一种废旧高分子物料裂解加热功率控制方法技术

本发明专利技术涉及一种废旧高分子物料裂解加热功率控制方法，涉及废旧高分子物料从环境温度开始加热直至废旧高分子物料全部裂解为气态产物的加热功率过程控制方法，具体涉及物料熔化阶段、挥发份析出阶段和残炭生成阶段的这三个阶段加热功率控制。本发明专利技术适用于以废旧高分子物料裂解制油和制气为目的生产工艺过程。通过废旧高分子物料在裂解的全过程中精确控制热源功率，从而提供废旧高分子物料裂解过程在各阶段所需的最适宜热量；能够同时防止加热超温结焦和物料裂解不充分。加入裂解装置的原始废旧高分子物料可为单一种类的废旧高分子物料也可为多种类型废旧高分子物料的混合物。可适用的加热方式包括电加热，热风加热，热烟气加热或导热油加热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固体废弃物处理，具体涉及废旧高分子物料处理，尤其涉及。
技术介绍
废弃物处理厂商可采用多种工业处理方式对废旧高分子物料进行处理，包括焚烧、填埋和裂解等。其中，采用加热裂解方式能得到多种类型的油气产物。为提高经济效益，得到更多所需的油气产物，裂解生产工艺需要采用多种过程自动控制方法，包括加热功率控制，裂解温度控制，压力控制和执行机构控制等。在生产过程中，加热功率控制方法需要满足废旧高分子物料的裂解规律才能更快处理物料，得到更多所需产物，节约加热能源并防止超温结焦。例如1)当物料为多种混合比例难以预知的PE、PP和PVC组分的混合废旧高分子物料时，按照预设加热控制方案无法保证裂解规律不同的组分都能充分裂解。如 果能根据物料裂解状态实时调整加热功率，则可保证物料的所有组分都能充分裂解。而且加热功率能根据物料的实时裂解状态调节有利于根据需要提高特定产物的产率并节约加热能源。2)当加热功率符合物料的实时裂解状态时，还可根据不同组分的裂解特性分阶段处理。如废旧高分子物料中PVC组分在第一吸热峰值所在温度区间会裂解释放大量CL—1离子。当此阶段的加热功率可根据PVC的实时裂解状态进行调整时，可保持释放CL—1离子最强烈的裂解反应温度并且在该阶段结束时及时进入下一阶段的加热功率控制策略。为了保证在生产中废旧高分子物料裂解反应过程安全有效运行，需要对裂解反应装置进行加热功率控制。现有技术中，功率控制的常用方法是根据某种预设的升温曲线进行加热功率控制。由于裂解处理的废旧高分子物料组分品种复杂，混合比例难以预知，进入裂解装置后，按照预设升温曲线，实际物料加热过程中预设温度区间的停留时间和预设升温速率无法保证未知数量的各种组分都能按照设定工况充分裂解。可能会出现某些组分的废旧高分子物料未能在设定的加热时间能完全裂解，而其他组分的废旧高分子物料已经加热过快而结焦。例如1)在废旧高分子物料裂解生产工艺，需根据特定的废旧高分子物料组分比例而设计某种预设控制升温曲线。比如当物料温度达到380°c时需要保持该温度水平20分钟。而物料的实际组分比例与特定的组分比例有所偏差时，则15分钟可能已经使得某种组分充分反应，而预设的20分钟时间过长。但是根据温度而提供加热功率的控制方法，无法实时进行灵活调整。这样会增加生产过程的时间并浪费能量。2)按照预设温度控制曲线控制加热功率的方法，当裂解装置内出现温度加热不均匀时，可能出现局部加热段出现过热结焦，而加热功率仍然维持很大。此时若不及时采取措施降低结焦处加热功率，则很容易恶化裂解反应状况，扩大结焦面积。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，本专利技术方法能根据实时获得的废旧高分子物料裂解过程各阶段物料表面形貌参数变化状况进行相应的功率调节。本专利技术所述的加热功率控制方法要解决现有技术中废旧高分子物料裂解处理的过程控制方法中加热功率控制无法根据物料实际裂解状况进行实时调整的技术问题。本专利技术的这种加热功率控制方法是应用于一个在裂解加热装置中进行废旧高分子物料裂解全过程的控制系统中。该过程控制系统的控制对象是废旧高分子物料，控制目标是实现物料裂解过程耗时短，物料裂解充分，裂解产物的产率符合预期目标等。其中，力口热功率控制是实现整个控制系统目标的必要组成部分。本专利技术提出的废旧高分子物料裂解加热功率控制方法，具体步骤如下 (1)在废旧高分子物料裂 解装置壁面上布置观察窗。观察窗的实际位置可根据具体裂解装置的布置地点和裂解装置大小来设定； (2)安装温度测量装置并进行裂解装置内的温度采集，以第一频率进行温度采集，频率为I次/秒； (3)采用高速摄像机在观察窗外拍摄裂解装置内物料表面形貌变化过程的彩色录像； (4)对步骤(3)中获得的录像文件以η帧/秒的采样速率进行采集，得到物料形貌变化过程的原始图像序列； (5)对原始图像序列中的每张图像按照时间先后顺序进行编号Pl· · *Pk，k为序列的长度，然后将图像序列传输到图像存储器； (6)对图像存储器上的图像序列中的每张图像进行数字图像处理，包括图像区域剪裁、图像效果增强和图像对象特征识别； (7)基于上述数字图像处理结果，按照第二频率进行结焦区域总像素值，BR(BubbleRatio，泡率)和DBR (Differential Bubble Ratio，泡率时间导数值)参数值统计，以时间为横坐标，参数值为纵坐标，获取2个实时趋势曲线废旧高分子物料裂解过程的BR随时间变化曲线和DBR随时间变化的曲线；其中，BR参数的含义是在某张图像中，气泡的总像素面积占全部有效图像像素面积的比值，DBR参数的含义是单位时间内BR参数值的变化量，也就是BR参数随时间变化的导数； (8)根据步骤(7)获得的BR随时间变化曲线和DBR随时间变化的曲线，根据裂解装置内温度T小于设定温度之间的关系，泡率BR值达到与设定值之间的关系，DBR与设定值之间的关系，进行裂解装置的加热功率控制 (9)若检测到物料结焦面积超过预设警报值，则应立即触发报警装置，并采用相应的故障控制措施进行相应的报警处理；若未超过预设警报值，则结束。本专利技术中，步骤⑶中涉及的加热功率控制具体为 (a)当裂解装置内温度T小于设定温度Tsetl时，按照裂解装置的100%全功率加热。(b)当裂解装置内温度T达到Tsetl值后，调整加热功率，使裂解装置内温度T的升温速度为预设值DT1 ;DI\的范围是5°C /分钟一 35°C /分钟。(c)当泡率BR值达到设定值BR1,且DBR ( DBR1时，调整加热功率值，使裂解装置内温度T的升温速度为预设值DT2。BR1的范围是9% - 15% ；DBR1的范围是O. 001%/秒一3%/秒；DT2的范围是3°C /分钟一 9°C /分钟。(d)当泡率BR值达到设定值BR2，且DBR ( DBR2时，调整加热功率值，保持当前裂解装置内温度T不变。BR2的范围是1% - 5% ；DBR2的范围是O. 001%/秒一 O. 8%/秒。(e)当BR值彡BR3，且DBR彡DBR3时，调整加热功率值，使裂解装置内温度T的升温速度为预设值DT3。BR3的范围是12% - 30% ；DBR3的范围是O. 5%/秒一 2. 0%/秒。DT3的范围是5°C /分钟一 15°C /分钟。(f)当BR值≥BR4，且DBR ≤ DBR4时，调整加热功率值，保持当前裂解装置内温度T不变。BR4的范围是16% - 30% ；DBR4的范围是O. 001%/秒一O. 8%/秒。(g)当BR值≤BR5，且DBR ≤ DBR5时，调整加热功率值，使裂解装置内温度T的升温速度为预设值DT5。BR5的范围是0% - 5% ；DBR5的范围是O. 8%/秒一2. 0%/秒，DT5的范围是15°C /分钟一 30°C /分钟。(h)当BR值≥BR6，且DBR ≤DBR6时，调整加热功率值，保持当前裂解装置内温度T不变。BR6的范围是16% - 30% ；DBR6的范围是O. 8%/秒一2. 0%/秒。⑴当BR值≤BR7，且DBR ≤ DBR7时，调整加热功率值，保持裂解装置内温度彡预设温度值Tset2值。BR7的范围是0% — 2% ；DBR7的范围是O. 0001%/秒一 O. 1%/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧高分子物料裂解加热功率控制方法，其特征在于具体步骤如下 (1)在废旧高分子物料裂解装置壁面上布置观察窗；观察窗的实际位置可根据具体裂解装置的布置地点和裂解装置大小来设定； (2)安装温度测量装置并进行裂解装置内的温度采集，以第一频率进行温度采集，频率为I次/秒； (3)采用高速摄像机在观察窗外拍摄裂解装置内物料表面形貌变化过程的彩色录像； (4)对步骤(3)中获得的录像文件以η帧/秒的采样速率进行采集，得到物料形貌变化过程的原始图像序列； (5)对原始图像序列中的每张图像按照时间先后顺序进行编号Pl· · *Pk，k为序列的长度，然后将图像序列传输到图像存储器； (6)对图像存储器上的图像序列中的每张图像进行数字图像处理，包括图像区域剪裁、图像效果增强和图像对象特征识别； (7)基于上述数字图像处理结果，按照第二频率进行结焦区域总像素值，泡率BR和泡率时间导数值DBR参数值统计，以时间为横坐标，参数值为纵坐标，获取2个实时趋势曲线废旧高分子物料裂解过程的BR随时间变化曲线和DBR随时间变化的曲线； (8)根据步骤(7)获得的BR随时间变化曲线和DBR随时间变化的曲线，根据裂解装置内温度T小于设定温度之间的关系，泡率BR值达到与设定值之间的关系，DBR与设定值之间的关系，进行裂解装置的加热功率控制 (9)若检测到物料结焦面积超过预设警报值，则应立即触发报警装置，并采用相应的故障控制措施进行相应的报警处理；若未超过预设警报值，则结束。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤(8)中涉及的加热功率控制具体为 (a)当裂解装置内温度T小于设定温度Tsetl时，按照裂解装置的100%全功率加热； (b)当裂解装置内温度T达到Tsetl值后，调整加热功率，使裂解装置内温度T的升温速度为预设值DT1 ;DI\的范围是5°C /分钟一 35°C /分钟； (c)当泡率BR值达到设定值BR1，且DBR≤DBR1时，调整加热功率值，使裂解装置内温度T的升温速度为预设值DT2 ^R1的范围是9% - 15% ^BR1的范围是O. 001%/秒一 3%/秒；DT2的范围是3°C /分钟一 9°C /分钟； (d)当泡率BR值达到设定值BR2,且DBR≤DBR2时，调整加热功率值，保持当前裂解装置内温度T不变；BR2的范围是1% - 5% ；DBR2的范围是O. 001%/秒一 O. 8%/秒； (e)当BR值≥BR3,且DBR≥DBR3时，调整加热功率值，使裂解装置内温度T的升温速度为预设值DT3 ；BR3的范围是12% - 30% ；DBR3的范围是O. 5%/秒一2. 0%/秒；DT3的范围是5°C /分钟一 15°C /分钟； (f)当BR值≥BR4，且DBR≤ DBR4时，调整加热功率值，保持当前裂解装置内温度T不变；BR4的范围是16% — 30% ；DBR4的范围是O. 001%/秒一 O. 8%/秒； (g)当BR值≤BR5,且DBR≤DBR5时，调整加热功率值，使裂解装置内温度T的升温速度为预设值DT5 ；BR5的范围是0% — 5% ；DBR5的范围是O. 8%/秒一2. 0%/秒，DT5的范围是15。。/分钟一 300C /分钟； (h)当BR值≥BR6，且DBR≤ DBR6时，调整加热功率值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，陈德珍，马晓波，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：