含油污泥转热解炉电气管控系统研究

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1、含油污泥转热解炉电气管控系统研究第一章绪论1.1课题概述油田和炼油厂的污水处理系统以及原油生产储运系统会产生大量的含油污泥，含油污泥的石油类物质含量高，同时还含有较高的其它高分子有机物等有毒有害物质，若不进行有效的妥善处置，必将对环境造成危害和影响[l]。近年来，随着国家对环保要求的不断提高，环保的执法力度不断加大，含油污泥的污染控制与资源化利用，成为困扰石油行业的难题。在国家方面，新修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》对含油污泥等危险固体废物污染环境防治提出了更加严格的要求，污泥的资源化利用已被列为国家建设节约型社会的重要工作内容。随着含油污泥等固体废物排量的激增

2、和天然资源的短缺，许多国家把固体废弃物作为资源积极开展综合利用，固体废弃物已逐渐成为可开发的再生资源，今后，污泥资源化利用也将是含油污泥最终处置的根本方式。污泥处理与处置的最终目的是减量化、稳定化、无害化以及资源化。焚烧法是传统的污泥热化学处理方法，使用焚烧法处理污泥时需要加入辅助燃料，所以使其费用较高。污泥低温热解是近年来为改进污泥焚烧而发展起来的污泥处理技术，是一种新兴的污泥热处理技术，其能量回收率高。其原理主要是在无氧、微正压、250-650℃条件下，借助污泥中所含物质的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物，将污泥中的油分通过干馏、热分解作用使污泥转化为油、反

3、应水、不凝性气体和炭4种产物，同时，部分产物的燃烧热可作为前置干燥与热解的热源，剩余热量以油的形式回收[3]。1.1.2课题研究的目的及意义回转热解炉是对生物质、污泥等各种不同物质进行热解时的主要装置，其热解的效率高，可根据不同物料的要求，调节热解的温度，对物料进行充分热解，有工业化利用前景，且能量回收率高，是有大前途的热解装置I4]。对热解炉的运行实现自动控制，可保证物料热解的均衡稳定与设备的安全运行，使生产过程处于最佳状态，达到优质、高效、低消耗的目的。因此，提高热解炉的自动控制水平，把先进的控制系统以及控制策略运用到热解炉的运行过程中具有长远的意义。对热解炉的生产运行过

4、程进行监控，不仅改善了工人劳动条件，同时，在促进窑炉生产科学化方面也表现出突出优势[5]。工人窑前操作一般都要在高温、粉尘的恶劣环境下，劳动强度也很大，智能监控系统的应用，为窑炉生产提供了方便、直观的过程参量监测、显示、记录以及处理的手段，不仅改善了劳动环境，而且为进行生产管理以及设备检查、维修提供了条件和依据，也为窑炉在设备改革和特性测试分析方面提供了数据，从而加快了热解炉设计、生产的科学化进程[6]。目前，在国内热解炉的闭环控制回路中仍普遍采用传统的PID控制[7]，参数难以整定，控制效果不够理想。本课题采用DCS控制系统，改进控制策略，引入智能控制算法，进一步实现热解炉

5、的自动控制，对工艺要求的一些重要参数进行自动监控。在系统不大，并且没有远距离传输的情况下，采用DCS系统结构，保证了控制系统的先进性和可靠性。1.2国内外相关技术研究1.2.1工业窑炉计算机过程控制的研究状况目前，我国现有的各种工业窑炉10万多台[8]，但是由于技术落后、设备陈旧、操作水平低，我国的工业窑炉生产过程中普遍存在的主要问题是生产效率低、能耗高。为了解决这些问题，有关技术人员在炉体结构、燃烧器、燃烧方法、热交换技术等方面做了大量的研究和改进工作，并取得了一定的效果。目前，我国工业窑炉计算机过程控制大体上可分为以下三个水平或层次。①加热燃烧控制用计算机进行加热燃烧控制

6、的控制内容包括:控制炉温、燃料量、燃料量与助燃空气的配比、炉膛压力等。炉温根据加热工艺的要求事先设定，然后依靠控制燃料供给量的多少来对炉温进行控制;炉膛压力会随着燃料量的变化而改变，而工业窑炉一般要求炉膛压力要控制为微正压，所以要适时调节引风机的风量来调整炉膛压力。用计算机进行加热燃烧控制的优点是:计算机控制可以用先进的智能控制算法使燃料量与空气量的增减同步。此外，PID的参数在计算机控制中进行整定与在仪表控制中整定相比更灵活方便。第二章回转热解炉系统工艺流程污泥回转热解炉是针对含油污泥无害化处理试点工程项目开发的新型石油环保成套设备，用以对油田污泥进行无害化处理。针对油田生

7、产工艺，该成套设备构成按加热系统和换热系统两部分设计。加热系统用以高温加热含油污泥，在炉内热解后形成可回收气态馏分与可排放固态残渣，换热系统主要用以回收高温状态的气态馏分、固态残渣和烟气的热量，提高加热系统热利用率，同时将气态馏分冷凝为可燃不凝气和油水混合物以便进一步利用。2.1回转热解炉系统简介根据污泥的实验热解条件、生成物情况及业主的技术要求，制定如下工艺设计路线要点:(1)采用回转窑炉实现对含油污泥的热解处理;(2)采用冷凝分离工艺进行油、气、水馏分的分离，实现馏分的有效利用和热回收;(3)采用湿