粉煤交替變壓自動輸送裝置及輸送方法
【技術領域】
[0001]本發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輸送裝置及輸送方法，屬于粉煤氣化技術領域。
【背景技術】
[0002]我國氮肥工業長期以來原料氣的制備一直采用常壓固定床氣化技術，碳轉化率低，污染嚴重，所用的無煙塊煤主要來自山西晉城，價格高，運費貴，化肥成本過高。
[0003]近年來從國外引進了十幾套“德士古加壓水煤漿氣化技術”、“殼牌加壓粉煤氣化技術”，提高了煤炭利用率，減少了環境污染，對促進粉煤氣化技術的發展起到積極作用，但由于引進技術專利費用高，關鍵設備依賴進口，造成投資過大，大部分氮肥企業難以承受，技術推廣受到限制。
[0004]中國航天科技集團與山東潤銀生物化工股份公司合作，自主創新研究開發了擁有完全自主知識產權的HT-L加壓粉煤氣化技術和“航天氣化爐”關鍵設備，在潤銀公司建成了年產30萬噸合成氨的大型粉煤氣化裝置，實現了全部設備國產化，投資額降低35%以上，對促進我國氮肥工業乃至煤化工產業的發展必將產生重大影響。
[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)在氣化室反應生成C0、&為主要成分的合成氣，由DCS自控系統控制粉煤輸送過程，經長時間運行發現，該系統時控誤差較大，執行機構動作遲緩，檢修過程復雜，為保證粉煤輸送安全、及時，研究一種時控誤差小、動作靈敏、安全可靠、檢修方便的粉煤輸送裝置是非常必要的。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的缺陷，本發明提供一種粉煤交替變壓自動輸送裝置及輸送方法，時控誤差小、動作靈敏、檢修方便、安全可靠。
[0007]為了解決所述技術問題，本發明采用的技術方案是:粉煤交替變壓自動輸送裝置，包括粉煤儲罐、粉煤鎖斗、氣化爐粉煤給料罐、控制系統及鎖斗進料閥、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料閥與粉煤儲罐連接，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，所述控制系統包括時序控制器、向時序控制器發送自動輸送裝置工作狀態信號的傳感器以及接收時序控制器發出的時序動作指令的多個節點控制器，所述鎖斗進料閥、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節點控制器，各節點控制器依次順序連接，構成菊花鏈總線結構；時序控制器與位于最前端的節點控制器相連，所述時序控制器按照預先設定的時序參數、傳感器反饋的信號產生時序動作指令，并通過節點控制器發送至各閥門，控制每各閥門精確完成輸送過程。
[0008]本發明所述粉煤交替變壓自動輸送裝置中，所述時序控制器包括FPGA計時單元、數字量輸入模塊、控制模塊、現場總線通信模塊，所述FPGA計時單元分別與控制模塊和數字量輸入模塊連接，用于依據控制模塊存儲的時序控制參數和數字量輸入模塊反饋的工作狀態信號產生時序動作指令；所述現場總線通信模塊與控制模塊連接，用于向節點控制器發送指令和接收狀態；數字量輸入模塊與傳感器連接，用于接收傳感器采集的自動排渣裝置工作狀態信號。
[0009]本發明所述粉煤交替變壓自動輸送裝置，所述節點控制器包括上端口、下端口、輸出控制端口，時序控制器連接第一節點控制器的上端口，第一節點控制器的下端口連接第二節點控制器的上端口，第二節點控制器的下端口連接第三節點控制器的上端口，剩余節點控制器依次順序連接，構成菊花鏈總線結構；輸出控制端口連接各個閥門，用于將時序動作指令傳輸至各閥門。
[0010]本發明所述粉煤交替變壓自動輸送裝置，所述傳感器包括壓力傳感器和料位傳感器。
[0011]本發明所述粉煤交替變壓自動輸送裝置，時序控制器還包括無線模塊，用于與總控計算機雙向通信。
[0012]本發明所述粉煤交替變壓自動輸送裝置，時序控制器還包括人機接口模塊，人機接口模塊與控制模塊連接，用于現場設定時序參數。
[0013]本發明所述粉煤交替變壓自動輸送裝置，節點控制器還包括通信模塊，用于與總控計算機雙向通信。
[0014]本發明還公開了一種基于上述粉煤交替變壓自動輸送裝置的輸送方法，具體為:所述鎖斗進料閥、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節點控制器，時序控制器與節點控制器連接，節點控制器之間通過通信總線連接成菊花鏈總線結構，時序控制器按照預先設定的時序參數、傳感器反饋的信號生成時序動作指令，并發送給相應的節點控制器，節點控制器將接收到的時序動作指令發送給與其連接的閥門，閥門根據接收的時序動作指令動作，完成粉煤的輸送。
[0015]本發明所述粉煤交替變壓自動輸送方法，所述粉煤的輸送過程包括以下步驟:
1)、初始狀態，各閥門全部關閉，粉煤鎖斗與氣化爐粉煤給料罐、粉煤儲罐處于隔離狀態，控制系統控制開啟鎖斗泄壓閥，粉煤鎖斗進行泄壓；
2)當壓力傳感器測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，控制系統控制開啟鎖斗進料閥，粉煤儲罐中的粉煤依靠重力落入粉煤鎖斗；
3)、設定粉煤落入粉煤鎖斗的速度和時間，并開始計時，當到達設定時間時，控制系統控制關閉鎖斗進料閥，以隔離粉煤儲罐與粉煤鎖斗，并關閉鎖斗泄壓閥；
3)、控制系統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，完成充壓過程；
4)、控制系統控制開啟壓力平衡閥，關閉鎖斗充壓閥，使粉煤鎖斗和氣化爐粉煤給料罐之間的壓力平衡；
5)、當氣化爐粉煤給料罐低料位信號出現時，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出現后，氣化爐粉煤給料罐收料結束，關閉粉煤鎖斗卸料閥和鎖斗充壓閥，使粉煤鎖斗與粉煤儲罐以及與氣化爐粉煤給料罐隔離；
7)、返回步驟1，開始新的自動輸送過程。
[0016]本發明所述粉煤交替變壓自動輸送方法，輸送過程中，時序參數通過人機接口模塊現場設定；控制系統與總控計算機雙向通信，用于設定時序控制參數和反饋執行機構工作狀態。
[0017]本發明的有益效果:本發明采用了時序控制器實現嚴格時序控制，尤其時序控制器由FPGA時序邏輯控制電路實現時序控制，采用高可靠高穩定的抑制溫漂的有源石英晶振，每秒偏差不超過10us，每小時不超過40ms的偏差，計時精度比傳統的CPU控制高出一個數量級，抗干擾能力遠遠高于傳統的CPU控制，從而使得電磁閥驅動氣動閥開關，時間控制誤差小，執行機構動作靈敏。采用了現場總線技術，大大減少了通信線路數量，按照菊花鏈連接方式，實現執行結構按序連接，節點控制器通信地址自動分配，具有標準化接口，互換性強，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為本發明所述輸送裝置的結構示意圖；
圖2為控制系統的原理圖；
圖3為時序控制器的原理圖；
圖4為節點控制器的原理圖；
圖中:1.粉煤儲罐，2.粉煤鎖斗，3.氣化爐粉煤給料罐，4、鎖斗進料閥，5、鎖斗卸料閥，
6、鎖斗沖壓閥，7、鎖斗泄壓閥，8、壓力平衡閥。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明和限定。
[0020]如圖1所示，一種粉煤交替變壓自動輸送裝置，包括粉煤儲罐1、粉煤鎖斗2、氣化爐粉煤給料罐3、控制系統及鎖斗進料閥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上部通過鎖斗進料閥4與粉煤儲罐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是常壓設備，將磨煤單元研磨合格的粉煤儲存在粉煤貯罐中，有充足的煤粉供應粉煤鎖斗2不斷的完成收料、放料的過程，確保氣化爐粉煤給料罐3持續安全向氣化爐提供粉煤。
[0022]粉煤鎖斗2是高低壓交替轉換的設備，降壓至常壓從粉煤貯罐1收料，然后利用高壓氮氣進行充壓，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是高壓設備，通過三條粉煤管線與氣化爐內的燃燒器連接，以高壓氮氣為動力穩定、持續將粉煤輸送至氣化爐，完成氣化反應。
[0024]如圖2所示，所述控制系統包括時序控制器、向時序控制器發送自動輸送裝置工作狀態信號的傳感器以及接收時序控制器發出的時序動作指令的多個節點控制器，所述鎖斗進料閥、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節點控制器，各節點控制器依次順序連接，構成菊花鏈總線結構；時序控制器與位于最前端的節點控制器相連，所述時序控制器按照預先設定的時序參數、傳感器反饋的信號產生時序動作指令，并通過節點控制器發送至各閥門，控制每各閥門精確完成輸送過程。
[0025]如圖3所示，本實施例中，所述時序控制器包括FPGA計時單元、數字量輸入模塊、控制模塊、現場總