本发明涉及一种控制热解反应器中流化床床层高度的方法，在该热解反应器中，含有烃类（特别是含有塑料和/或橡胶）的废物在流化床层中进行热分解，剩余的分解残渣通过排料装置从热解反应器中排出。本发明还涉及施行该方法的方案。

在热解反应器中，流化床层的高度或厚度由通过该热解反应器的质量流决定。此质量流包括废物、细研的流化介质（例如用于形成流化床层的砂子）和用于使污染物凝集的粉状添加剂。因为为了节约热解反应器的操作费用以及另一方面为了在流化床层的上方留出足够的自由空间以供流化床层膨胀提供足够的空间，必须使床层保持在预定的高度下操作，因此需要对流化床层的高度进行控制。从先有技术可知，可用压差计确定流化床层的高度界面的位置，并用加入热解反应器中的流化砂子所流经的格轮阀对床层高度进行控制（见德国专利申请DE-A-2920383）。由于上面提到的质量流中的其它组分对流化床层高度有相当大的影响，因此采用此方法不能使流化床层完全维持在预定的高度。需进一步指出的是，当用压差计测量温度为400-1000℃的流化床压力时，在测量线路中引起的热漂移会给测量带来较大的误差。

因此本发明的目的在于提供一种在本文开头所述类型的方法，它可克服先有技术的缺点并可以足够的精度对流化床层的高度进行控制。此外，采用此方法还可使工厂的整个操作得到进一步的简化。本发明 的目的还在于提供施行该方法的方案，它使得反应器的运行具有较高的操作可靠性并能完全抵抑产生的应力。

对于本文开头所述类型的方法，可达到测量和控制的目的：用一测量装置测定流化床层和床层上部气相空间之间的温差，以此确定流化床层的真实高度h，当床层高度偏离预定的高度时，通过自动调节排料装置的排出速率来对偏差进行调节。

本方法的出发点在于：流化床层中的温度高于其上部气相空间的温度（特殊情况下可高60-120℃），此温差可用来确定流化床层的界面，从而确定流化床层的高度。温差的测量可以很方便地进行并基本不受干扰，即使在很高温度下也可达到足够的测量精度，误差较小。因此在调节床层高度使其达到预定值的过程中也不会有什么困难。在此情况下，床层高度与给定高度（至多为热解反应器内径的1/20）的偏差不会带来危害。通过调节排料装置的排料速率就可以很简单的方式将流化床层保持在一定的高度上，最好是在恒定加入废物、流化砂子和添加剂的情形下，同时还实现了分解残渣的均匀排出，该分解残渣混有流化砂子和未消耗的添加剂。总体上看，本发明的方法可以改进操作。

如果在位于不同床层高度界面的测量点之间测量温差，便足以达到合适的控制精度。如果只在给定的流化床层高度附近的区域测量温差，则可使控制过程极大地简化。

在具有流化床层和位于床层上方的气相空间以及具有用于排出分解残渣的电动螺旋输送机的热解反应器中，一种用于施行上述方法的优选方案，其特征在于：在流化床层与气相空间的转换区域，设置一组热电偶，该组热电偶在垂直方向相互间隔排列;用作参考热电偶的 第一只热电偶永久置于流化床层中，用作为测量热电偶的其余热电偶分别与参考热电偶连接，以在各个测量热电偶与参考热电偶之间形成电势差，该电势差输送到检测电路，任何时刻在该检测电路中，电输出信号与表征流化床层和气相空间之间温差的电势差相对应，该电信输出号的幅值反映了流化床层的高度;将该电输出信号送入到控制装置的实际值/给定值比较器中，该控制装置的输出信号则与螺旋输送机的功率输出级相连。

于是流化床层和气相空间的温度可采用热电偶进行测量，其中至少要有一根作为参考热电偶，而其余的作为测量热电偶。测量热电偶与参考热电偶的热电势形成电势差。该流化床高度的实际值由测量热电偶的高度位置进行测定，该测量热电偶同参考热电偶一起给出了相应于流化床与气相空间之间温差的电势差。当床层实际高度与初始给定高度发生偏离时，决定螺旋输送机转速的功率输出级便得到调节。从而调节螺旋输送机的排料速率，以使流化床层高度保持在初始给定高度。

因此，本发明的一个进一步的简单改进为：在检测电路中设置可控开关（每个开关具有控制连线），将可输入通过参考热电偶产生的电势差的控制连线与每只测量热电偶相配置。当电势差超过预定的极限时，可控开关闭合并在所有情况下将一恒定输入电压输入到分压器的一个电阻上，在分压器的末端装有一终端电阻。由该电阻可以输出电压的形式对表征流化床层高度的输出电信号进行记录。较好的是采用场效应晶体管作为可控开关。

为了固定热电偶的高度位置和简化它们在热解反应器中的安装，将热电偶设置在保护套管的管壁中较好，此套管穿过热解反应器壁 向下伸入流化床层与气相空间的转变区域。为了节省费用，最好使各热电偶之间的间距约为该热解反应器内径的1/30-1/10。由于流化床层的行为如同沸腾液体一样，其界面是不平静或不稳定的，在表面上将不断的发生溅射，而且溅射随时间和位置而不断变化，溅射高度约为热解反应器内径的1/30-1/10，因而热电偶的垂直距离最好具有与溅射高度近似相同的数值。

本发明所具有的进一步的优点和特点，将通过结合附图对本发明具体实例的说明而给出。

图1为流化床热解反应器的垂直中心剖面图以及与该反应器有关的施行本发明方法的控制系统网络图。

图2为图1中局部Ⅱ的详细放大图。

图3为图2中局部Ⅲ的放大截面图以及与之相连的检测电路图。

图1给出了垂直设置的热解反应器（10）和内室（12）。该内室（12）的上段为园柱形，向下收缩成园锥形并与垂直下伸的排料管（14）相接。排料管的下端与排料装置（16）连接，此排料装置具有一近似水平延伸的螺旋输送机（18）。该螺旋输送机的出口（20）向下通向接收容器中（图中没有标出）。

在热解反应器（10）的侧面装有与流化床层（30）相连的漏斗（22），二者之间装有一格轮闭锁阀（24）。废物从该漏斗（22）加入到热解反应器中。装在该热解反应器上方的容器（26）中用来收集粉状添加剂。容器（26）通过安置控制和隔离元件（28）与内室（12）相连。此外，在该热解反应器上方还设置有用于收集细研的流化介质（较好的为砂子）的容器（27）。该容器（27）通过其间的控制和隔离元件（29）而与内室（12）相连。

由于流化床层（30）没有充满整个内室（12）并存在一界面（32），因此在该流化床层（30）上存在气相空间（34），该气相空间的高度约为热解反应器内径的0.5-1.0倍。该气相空间（34）连接有排出所产生的热解气的管线（36）。而管线（38）则连接在内室（12）的下部园锥形段，通过该管线将形成流化床所需的气态流化介质（最好为热解气）引入。

在流化床（30）中设有一组燃烧燃料气的加热管（31）。该燃料气从管线（33）通入。图中仅画出了一根加热管。

在壁上装有热电偶的保护套管（40），它从上方插入到流化床层（30）中。套管直径为5-15cm，热电偶均装置在热解反应器中。下面对保护套管的设计和安装进行更详细解释。以不透气的方式将该保护套管以与反应器中心纵轴（42）呈20-30°的角由外穿过热解反应器侧壁进入反应器的内室（12中），然后固定在侧壁（35）上。将该保护套管（40）穿过气相空间（34）而终止在流化床层（30）中。如果沿垂直方向看，该套管插入流化床层（30）中的深度约为热解反应器内径的0.1-0.2倍。在任何情况下（即使床层的高度发生脉动），必须插入以致至少使保护套管（40）的底端浸入流化床层中。

图2为该保护套管安装的详细放大图。由图可见，用作为参考电偶的第一热电偶（50）安装在保护套管的底部，最好置于底端（62）。沿该套管（40）的一条周边直线相隔一定间距装置有其它热电偶，从保护套管的底部开始分别为第二热电偶（52），第三热电偶（54），第四热电偶（56），第五热电偶（58）等等直至最上方的第十二热电偶（60）。在这里流化床层的界面（32）位于第四热电偶和 第五热电偶之间的高度位置。界面（32）的这一高度位置为该系统在正常操作时的高度并确定了流化床层（30）的高度h，这个高度是热解反应器与排瞎埽?4）的连接点直至床层界面（30）之间的高度。在这用于说明的例子中，此给出的流化床层（30）的高度用来表示流化床层（30）的给定高度h（比较图1可见）。在这里热电偶之间的间距约为10cm。热电偶的电接线端从位于热解反应器（10）外的保护套管顶端引出。

图3为对应于图2的金属保护套管（40）底部环形区域的垂直中心剖面的详细放大图。在保护套管底端（62）处，沿保护套管（40）的长轴（66）方向设置在近似同心的套筒（64）。该套筒（64）通过已焊接的帽状或半球状的金属封头（68）而封在保护套管（40）的外边上。用于金属封头（68）的金属是铜或钢。第一热电偶（50）的端部置于此金属封头（68）中，其端点焊于该金属封头中。这意味着第一热电偶的两根丝（70）和（72）在金属封头（68）中进行相互连接，用来测量该金属封头的温度，从而金属封头成为一个测温点。由于金属封头位于流化床层（30）中，由此测量出流化床层的温度。

从底端（62）开始，其余热电偶（52）～（60）以同样的方式间距相等地从下至上分别排布在保护套管（40）的一条周边直线上。虽然由图2可见在套管上装有更多的热电偶但为使图清晰，图3中仅标出了第二、第三、第四和第五热电偶。由图3还可见，流化床层的界面位于第四热电偶（56）和第五热电偶（58）之间。

如上所述，每根热电偶都包含有两根热丝。当测量点受热时，其中的一根热丝产生正电位而另一根则带负电位，于是将其分别定为正热丝和负热丝。热电偶（50，52，54，56，58）的正热丝 （72，74，76，78，80）通过电引线（82）互相连接。通过此连接可以检测每个测量热电偶（52-58）与第一热电偶（50）参考电偶）之间的温差。各个正热丝可以在保护套管（40）内进行连接。然而，如把它们先引出到套管外再进行连接则更为有利。

将热电偶的负热丝（70，84，86，88，90）从套管引出并接入位于箱体中的检测电路（92）中（图中没标出箱体）。该检测电路具有与在保护套管（40）上所设置的测温点数目相等的可控电开关（102，104，106，108）等。由于为了清晰起见，在图3中仅标出了保护套管中的4个测温点，即热电偶52，54，56和58，所以相对应标出了4个可控开关。由直流电源（图中未给出）输出相同幅值的恒定电压U加到每个可控开关的输入端（111）上。电源的另一极（129）接到点（131）处。每个可控开关的输出端（112，114，116，118等）分别与分压器（120）的各电阻（122，124，126，128等）对应相连。分压器的各电阻（122，124，126，128等）是相同的，在所有情况下，输出端（112-118）以这样的方式相连使相邻每两个可控开关的输出端之间仅接有一只分压器的电阻，这可由图3清楚地看出。分压器的终端电阻（130）最好具有与各电阻（122-128）相同的阻值，而终端电阻（130）的低位端接到点（131）上。

可控开关（102-108等）的控制接线（202，204，206，208等）分别接到电位器（142，144，146，148等）的滑动触头（132，134，136，138等）上。每个电位器的输出端（150，152，154，156）（位于图 中下端）接到公用线（158）上，此公用线与用作为参考热电偶的第一热电偶（50）的负热丝（70）相通，而每个电位器的输入端（162，164，166，168）分别与各相应的测量热电偶的负热丝相连。在连接中，应使参考热电偶（50）相邻的第二热电偶（52）接到电位器（142）的输入端（162）上。电位器（142）与可控开关（102）相连，可控开关（102）的输出端（112）则接到终端电阻（130）和电阻（122）之间的连线（170）中。第三热电偶（54）以同样的方式连接到与可控开关（104）相连的电位器（144）。该开关的输出端（114）连接到电阻122和144之间的连线（174）上。而其它热电偶也同样与其余的可控开关相连，这由图3可清楚的看出。由图3还可知，每个热电偶（52-58）以下列方式分别与可控开关（102-108等）连接：位于保护套管（40）最底端的测量热电偶（52）与可控开关（102）相连，而可控开关（102）的输出端与分压器（120）的最低处相连。相应地位于第二热电偶上面的第三热电偶（54）与分压器（120）的下一个电阻（122）相连。而其它热电偶也可同样的方式进行连接。关于这方面的细节，可参照图3中的线路图。

连接电线（170）通过电线（176）与比较器（178）（见图1）相连，由此连接电线可对在终端电阻（130）两端产生的电压（称为输出电压Ua）进行记录。在比较器（178）中，通过线路（176）来的电压实际值与作为一个电压通过线路（180）加入比较器（178）的电压给定值进行比较。给定电压通过由分压器构成的调节器（182）进行调节将一恒定电压U2输到给定值调节器（182）输入端，通过调节该分压器的可调节滑动触头（184） 便可在给定值调节器得到一给定电压值，该电压值作为给定值输入到线路（180）中。该电压值是作为与流化床层高度h的给定值相对应的给定电压值。

比较器（178）的输出端通过电线（186）与电控装置（188）相连，此控制装置同时兼做电信号放大器。控制装置（188）的输出端通过电线（190）与功率输出级（192）相连。通过功率输出级（192）可对用于驱动螺旋输送机（18）的电动机（194）的转速进行调节。功率输出级采用电流变换器的形式较好。

在该系统的操作中，小块的废物通过漏斗（22）和格轮阀（24）加入到热解反应器（10）中。同时添加剂和细研的砂子从容器（26）和（27）加入反应器。其中砂子作为流化介质而添加剂用来使污染物凝集。所用添加剂主要是粉状氧化钙，石灰或石灰石。由管线（38）将流化气（最好为所生成的热解气）通入热解反应器（10）中。通过该流化气使热解反应器中的砂子流化，以形成沸腾液体一样的流化床层（30）。由于床层的脉动使得介于流化床层和上方气相空间（34）之间的界面（32）是不稳定的。分解残渣由排料管（14）进入排料装置（16），螺旋输送机（18）又将该分解残渣送到出口（20）。通过此出口（20）将分解残渣排出该系统。除含有来自废物的实际残渣外，分解残渣还含有一部份从容器（26）加入的流化砂子，以及添加剂的残余物。

为使流化床层和废物的温度升高到约400-1000℃的废物热解温度，需对通入该热解反应器中的流化气体进行适当的加热，或启用床层内的加热管束（31）。

流化床层（30）的温度约比上方气相空间（34）中的热解气的温度高60-120℃。此温差被用来检测和控制热解反应器中流化床层的高度h。为了节省热解反应器的操作费用，使流化床层保持在给定的高度h是十分重要的。

设置在保护套管（40）上的热电偶用于检测流化床层（30）和气相空间（34）之间的温差。由于较好地选用Ni-Cr/Ni对作为热电偶，因此在温差为100℃时的对应热电势值约为4毫伏。如将参考热电偶（50）置于流化床层（30）中而测量热电偶置于气相空间（34）中并且在测量电偶和参考电偶之间存在的温差为100℃时，便可获得该约4毫伏的热电势。

在图3中，流化床层（30）的界面（32）在第四热电偶（56）和第五热电偶（58）之间的高度上延展。作为参考电偶的第一热电偶（50）完全浸没在流化床层（30）中，并由它测量该床层温度。在此假设流化床层（30）与气相空间（34）之间的温差为100℃，则在作为参考电偶的热电偶（50）和用作为测量电偶并检测气相空间（34）温度的热电偶（58）之间将存在4毫伏的热电势。通过公用线（158）和电线（196）将此热电势输到电位器（148）。将电位器（148）的滑动触头（138）固定以记录一分压值，在输入热电势为4毫伏的情况下，此分压值驱动可控开关（108）的控制元件（198）并使该可控开关闭合。输入可控开关（108）的电压U接着又输入到分压器（120），同时一股电流从输入端（111）经过电阻（126，124，122）和终端电阻（130）到达点（131）处。然后在终端电阻（130）上产生一电压输出信号Ua，该信号经过电线（176）输入到比较 器（178）中（如图1所示）。由于第一、第二、第三和第四热电偶（50，52，54，56）均浸入在流化床层（30）中，因此它们处于近似相等的温度下，其相互间的温差很小。这样至多有大大低于4毫伏或为零的电压输到指定的电位器（142，152和154），由于直到4毫伏的电压才能使开关闭合，所以该大大低于4毫伏的电压值不能使对应的可控开关（102，104，106）中的之一闭合。

在本例子中，由于流化床层高度h的给定值有意定在介于第四和第五热电偶（56，58）之间，并且此给定值已以电压的形式在给定值调节器（182）中设定，因此，在此情况下比较器（178）将不会产生干涉控制的比较信号。电机（194）将驱动螺旋输送机（18）在恒速下运行，并且进入的废物和从螺旋输送机（18）排出的分解残渣呈平衡，因而流化床层的高度h保持恒定。

如果热解反应器内流化床层高度h降低（如通过减少热解废物的进料量），则流化床层的界面（32）将降低并位于例如第三热电偶（54）和第四热电偶（56）之间。那么第四热电偶（56）将位于气相空间（34）中并具有比参考热电偶（50）的温度低100℃的温度，则在第四热电偶（56）与参考热电偶（50）之间将产生约4毫伏的热电势，并且此热电势经缦撸?00）和公用线（158）加到电位器（146）上。此电位器与所有其它电位器一样，采取以下的调节方式：当加上该热电势时，可控开关（106）的开关元件接通并将电压U加到分压器（120）上，即在电阻（124）和电阻（126）之间的分压器。由于较少的电阻被切换进入分压器（120）的电流通道中，将有较大的电流流经终端电阻 （130），因此在终端电阻（130）中产生较大的电压降，而电路（176）中所产生的输出信号Ua值将大于原电压信号值。在比较器（178）中，此增大的输出信号形成控制信号，而该控制信号经电线（186）输入到控制装置（188）上。此信号在控制装置（188）中放大后，经电线（190）输入到功率输出级（192）。然后通过功率输出级（192）降低电机（194）的转速，从而使螺旋输送机（18）的排料速率降低直到床层高度h再升高到给定值和可控制开关打开为止。

当流化床层高度应该增加时，也采用了同样的方法进行调节。所给定的输出电压Ua值通过检测电路与分解床层的每个高度相对应，用此电压值可重现分解床层高度h的真实值，然后通过上述方法用该真实值对流化床层高度h进行控制。