生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统，包括PLC控制系统、进料阀门控制器、气化剂进气阀门控制器、气化炉温度传感器、气化炉压力传感器、气体浓度传感器、生物质燃气进气阀门控制器、灰渣位置传感器、排灰渣控制器、生物质燃气出气阀门控制器、蒸汽压力表、蒸汽流量计；基于生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统，本发明专利技术还公开了一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制方法。本发明专利技术具有安全可靠、自动化程度高、工作效率高、能源节约等有益效果。

Steam control system and method of biomass gasifier combined boiler

【技术实现步骤摘要】
生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统及方法
本专利技术涉及一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统及方法。
技术介绍
近年来，随着化石能源储量的减少和环境污染的急剧变化，寻找能够替代化石能源等一次性能源的新型可再生能源迫在眉睫。生物质是地球上最丰富的可再生资源，其有效利用对于改善环境、部分替代化石能源和生态可持续发展具有重要意义。生物质气化是一种发展潜力巨大的生物质能源利用技术，利用生物质能的上吸式气化炉、下吸式气化炉以及循环流化床气化炉等在发电、供热及烘干等应用方面得到了快速发展。生物质气化炉联合锅炉是指采用生物质气化炉产生的生物质燃气替代传统锅炉的化石原料，进行蒸汽生产的联合装置。在现有生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽方面，针对生产自动化控制方面研究较少，尤其是面向工业应用的相关控制技术不成熟。生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽系统涉及生物质原材料进料量、气化炉温度控制、气化剂供应、生物质燃气出气、蒸汽压力、蒸汽流量等多项影响因素，其变化直接影响到整个系统的运行，现有技术不同程度存在相关技术参数难以控制、气化系统及蒸汽生产系统难以可靠运行、生物质原料利用效率低等缺陷。现有技术公开了一项专利号为ZL201820224970.3、专利名称为一种生物质裂解气化炉的技术专利，该技术方案应用到锅炉生产蒸汽时同样存在上述问题。另外，现有生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽实践中，通常由工作人员根据实时蒸汽生产数量或压力数据进行进料量、气化剂供应量等的粗放式调整，从而达到控制蒸汽生产的效果，这一控制通常具有滞后性，存在控制精度低、能源浪费和生产安全风险。因此，需要寻找一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统及方法，通过对控制系统的合理控制和控制方法的优化完善，满足连续不间断运行的蒸汽生产需要，降低蒸汽生产成本，提高蒸汽生产安全性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统及方法，其目的旨在克服上述现有技术的缺陷。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统，包括PLC控制系统、进料阀门控制器、气化剂进气阀门控制器、气化炉温度传感器、气化炉压力传感器、气体浓度传感器、生物质燃气进气阀门控制器、灰渣位置传感器、排灰渣控制器、生物质燃气出气阀门控制器、蒸汽压力表、蒸汽流量计；所述PLC控制系统包括设置在生物质气化炉内并连接所有控制器、传感器、压力表、流量计的信号传输系统，以及设置在生物质气化炉外的数据处理器和人机交互操作面板，所述PLC控制系统能够实现对所有传感器、压力表、流量计的数据收集、接收和处理，并可实现向所有控制器发送控制指令并控制所有控制器工作的功能；所述进料阀门控制器设置于生物质气化炉进料口，接收PLC控制系统的指令控制生物质原料进料速度；所述气化剂进气阀门控制器设置于生物质气化炉进气口，接收PLC控制系统的指令控制参与气化反应的气化剂进量；所述气化炉温度传感器安装在气化炉内裂解段，采集温度数据发送至PLC控制系统；所述气化炉压力传感器设置于生物质气化炉内，采集气化炉压力值发送至PLC控制系统；所述气体浓度传感器设置于生物质气化炉出气口，采集生物质燃气浓度数据发送至PLC控制系统；所述生物质燃气进气阀门控制器设置于生物质燃气回用管道，所述生物质燃气回用管道为连接生物质燃气出气口和设置于生物质气化炉裂解段的生物质燃气进气口的管道，所述生物质燃气进气阀门控制器接收PLC控制系统指令控制生物质燃气进气量；所述灰渣位置传感器和所述排灰渣控制器设置于生物质气化炉炉内下部，PLC控制系统接收灰渣位置传感器数据并发送控制指令到排灰渣控制器进而控制排灰渣；所述生物质燃气出气阀门控制器设置于生物质气化炉出气口，接收PLC控制系统的指令控制生物质燃气排出量；所述蒸汽压力表设置于蒸汽锅炉蒸汽出口，实时获取蒸汽压力数据并发送至PLC控制系统；所述蒸汽流量计设置于蒸汽锅炉蒸汽出口管道，实时获取蒸汽流量数据并发送至PLC控制系统。在前述生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统的基础上，本专利技术还提供了一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制方法，包括如下步骤：步骤A：根据蒸汽用户用汽工序实际需求，确定蒸汽压力值X、蒸汽流量值Y、灰渣位置数据H，将X、Y、H的数值输入PLC控制系统人机交互操作面板，PLC控制系统数据处理器根据生物质气化炉额定功率、蒸汽锅炉额定功率、蒸汽压力值X、蒸汽流量值Y计算得出生物质原材料进料量A、气化剂用量B、生物质燃气浓度C、生物质燃气出气量D、气化炉温度数值E、气化炉压力数据F；步骤B：PLC控制系统根据蒸汽压力值X和蒸汽流量值Y，自动计算得出生物质原材料进料量A和气化剂用量B，向进料阀门控制器、气化剂进气阀门控制器发送控制指令，进而控制生物质原材料进料量A和气化剂用量B；步骤C：PLC控制系统首次收集蒸汽压力表实时数据X1和蒸汽流量计的实时数据Y1，对比蒸汽压力表实时数据X1和蒸汽流量计实时数据Y1与预定蒸汽压力值X、预定蒸汽流量值Y；当蒸汽压力表实时数值X1小于X或蒸汽流量计实时数值Y1小于Y时，进入下述步骤：步骤1：PLC控制系统根据气体浓度传感器反馈的生物质燃气浓度实时数据C1和生物质燃气出气阀门控制器反馈的生物质燃气出气量实时数据D1，判断生物质燃气浓度实时数据是否达到预定数值C和生物质燃气出气量数据是否达到预定数值D；步骤2：当所述生物质燃气浓度实时数据C1未达到预期数值C,所述生物质燃气出气量实时数据D1未达到预定数值D，PLC控制系统收集气化炉温度传感器温度数值E1和气化炉压力传感器压力数值F1，判断气化炉温度数值是否达到预定数值E,判断气化炉压力数值是否达到预定数值F；步骤3：当所述气化炉温度E1未达到预定数值E,所述气化炉压力数值F1未达到预定数值F，PLC控制系统向生物质燃气进气阀门控制器发送控制指令，控制生物质燃气进入气化炉裂解段燃烧，提高气化炉裂解段温度到E，同时向生物质燃气出气阀门控制器发送控制指令提高生物质燃气出气量D1使其达到或接近生物质燃气出气量预定数据D，保证后端锅炉蒸汽生产需求；当蒸汽压力表实时数值X1大于X或蒸汽流量计实时数值Y1大于Y时，进入下述步骤：步骤(1)：PLC控制系统根据气体浓度传感器反馈的生物质燃气浓度数据C1和生物质燃气出气阀门控制器反馈的生物质燃气出气量数据D1，判断生物质燃气浓度数据是否达到预定数值C和生物质燃气出气量数据是否达到预定数值D；步骤(2)：当所述生物质燃气浓度数据C1超过预期数值C,所述生物质燃气出气量数据D1超过预定数值D，PLC控制系统收集气化炉温度传感器温度数值E1和气化炉压力传感器压力数值F1，判断气化炉温度数值是否达到预定数值E,判断气化炉压力数值是否达到预定数值F；步骤(3)：当所述气化炉温度E1超过预定数值E,所述气化炉压力数值F1超过预定数值F，PLC控制系统向生物质燃气进气阀门控制器发送控制指令，停止生物质燃气进入气化炉，降低气化炉裂解段温度到E，同时向生物质燃气出气阀门控制器发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统，包括PLC控制系统、进料阀门控制器、气化剂进气阀门控制器、气化炉温度传感器、气化炉压力传感器、气体浓度传感器、生物质燃气进气阀门控制器、灰渣位置传感器、排灰渣控制器、生物质燃气出气阀门控制器、蒸汽压力表、蒸汽流量计；所述PLC控制系统包括设置在生物质气化炉内并连接所有控制器、传感器、压力表、流量计的信号传输系统，以及设置在生物质气化炉外的数据处理器和人机交互操作面板，所述PLC控制系统能够实现对所有传感器、压力表、流量计的数据收集、接收和处理，并可实现向所有控制器发送控制指令并控制所有控制器工作的功能；所述进料阀门控制器设置于生物质气化炉进料口，接收PLC控制系统的指令控制生物质原料进料速度；所述气化剂进气阀门控制器设置于生物质气化炉进气口，接收PLC控制系统的指令控制参与气化反应的气化剂进量；所述气化炉温度传感器安装在气化炉内裂解段，采集温度数据发送至PLC控制系统；所述气化炉压力传感器设置于生物质气化炉内，采集气化炉压力值发送至PLC控制系统；所述气体浓度传感器设置于生物质气化炉出气口，采集生物质燃气浓度数据发送至PLC控制系统；所述生物质燃气进气阀门控制器设置于生物质燃气回用管道，所述生物质燃气回用管道为连接生物质燃气出气口和设置于生物质气化炉裂解段的生物质燃气进气口的管道，所述生物质燃气进气阀门控制器接收PLC控制系统指令控制生物质燃气进气量；所述灰渣位置传感器和所述排灰渣控制器设置于生物质气化炉炉内下部，PLC控制系统接收灰渣位置传感器数据并发送控制指令到排灰渣控制器进而控制排灰渣；所述生物质燃气出气阀门控制器设置于生物质气化炉出气口，接收PLC控制系统的指令控制生物质燃气排出量；所述蒸汽压力表设置于蒸汽锅炉蒸汽出口，实时获取蒸汽压力数据并发送至PLC控制系统；所述蒸汽流量计设置于蒸汽锅炉蒸汽出口管道，实时获取蒸汽流量数据并发送至PLC控制系统。/n...

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统，包括PLC控制系统、进料阀门控制器、气化剂进气阀门控制器、气化炉温度传感器、气化炉压力传感器、气体浓度传感器、生物质燃气进气阀门控制器、灰渣位置传感器、排灰渣控制器、生物质燃气出气阀门控制器、蒸汽压力表、蒸汽流量计；所述PLC控制系统包括设置在生物质气化炉内并连接所有控制器、传感器、压力表、流量计的信号传输系统，以及设置在生物质气化炉外的数据处理器和人机交互操作面板，所述PLC控制系统能够实现对所有传感器、压力表、流量计的数据收集、接收和处理，并可实现向所有控制器发送控制指令并控制所有控制器工作的功能；所述进料阀门控制器设置于生物质气化炉进料口，接收PLC控制系统的指令控制生物质原料进料速度；所述气化剂进气阀门控制器设置于生物质气化炉进气口，接收PLC控制系统的指令控制参与气化反应的气化剂进量；所述气化炉温度传感器安装在气化炉内裂解段，采集温度数据发送至PLC控制系统；所述气化炉压力传感器设置于生物质气化炉内，采集气化炉压力值发送至PLC控制系统；所述气体浓度传感器设置于生物质气化炉出气口，采集生物质燃气浓度数据发送至PLC控制系统；所述生物质燃气进气阀门控制器设置于生物质燃气回用管道，所述生物质燃气回用管道为连接生物质燃气出气口和设置于生物质气化炉裂解段的生物质燃气进气口的管道，所述生物质燃气进气阀门控制器接收PLC控制系统指令控制生物质燃气进气量；所述灰渣位置传感器和所述排灰渣控制器设置于生物质气化炉炉内下部，PLC控制系统接收灰渣位置传感器数据并发送控制指令到排灰渣控制器进而控制排灰渣；所述生物质燃气出气阀门控制器设置于生物质气化炉出气口，接收PLC控制系统的指令控制生物质燃气排出量；所述蒸汽压力表设置于蒸汽锅炉蒸汽出口，实时获取蒸汽压力数据并发送至PLC控制系统；所述蒸汽流量计设置于蒸汽锅炉蒸汽出口管道，实时获取蒸汽流量数据并发送至PLC控制系统。


2.一种生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制方法，其基于权利要求1所述的生物质气化炉联合锅炉生产蒸汽控制系统，包括如下步骤：
步骤A：根据蒸汽用户用汽工序实际需求，确定蒸汽压力值X、蒸汽流量值Y、灰渣位置数据H，将X、Y、H的数值输入PLC控制系统人机交互操作面板，PLC控制系统数据处理器根据生物质气化炉额定功率、蒸汽锅炉额定功率、蒸汽压力值X、蒸汽流量值Y计算得出生物质原材料进料量A、气化剂用量B、生物质燃气浓度C、生物质燃气出气量D、气化炉温度数值E、气化炉压力数据F；
步骤B：PLC控制系统根据蒸汽压力值X和蒸汽流量值Y，自动计算得出生物质原材料进料量A和气化剂用量B，向进料阀门控制器、气化剂进气阀门控制器发送控制指令，进而控制生物质原材料进料量A和气化剂用量B；
步骤C：PLC控制系统首次收集蒸汽压力表实时数据X1和蒸汽流量计的实时数据Y1，对比蒸汽压力表实时数据X1和蒸汽流量计实时数据Y1与预定蒸汽压力值X、预定蒸汽流量值Y；
当蒸汽压力表...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊齐，刘开湘，
申请(专利权)人：长沙万利节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43