[发明专利]大功率微波热解生物质工业生产中烟气抽排的控制方法

说明书

一种大功率微波热解生物质工业生产中烟气抽排的控制方法，由炉腔压力、温度传感器，抽排口压力、温度传感器和热解烟气分离及收集系统入口端压力、温度传感器分别检测大功率微波热解生物质全过程各工况变化值的实时数据，各个检测点所测实时的压力及温度信号分别送到修正模块，控制模块进行计算，计算后所得的控制参数输入总控台，总控台根据恒压变流量控制原理，发出实时工况所需的抽排流量控制信号，操控真空泵抽排热解烟气。本发明克服了现有技术中热解烟气抽排的缺陷，提出了一种大功率微波热解生物质工业生产中热解烟气抽排的控制方法，实现了密闭炉腔内热解烟气抽排全过程各工况的自动和量化控制，运行安全可靠，节能高效，控制精准。

技术领域

本发明涉及一种利用大功率微波热解生物质工业生产中烟气抽排的控制方法。

背景技术

目前广泛使用且能连续地热解生物质的工业化生产装置主要为固定床、流化床、夹带流、多炉装置、旋转炉、旋转锥反应器、螺旋式热解反应器等，这类装置采用燃烧生物质或通过由外到内的热传导方式加热生物质，热能损失大；生物质原料预处理的能耗大且成本高；系统复杂，装备庞大，生产环境恶劣；仅能将生物质进行气化或者液化，产品单一，质量及后续利用率差；生物质资源的有效使用率大幅降低，经济效益也因此降低，大量排放残余物，不利于清洁生产和环境保护，这些因素都造成生物质资源利用、技术进步、市场化推广和应用举步维艰。

微波加热不需由表及里的热传导，而是通过微波在物料内部的能量耗散来直接加热物料，可有效地减少物料内部的温度梯度，同时，微波加热具有选择性加热、升温速率快、易于实现自动控制及可降低化学反应温度等特点及优势，故微波加热在工业上的应用日益广泛。目前微波加热设备主要集中在低温加热应用方面，如食品脱水处理、木材干燥、橡胶硫化等。微波高温加热是指利用微波能量将物料加热到至少300℃以上，并对物料进行烧结、合成、热解、改性或者热处理的一种技术。由于微波发生器的功率有限，高温微波反应器腔体体积和物料容量有限，加上大型化的微波屏蔽、炉腔透波与保温难以同时实现，故而无法使炉腔及其均温区大型化，只能进行炉腔尺寸和物料处理量较小的高温微波加热。

CN104357071A公开了一种利用微波催化热解生物质定向生产生物质炭、生物质油和生物质气的方法，CN105524662A公开“一种生物质微波热解气化制成合成气的方法”，该申请得到的产品仅为合成气，CN106221719A公开“一种利用生物质微波热解制备生物油的方法”，这些技术方案仍处于小型的实验研究阶段，生物质资源的综合利用不好，没有工业化生产的实践和应用，特别是对利用大功率微波（微波输出总功率200～4000KW）进行连续地、大规模地热解生物质，工业化生产中如何有效控制热解烟气的抽排并未涉及。

利用大功率微波热解生物质工业生产的过程中，由于微波场干扰，随着热解温度的升降以及生物质热解进度的变化，炉腔内均会持续产生压力、温度、组分不同，量级巨大的热解烟气。如沿用传统风机等抽排系统进行定量或不定量的强制抽排，因无法确定密闭炉腔内温度和压力变化而导致的烟气体积变化，势必而造成过度抽排或抽排不足，炉腔内压增高，炉腔热量损失，烟气流速过快，吸入过量空气都破坏炉腔内的反应氛围，生产工艺条件恶化甚至丧失；而对于生物质热解这样热解烟气的产出量、产出温度以及产出组分都没有规律可循的生产工艺，如不能合理有效地量化控制指标或控制参数，将无法建立可靠的自动化控制；这些都不利于烟气冷却和烟气组分的分离等后续工艺或装置无法正常工作、造成能耗增大以及最终尾气超标排空等不良后果。

发明内容