現(xiàn)有技術(shù)均是注重加熱井本身的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和填料能量傳遞效率提升，尚未有針對(duì)多加熱井的協(xié)同管控以節(jié)省加熱能源方面的技術(shù)提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供了一種原位熱脫附系統(tǒng)加熱場(chǎng)地的多井綜合管控策略，以解決上述問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

一種原位熱脫附系統(tǒng)加熱場(chǎng)地的多井綜合管控策略，管控策略分為管理層和控制層兩層；

管理層包括優(yōu)化系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)通過分析加熱場(chǎng)的熱濕遷移耦合模型，燃燒器、加熱井?dāng)?shù)學(xué)模型以及Matlab仿真，根據(jù)土壤不同升溫階段加熱井的位置、該加熱區(qū)域土壤溫度及含水率輸出加熱井期望出口溫度；

控制層包括整個(gè)加熱場(chǎng)地以及加熱單元，對(duì)于每個(gè)加熱單元均包括兩個(gè)PID控制器、燃燒器以及加熱井，控制層使用串級(jí)控制方案控制燃燒器和加熱井出口溫度，外環(huán)PID控制器用于控制加熱井出口溫度，內(nèi)環(huán)PID用于控制燃燒器出口溫度，串級(jí)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為天然氣管道閥門，串級(jí)控制通過控制該閥門開度以調(diào)節(jié)燃燒器出口溫度和加熱井出口溫度達(dá)到模糊系統(tǒng)的輸出溫度。

進(jìn)一步的，包括如下步驟：

S1，輸入項(xiàng)目工程要求、設(shè)備排列布置參數(shù)以及加熱場(chǎng)地的物性參數(shù)；

S2，根據(jù)加熱場(chǎng)熱濕遷移耦合模型，對(duì)燃燒器、加熱井傳熱分析，結(jié)合Matlab仿真，以離線的方式推導(dǎo)不同單元加熱井的位置、土壤溫度以及含水率下加熱井的期望出口溫度，用于在線優(yōu)化分析；

S3，每個(gè)加熱單元均使用串級(jí)控制，外環(huán)控制加熱井出口溫度，內(nèi)環(huán)控制燃燒器出口溫度，串級(jí)控制系統(tǒng)通過控制天然氣管道閥門開度實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱井出口溫度的控制；

S4，通過比例控制方法實(shí)現(xiàn)空氣流量控制，實(shí)時(shí)調(diào)整適量的天然氣和空氣在燃燒器中混合燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔膺M(jìn)入加熱井并流出最終實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的節(jié)能加熱。