炭气联产气化炉测量控制系统的设计

摘要

目前生物质能作为一种可再生能源引起世界各国广泛关注，其开发利用成为竞相研究的方向。而在开发利用方面，武汉海德新能源公司研发的炭气联产-整体气化联合循环系统（以下简称炭气联产气化炉系统）拥有更加高产，环保，高效的优势。本论文的主要目的是为炭气联产气化炉系统设计一套测量控制系统，实现初步的手动自动控制功能。
　　首先本论文阐述了该炭气联产气化炉系统的主要功能：将木屑或秸秆在高温条件下气化，产出炭和生物制天然气以及少量焦油等。系统有四个主要的循环：物料循环，生物质天然气循环，热量循环，水循环。以上循环通过生物质粉料供应系统，生物质燃气气化系统，生物质气体净化系统，生物质燃气输送系统以及冷却水循环系统来实现。接着详细分析了以上各个子系统的组成和工作过程。
　　目前，该测量控制系统的要求是必须具备手动和自动两种控制模式。在自动控制方面，为今后建立系统的数学模型，实现完全自动化提供依据，本论文给出了炭气联产气化炉测量控制系统中各传感器和分析仪的选型，包括温度、压力、湿度、流量传感器以及气体组分分析仪来实现对系统的实时监测。在测量系统确定后，控制系统重点阐述了64路模拟量采集模块的硬件电路设计和PLC程序设计。此外，以子系统中最具代表性的密封进料组件E30T.1AS为例，设计了其手动-自动电气图，分析了它的控制逻辑，并设计出硬件电路。最后上位机组态软件选择北京亚控公司的组态王进行设计，实现了初步调通。
　　通过现场运行调试，得到运行结果是：本测量控制系统的手动控制部分可以正常运行，而PLC自动控制部分可以初步运行。目前可以监测到部分物理量，如一些重要监测点的温度。但目前还有一些物理量，如流量，压力等的监测还需要进一步完善。最后针对实验数据进行分析，得出本论文提出的方案能初步有效地实现炭气联产气化炉系统的测量和控制，保障整个系统安全、稳定、经济运行。此外，针对提高气化效率给出了一些建议，不仅为今后生物质气化工况的测量控制提供一定的参考，而且为大规模建造高产量的工业气化炉提供了依据。

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1 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 国内外研究动态

1.3 论文主要研究内容

2 炭气联产气化炉系统分析

2.1 炭气联产气化炉系统总体概述

2.2 生物质粉料供应系统

2.3 生物质燃气气化系统

2.4 生物质气体净化系统

2.5 生物质燃气输送系统

2.6 冷却水循环系统

2.7 新一代炭气联产气化炉系统的特点

2.8 本章小结

3 炭气联产气化炉系统测量系统设计

3.1 温度测量

3.2 压力测量

3.3 流量测量

3.4 湿度测量

3.5 气体组分测量

3.6 本章小结

4 炭气联产气化炉系统控制系统设计

4.1 控制系统解决方案

4.2 主要硬件电路和PLC程序设计

4.3 上位机组态王软件设计

4.4 本章小结

5 实验数据结果分析与展望

5.1 实验结果和分析

5.2 论文总结

5.3 论文展望

致谢

参考文献