粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置及輸送方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輸送裝置及輸送方法，具體的說，是一種粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置及輸送方法，屬于粉煤氣化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)氮肥工業(yè)長(zhǎng)期以來原料氣的制備一直采用常壓固定床氣化技術(shù)，碳轉(zhuǎn)化率低，污染嚴(yán)重，所用的無煙塊煤主要來自山西晉城，價(jià)格高，運(yùn)費(fèi)貴，化肥成本過高。
[0003]近年來從國(guó)外引進(jìn)了十幾套“德士古加壓水煤漿氣化技術(shù)”、“殼牌加壓粉煤氣化技術(shù)”，提高了煤炭利用率，減少了環(huán)境污染，對(duì)促進(jìn)粉煤氣化技術(shù)的發(fā)展起到積極作用，但由于引進(jìn)技術(shù)專利費(fèi)用高，關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口，造成投資過大，大部分氮肥企業(yè)難以承受，技術(shù)推廣受到限制。
[0004]中國(guó)航天科技集團(tuán)與山東潤(rùn)銀生物化工股份公司合作，自主創(chuàng)新研究開發(fā)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HT-L加壓粉煤氣化技術(shù)和“航天氣化爐”關(guān)鍵設(shè)備，在潤(rùn)銀公司建成了年產(chǎn)30萬噸合成氨的大型粉煤氣化裝置，實(shí)現(xiàn)了全部設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，投資額降低35%以上，對(duì)促進(jìn)我國(guó)氮肥工業(yè)乃至煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將產(chǎn)生重大影響。
[0005]HT-L加壓粉煤氣化工藝采用粒度小于100 μ m的煤粉和氣化劑(純氧加過熱水蒸氣)在氣化室反應(yīng)生成C0、&為主要成分的合成氣，由DCS自控系統(tǒng)控制粉煤輸送過程，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)時(shí)控誤差較大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作遲緩，檢修過程復(fù)雜，為保證粉煤輸送安全、及時(shí)，研究一種時(shí)控誤差小、動(dòng)作靈敏、安全可靠、檢修方便的粉煤輸送裝置是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置及輸送方法，時(shí)控誤差小、動(dòng)作靈敏、檢修方便、安全可靠。
[0007]為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置，包括粉煤儲(chǔ)罐、粉煤鎖斗、氣化爐粉煤給料罐、控制系統(tǒng)及鎖斗進(jìn)料閥、鎖斗卸料閥、鎖斗充壓閥、鎖斗泄壓閥、壓力平衡閥，粉煤鎖斗上部通過鎖斗進(jìn)料閥與粉煤儲(chǔ)罐連接，下部通過鎖斗卸料閥與氣化爐粉煤給料罐連接，氣化爐粉煤給料罐通過三條粉煤管線向氣化爐內(nèi)燃燒器輸送粉煤，壓力平衡閥安裝在粉煤鎖斗與氣化爐粉煤給料罐之間，用于平衡兩者之間壓力，鎖斗充壓閥、鎖斗泄壓閥均與粉煤鎖斗相連，用于給粉煤鎖斗充壓和泄壓，所述控制系統(tǒng)包括時(shí)序控制器、向時(shí)序控制器發(fā)送自動(dòng)輸送裝置工作狀態(tài)信號(hào)的傳感器以及接收時(shí)序控制器發(fā)出的時(shí)序動(dòng)作指令的多個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器，所述鎖斗進(jìn)料閥、鎖斗卸料閥、鎖斗充壓閥、鎖斗泄壓閥、壓力平衡閥均連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器，各節(jié)點(diǎn)控制器依次順序連接，構(gòu)成菊花鏈總線結(jié)構(gòu)；時(shí)序控制器與位于最前端的節(jié)點(diǎn)控制器相連，所述時(shí)序控制器按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)序參數(shù)、傳感器反饋的信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序動(dòng)作指令，并通過節(jié)點(diǎn)控制器發(fā)送至各閥門，控制每各閥門精確完成輸送過程。
[0008]本發(fā)明所述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置中，所述時(shí)序控制器包括FPGA計(jì)時(shí)單元、數(shù)字量輸入模塊、控制模塊、現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊，所述FPGA計(jì)時(shí)單元分別與控制模塊和數(shù)字量輸入模塊連接，用于依據(jù)控制模塊存儲(chǔ)的時(shí)序控制參數(shù)和數(shù)字量輸入模塊反饋的工作狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序動(dòng)作指令；所述現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊與控制模塊連接，用于向節(jié)點(diǎn)控制器發(fā)送指令和接收狀態(tài)；數(shù)字量輸入模塊與傳感器連接，用于接收傳感器采集的自動(dòng)排渣裝置工作狀態(tài)信號(hào)。
[0009]本發(fā)明所述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置，所述節(jié)點(diǎn)控制器包括上端口、下端口、輸出控制端口，時(shí)序控制器連接第一節(jié)點(diǎn)控制器的上端口，第一節(jié)點(diǎn)控制器的下端口連接第二節(jié)點(diǎn)控制器的上端口，第二節(jié)點(diǎn)控制器的下端口連接第三節(jié)點(diǎn)控制器的上端口，剩余節(jié)點(diǎn)控制器依次順序連接，構(gòu)成菊花鏈總線結(jié)構(gòu)；輸出控制端口連接各個(gè)閥門，用于將時(shí)序動(dòng)作指令傳輸至各閥門。
[0010]本發(fā)明所述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置，所述傳感器包括壓力傳感器和料位傳感器。
[0011]本發(fā)明所述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置，時(shí)序控制器還包括無線模塊，用于與總控計(jì)算機(jī)雙向通信。
[0012]本發(fā)明所述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置，時(shí)序控制器還包括人機(jī)接口模塊，人機(jī)接口模塊與控制模塊連接，用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定時(shí)序參數(shù)。
[0013]本發(fā)明所述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置，節(jié)點(diǎn)控制器還包括通信模塊，用于與總控計(jì)算機(jī)雙向通信。
[0014]本發(fā)明還公開了一種基于上述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置的輸送方法，具體為:所述鎖斗進(jìn)料閥、鎖斗卸料閥、鎖斗充壓閥、鎖斗泄壓閥、壓力平衡閥均連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器，時(shí)序控制器與節(jié)點(diǎn)控制器連接，節(jié)點(diǎn)控制器之間通過通信總線連接成菊花鏈總線結(jié)構(gòu)，時(shí)序控制器按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)序參數(shù)、傳感器反饋的信號(hào)生成時(shí)序動(dòng)作指令，并發(fā)送給相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)控制器，節(jié)點(diǎn)控制器將接收到的時(shí)序動(dòng)作指令發(fā)送給與其連接的閥門，閥門根據(jù)接收的時(shí)序動(dòng)作指令動(dòng)作，完成粉煤的輸送。
[0015]本發(fā)明所述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送方法，所述粉煤的輸送過程包括以下步驟:
1)、初始狀態(tài)，各閥門全部關(guān)閉，粉煤鎖斗與氣化爐粉煤給料罐、粉煤儲(chǔ)罐處于隔離狀態(tài)，控制系統(tǒng)控制開啟鎖斗泄壓閥，粉煤鎖斗進(jìn)行泄壓；
2)當(dāng)壓力傳感器測(cè)得粉煤鎖斗壓力小于0.2MPa，粉煤鎖斗和粉煤貯罐之間的壓差小于
0.1MPa時(shí)，控制系統(tǒng)控制開啟鎖斗進(jìn)料閥，粉煤儲(chǔ)罐中的粉煤依靠重力落入粉煤鎖斗；
3)、設(shè)定粉煤落入粉煤鎖斗的速度和時(shí)間，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，控制系統(tǒng)控制關(guān)閉鎖斗進(jìn)料閥，以隔離粉煤儲(chǔ)罐與粉煤鎖斗，并關(guān)閉鎖斗泄壓閥；
3)、控制系統(tǒng)控制開啟鎖斗充壓閥以給粉煤鎖斗充壓，將粉煤鎖斗和氣化爐粉煤給料罐之間的壓差控制到0.015MPa以內(nèi)，完成充壓過程；
4)、控制系統(tǒng)控制開啟壓力平衡閥，關(guān)閉鎖斗充壓閥，使粉煤鎖斗和氣化爐粉煤給料罐之間的壓力平衡；
5)、當(dāng)氣化爐粉煤給料罐低料位信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，開啟粉煤鎖斗卸料閥，粉煤鎖斗向氣化爐粉煤給料罐卸料；
6)、粉煤鎖斗低料位信號(hào)出現(xiàn)后，氣化爐粉煤給料罐收料結(jié)束，關(guān)閉粉煤鎖斗卸料閥和鎖斗充壓閥，使粉煤鎖斗與粉煤儲(chǔ)罐以及與氣化爐粉煤給料罐隔離；
7)、返回步驟1，開始新的自動(dòng)輸送過程。
[0016]本發(fā)明所述粉煤交替變壓自動(dòng)輸送方法，輸送過程中，時(shí)序參數(shù)通過人機(jī)接口模塊現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定；控制系統(tǒng)與總控計(jì)算機(jī)雙向通信，用于設(shè)定時(shí)序控制參數(shù)和反饋執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用了時(shí)序控制器實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格時(shí)序控制，尤其時(shí)序控制器由FPGA時(shí)序邏輯控制電路實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制，采用高可靠高穩(wěn)定的抑制溫漂的有源石英晶振，每秒偏差不超過10us，每小時(shí)不超過40ms的偏差，計(jì)時(shí)精度比傳統(tǒng)的CPU控制高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的CPU控制，從而使得電磁閥驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥開關(guān)，時(shí)間控制誤差小，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈敏。采用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，大大減少了通信線路數(shù)量，按照菊花鏈連接方式，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行結(jié)構(gòu)按序連接，節(jié)點(diǎn)控制器通信地址自動(dòng)分配，具有標(biāo)準(zhǔn)化接口，互換性強(qiáng)，檢修方便，安全可靠，保證了粉煤輸送順利完成。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述輸送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為控制系統(tǒng)的原理圖；
圖3為時(shí)序控制器的原理圖；
圖4為節(jié)點(diǎn)控制器的原理圖；
圖中:1.粉煤儲(chǔ)罐，2.粉煤鎖斗，3.氣化爐粉煤給料罐，4、鎖斗進(jìn)料閥，5、鎖斗卸料閥，
6、鎖斗沖壓閥，7、鎖斗泄壓閥，8、壓力平衡閥。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明和限定。
[0020]如圖1所示，一種粉煤交替變壓自動(dòng)輸送裝置，包括粉煤儲(chǔ)罐1、粉煤鎖斗2、氣化爐粉煤給料罐3、控制系統(tǒng)及鎖斗進(jìn)料閥4、鎖斗卸料閥5、鎖斗充壓閥6、鎖斗泄壓閥7、壓力平衡閥8，粉煤鎖斗2上部通過鎖斗進(jìn)料閥4與粉煤儲(chǔ)罐1連接，下部通過鎖斗卸料閥5與氣化爐粉煤給料罐3連接，氣化爐粉煤給料罐3通過三條粉煤管線向氣化爐內(nèi)燃燒器輸送粉煤，壓力平衡閥8安裝在粉煤鎖斗2與氣化爐粉煤給料罐3之間，用于平衡兩者之間壓力，鎖斗充壓閥6、鎖斗泄壓閥7均與粉煤鎖斗2相連，用于給粉煤鎖斗2充壓和泄壓。
[0021]粉煤貯罐1是常壓設(shè)備，將磨煤?jiǎn)卧心ズ细竦姆勖簝?chǔ)存在粉煤貯罐中，有充足的煤粉供應(yīng)粉煤鎖斗2不斷的完成收料、放料的過程，確保氣化爐粉煤給料罐3持續(xù)安全向氣化爐提供粉煤。
[0022]粉煤鎖斗2是高低壓交替轉(zhuǎn)換的設(shè)備，降壓至常壓從粉煤貯罐1收料，然后利用高壓氮?dú)膺M(jìn)行充壓，待壓力與氣化爐粉煤給料罐3平衡后，向氣化爐粉煤給料罐3進(jìn)行放料，完成收料和放料過程。
[0023]氣化爐粉煤給料罐3是高壓設(shè)備，通過三條粉煤管線與氣化爐內(nèi)的燃燒器連接，以高壓氮?dú)鉃閯?dòng)力穩(wěn)定、持續(xù)將粉煤輸送至氣化爐，完成氣化反應(yīng)。
[0024]如圖2所示，所述控制系統(tǒng)包括時(shí)序控制器、向時(shí)序控制器發(fā)送自動(dòng)輸送裝置工作狀態(tài)信號(hào)的傳感器以及接收時(shí)序控制器發(fā)出的時(shí)序動(dòng)作指令的多個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器，所述鎖斗進(jìn)料閥、鎖斗卸料閥、鎖斗充壓閥、鎖斗泄壓閥、壓力平衡閥均連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器，各節(jié)點(diǎn)控制器依次順序連接，構(gòu)成菊花鏈總線結(jié)構(gòu)；時(shí)序控制器與位于最前端的節(jié)點(diǎn)控制器相連，所述時(shí)序控制器按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)序參數(shù)、傳感器反饋的信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序動(dòng)作指令，并通過節(jié)點(diǎn)控制器發(fā)送至各閥門，控制每各閥門精確完成輸送過程。
[0025]如圖3所示，本實(shí)施例中，所述時(shí)序控制器包括FPGA計(jì)時(shí)單元、數(shù)字量輸入模塊、控制模塊、現(xiàn)場(chǎng)總