基于HLC的高溫空氣發(fā)生器控制方案

1 簡介

　　生物質(zhì)高溫空氣氣化技術(shù)是燃料利用和能源供應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)高新技術(shù)，對提高資源利用率、緩解能源危機(jī)和改善環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。高溫空氣發(fā)生器是生物質(zhì)高溫空氣氣化技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其主要功能是產(chǎn)生溫度為800-1500℃的空氣。四通閥的周期切換是高溫空氣發(fā)生器正常工作的關(guān)鍵，本文介紹采用可編程序控制器(HLC)實(shí)現(xiàn)四通閥周期切換的控制方案。

　　2 高溫空氣發(fā)生器的組成及工作原理

　　高溫空氣發(fā)生器是獲得高溫空氣的關(guān)鍵設(shè)備，其關(guān)鍵技術(shù)在于采用了一對蜂窩陶瓷蓄熱體，該蓄熱體具有比表面積大、傳熱性能好、阻力小、能實(shí)現(xiàn)極限余熱回收等特點(diǎn)，是一種緊湊的高效換熱器。高溫空氣發(fā)生器主要由燃燒室、燃燒器、蓄熱室、四通閥、鼓風(fēng)機(jī)及排煙機(jī)組成，其中燃燒室、燃燒器、蓄熱室各兩個(gè)，呈左右對稱布置。高溫空氣發(fā)生器工作原理如圖1所示。

　　高溫空氣發(fā)生器工作時(shí)，燃料在A側(cè)燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生1300℃左右的高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔馔ㄟ^蓄熱室時(shí)，與蜂窩陶瓷蓄熱體進(jìn)行熱交換，蓄熱體被加熱，煙氣則冷卻到120℃左右經(jīng)四通閥排人大氣中;與此同時(shí)，常溫空氣經(jīng)四通閥后進(jìn)入B側(cè)的蓄熱室，吸收蓄熱室內(nèi)高溫蓄熱體中的熱量，迅速升溫到1000℃以上，加熱后的高溫空氣分成兩部分，其中大部分輸入到卵石床氣化器中作氣化劑，另一部分用于A側(cè)燃燒室燃?xì)獾娜紵＝?jīng)過一段時(shí)間后進(jìn)行切換，B側(cè)燃燒，A側(cè)產(chǎn)生高溫空氣，切換周期為15～30s。通過這種交替運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)極限余熱回收和燃燒空氣的高溫預(yù)熱。

　　3 控制方案

　　四通閥的周期切換是高溫空氣發(fā)生器正常工作的關(guān)鍵，四通閥的切換采用齒輪齒條擺動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)，由壓縮空氣推動(dòng)氣缸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，使四通閥在 1-1，2-2位置之間進(jìn)行切換，壓縮空氣則由電磁閥S1進(jìn)行控制;A，B兩側(cè)燒嘴燃?xì)夂涂諝庥呻姶砰yS2-S5進(jìn)行控制，其控制系統(tǒng)如圖1所示。

　　3.1 控制要求

　　根據(jù)工藝要求，四通閥切換的同時(shí)，要求A，B兩側(cè)的燒嘴燃?xì)夂涂諝馔角袚Q，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，四通閥在1-1位置時(shí)，A側(cè)燃燒，B側(cè)產(chǎn)生高溫空氣;為了保證高溫空氣清潔，盡可以能減少空氣中含煙量，燃?xì)忾y應(yīng)先關(guān)閉，四通閥切換的同時(shí)另一側(cè)點(diǎn)火燃燒;因此，設(shè)計(jì)燃料閥供氣時(shí)間為28s，四通閥的切換時(shí)間為 30s。A側(cè)燒嘴28s后關(guān)閉，2s后四通閥切換到2-2位置，B側(cè)開始燃燒，A側(cè)產(chǎn)生高溫空氣;B側(cè)燒嘴28s后關(guān)閉，2s后四通閥切換到1-1位置，A側(cè)開始燃燒，并重復(fù)上述過程，四通閥和燃料閥切換工作時(shí)序如圖2所示。

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