摘要：
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(duì)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,。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,。
關(guān)鍵詞： 生物質(zhì)氣化 空氣發(fā)生器 PLC 四通閥

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(duì)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,。生物質(zhì)高溫空氣氣化系統(tǒng)主要由高溫空氣預(yù)熱器,、卵石床氣化器、余熱鍋爐,、氣體濕式凈化裝置,、汽輪機(jī)等動(dòng)力供應(yīng)裝置及空氣壓縮機(jī)等輔助裝置組成。高溫低氧彌散燃燒為核心技術(shù)的高溫空氣發(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(duì)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(duì)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?，高溫?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,。


3.2 PLC的選擇
　　由于四通閥的切換控制是一個(gè)小型的邏輯控制系統(tǒng),，沒有特殊的要求，因此選用一般小型PLC就可滿足控制要求,，其控制接線如圖3所示,。根據(jù)控制功能要求和I／0端子編號(hào)編制的四通閥切換控制梯形圖如圖4所示。




3.3 工作過程

　　當(dāng)起動(dòng)開關(guān)合上時(shí),，X400接點(diǎn)接通,，Y430線圈得電，電磁閥S1打開,，四通閥切換至1-1位置,；Y431線圈得電,，電磁閥S2，S4打開,，高溫空氣發(fā)生器A側(cè)點(diǎn)火燃燒,。與此同時(shí)，Y431常開觸點(diǎn)閉合,，T552開始計(jì)時(shí),，28s后T552常閉觸點(diǎn)打開，Y431線圈失電,，電磁閥S2,，S4關(guān)閉，A側(cè)停止燃燒,。30s后,，T551的常閉觸點(diǎn)打開，T550常閉觸點(diǎn)打開,，線圈Y430失電,，電磁閥S1關(guān)閉，四通閥切換至2-2位置,；Y430常開觸點(diǎn)閉合,，Y432線圈接通，電磁閥S3,，S5打開,，B側(cè)點(diǎn)火燃燒；同時(shí)Y432常開觸點(diǎn)閉合,，巧52開始計(jì)時(shí),，28s后T552常閉觸點(diǎn)打開，Y432線圈失電,，電磁閥S3,，S5關(guān)閉，B側(cè)停止燃燒,。30s后完成一個(gè)循環(huán)過程,，并周而復(fù)始地重復(fù)上述過程。其控制命令程序如表1所示,。


如果發(fā)生A,、B兩側(cè)同時(shí)點(diǎn)火，這時(shí)Y433線團(tuán)接通,，產(chǎn)生報(bào)警,，作緊急處理。


4 結(jié)論
　　該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已進(jìn)行了冷態(tài)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行結(jié)果表明,，四通閥和燃料閥的切換控制能按工藝要求進(jìn)行,，系統(tǒng)運(yùn)行正常。隨著研究工作的進(jìn)一步深入,，對(duì)高溫空氣發(fā)生器檢測(cè),、控制的研究將更加深入和完善，并最終實(shí)現(xiàn)高溫空氣發(fā)生器的計(jì)算機(jī)控制,。