[发明专利]一种直流低压超高温蒸汽过热装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及污泥处理装置领域，尤其是一种快速干化处理含油污泥的直流低压超高温蒸汽过热装置及控制方法。

背景技术

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，目前我国每年产生的含油污泥总量达500余万吨。随着大多数油田进入中后期开采阶段，采出油中含水率越来越高，含油污泥量还会继续增加。对此，人们对含油污泥的处理进行了大量的研究，但至今没有一种成熟有效的处理方法。污泥热力干化处理是最常用的处理方法，一般污泥干化设备采用的是以燃煤热风炉产生的热风作为烘干热源，采用对流式、半辐射的方式对污泥进行烘干，炉内管道可承受温度较低，因此炉内烟温一般低于1000℃，烘干效率低，成本也比较高，体积庞大，结构相对较为复杂。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提出了一种可提供含油污泥固化处理所需要的稳定低压高温蒸汽热源的高效直流低压超高温蒸汽过热装置及控制方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种直流低压超高温蒸汽过热装置，其包括燃烧器、壳体和蒸汽管道，所述的蒸汽管道并排设置在壳体内部并将壳体内部空间分割成回流式气流通道，所述的燃烧器设置在壳体一端，用于向气流通道内喷射燃烧热气流，以热辐射的方式加热蒸汽管道内流通的蒸汽。

进一步地，所述的蒸汽管道以缠绕式并排设置在壳体内部，形成相隔的内盘管和外盘管。

进一步地，所述的蒸汽管道在外盘管处外接蒸汽入口，并以缠绕式形成外盘管，然后向内弯曲以缠绕式形成内盘管，在内盘管的端部外接蒸汽出口。

进一步地，所述的蒸汽入口和蒸汽出口设置在壳体的外部并位于壳体外部同一端部的两侧。

进一步地，所述的内盘管内部为第一气流通道，内盘管和外盘管之间为第二气流通道，外盘管和壳体之间相隔并形成第三气流通道，第一气流通道端部设置有通向第二气流通道的回流部，第二气流通道端部设置有通向第三气流通道的回流部，第一气流通道、第二气流通道和第三气流通道形成回流式气流通道，第三气流通道末端设置有烟气出口。

进一步地，所述的第一气流通道、第二气流通道和第三气流通道为水平气流通道。

进一步地，所述的燃烧器以天然气为燃料，用于向第一气流通道内喷射火焰形成燃烧热气流与内盘管蒸汽管道进行辐射换热，然后热气流在第一气流通道末端回流部向外转弯180°进入第二气流通道并在第二气流通道内与内、外盘管蒸汽管道进行辐射换热，然后气流在第二气流通道末端回流部向外转弯180°进入第三气流通道并在第三气流通道内与外盘管蒸汽管道进行辐射换热，最后热气流在壳体一端顶部的烟气出口排出。

进一步地，所述的燃烧器连接壳体的设置有蒸汽出、入口的一端。

进一步地，所述的内盘管内径大于燃烧器喷射火焰的外径，内盘管的长度大于燃烧器喷射火焰的长度，保证燃烧器的火焰不与受热蒸汽管道接触，防止积碳，做到天然气的完全燃烧。

一种直流低压超高温蒸汽过热装置的控制方法，其具体为：

直流低压超高温蒸汽过热装置还包括控制单元，燃烧器包括变频器、天然气泵和喷嘴，蒸汽出口端设置有温度传感器，变频器通过控制天然气泵向喷嘴处输送的供燃烧的天然气流量，控制蒸汽在通过蒸汽管道加热后从蒸汽出口处喷出时的温度；

设置在蒸汽出口端处的温度传感器反馈蒸汽温度信号至控制单元，控制单元将蒸汽温度信号与变频器中的设定蒸汽温度值相比较构成自动闭环调节回路，控制单元根据蒸汽温度实际情况，设定供气系统流量值；当蒸汽温度需增加时，变频器输出电压和频率升高，天然气泵转速升高，泵口出气量增加；当蒸汽温度需减少时，变频器输出电压和频率降低，气泵转速降低，泵口出气量减少，通过变频供气始终保持蒸汽管道管网排出蒸汽温度恒定，使其保持在设定温度值上；

变频供气采用数字式增量PID调节方式，自动闭环调节回路调节的量是该蒸汽管道中蒸汽实际温度值t和温度参考值t0相比较所产生的差值信号送控制单元PID调节器进行PID运算，其运算结果转换为模拟控制信号送变频器进行运转控制，以达到运行温度值t在任何温度状态始终接近于设定参考温度值t0；

1）当实际温度低于t1时，为加快响应速度，气泵满速运行；

2）当实际温度位于t1～t2时，为避免积分饱和，分离积分项，采用PD控制；

3）当实际温度位于t2～t3时，采用PID控制；

4）当实际温度位于t3～t4时，采用自适应PID控制；

5）当实测温度>t0+0.1，且在采样周期中，温度持续上升，则变频器断开；