[發(fā)明專利]一種活化爐的控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210059493.0
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114510097B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱傳強;張亮;謝興旺;茹晉波;孫亭亭;李渠
• 申請（專利權(quán)）人: 光大環(huán)境科技（中國）有限公司;光大環(huán)保技術(shù)研究院（南京）有限公司;光大環(huán)保技術(shù)研究院（深圳）有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;C01B32/39
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 陸燁

發(fā)明公開了一種活化爐的控制系統(tǒng)及控制方法，包括：溫度控制系統(tǒng)，速度控制系統(tǒng)，負(fù)壓控制系統(tǒng)，氧含量控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速傳感器，溫度變送器，氧含量傳感器，壓力傳感器和模糊PID解耦控制模塊；將炭化料從料倉輸送至活化爐入口處，溫度控制系統(tǒng)控制給料速度，從而控制活化爐內(nèi)的溫度，炭化料從活化爐入口通過爐內(nèi)的窯體轉(zhuǎn)動進(jìn)行造孔反應(yīng)，采用各個傳感器分別采集活化爐的轉(zhuǎn)速，溫度，氧含量以及負(fù)壓；并將采集到的數(shù)據(jù)分別傳送至模糊PID解耦控制模塊，所述模糊PID解耦控制模塊輸出各個控制系統(tǒng)的最終控制量；當(dāng)炭化料進(jìn)入活化爐尾端后，活化爐輸出活性炭成品。本發(fā)明提出的方法可以在不需要人工介入的情況下穩(wěn)定運行，效果良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于活性炭生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在倡導(dǎo)低碳綠色環(huán)保的環(huán)境下，生物質(zhì)能源的利用不斷被重視，其資源化和高值化利用途徑引起廣泛的關(guān)注。生物質(zhì)直燃耦合氣化制備活性炭技術(shù)作為生物質(zhì)能源高值化轉(zhuǎn)化的一條路徑，開始逐步推廣應(yīng)用。其中活化爐是生物質(zhì)直燃耦合氣化制備活性炭生產(chǎn)線中將炭化料活化成最終產(chǎn)品活性炭的關(guān)鍵設(shè)備。炭化料由活化爐進(jìn)料系統(tǒng)送入活化爐內(nèi)，與高溫蒸汽發(fā)生活化反應(yīng)，生成活性炭，活化所需熱量通過配風(fēng)與活化氣的燃燒反應(yīng)提供。根據(jù)活化過程，活化爐相關(guān)工藝參數(shù),如進(jìn)料穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)速、配風(fēng)量及溫度控制是決定活性炭品質(zhì)的決定性因素。以活化爐溫度為例，活化過程中溫度控制精度越高，炭化料活化效率越高，活性炭品質(zhì)越好。如果活化爐溫度過低，活性炭活化不完全，無法形成豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品質(zhì)量無法達(dá)標(biāo)；若活化爐溫度過高，活性炭易燒蝕，造成生產(chǎn)線產(chǎn)率降低，且煙氣量增大，煙溫升高，對引風(fēng)機造成損壞，長時間運行可能導(dǎo)致系統(tǒng)停車維修，帶來經(jīng)濟(jì)損失。因此提升活化爐的自動控制性能，在保證設(shè)備安全穩(wěn)定生產(chǎn)，確保系統(tǒng)連續(xù)運行，保證工藝的穩(wěn)定性中起到至關(guān)重要的作用。

活化爐的控制是典型的大慣性、大滯后、非線性、時變性復(fù)雜過程，很難用數(shù)學(xué)方法建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。目前的控制方法主要還停留在通過人工手動調(diào)節(jié)，由于人工手動調(diào)節(jié)操作隨意性大、工作強度大、效率低，生產(chǎn)質(zhì)量無法保證、燒失率高，并且還存在著很多安全隱患。

發(fā)明專利申請文件CN1559893公開了一種活性炭制備過程自動控制系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)計算機根據(jù)由檢測元件采集的炭化爐溫度、活化爐溫度、活化爐蒸汽流量工藝參數(shù)信號，并按照一定的程序，驅(qū)動炭化爐供風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門，活化爐電動調(diào)節(jié)閥、活化爐電動蒸汽閥、活化爐排料閥門、活化爐控制和煙道閘閥作相應(yīng)動作來實現(xiàn)炭化爐溫度、活化爐溫度、活化爐蒸汽流量、活化時間、加熱和冷卻兩個半爐相互轉(zhuǎn)換的自動控制。該方法介紹了控制系統(tǒng)的構(gòu)成，也介紹了算法，算法為簡單的回路控制，但沒有考慮到調(diào)節(jié)參數(shù)的相互影響，無法現(xiàn)實對相關(guān)參數(shù)的精確調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種活化爐的控制系統(tǒng)及控制方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種活化爐的控制系統(tǒng)，包括：溫度控制系統(tǒng)，速度控制系統(tǒng)，負(fù)壓控制系統(tǒng)，氧含量控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速傳感器，溫度變送器，氧含量傳感器，壓力傳感器和模糊PID解耦控制模塊；

進(jìn)料螺旋輸送裝置將炭化料從料倉輸送至活化爐入口處，給料的速率由溫度控制系統(tǒng)變頻調(diào)節(jié)，從而控制活化爐內(nèi)的溫度，活化爐轉(zhuǎn)窯裝置將炭化料從活化爐入口通過爐內(nèi)的窯體轉(zhuǎn)動移動至爐尾，在此過程中通入蒸汽進(jìn)行造孔反應(yīng)，同時采用轉(zhuǎn)速傳感器，溫度變送器，氧含量傳感器，壓力傳感器分別采集活化爐的轉(zhuǎn)速，活化爐內(nèi)的溫度，活化爐內(nèi)的氧含量以及活化爐內(nèi)的負(fù)壓；并將采集到的數(shù)據(jù)分別傳送至模糊PID解耦控制模塊，所述模糊PID解耦控制模塊輸出溫度控制系統(tǒng)的最終控制量，氧含量控制系統(tǒng)的最終控制量，負(fù)壓控制系統(tǒng)的最終控制量和速度控制系統(tǒng)的最終控制量，實現(xiàn)在活化過程中對活化爐的轉(zhuǎn)速，活化爐內(nèi)的溫度，負(fù)壓以及氧含量的調(diào)節(jié)；當(dāng)炭化料進(jìn)入活化爐尾端后，活化爐輸出活性炭成品。

進(jìn)一步的，所述溫度控制系統(tǒng)采用進(jìn)料螺旋輸送機，速度控制系統(tǒng)采用驅(qū)動電機，負(fù)壓控制系統(tǒng)采用引風(fēng)機，氧含量控制系統(tǒng)采用配風(fēng)風(fēng)機。