活性炭加工制备自动控制方法和系统的制作方法

文档序号:3441781阅读:198来源:国知局
专利名称:活性炭加工制备自动控制方法和系统的制作方法
技术领域
本发明涉及活性炭加工制备领域,尤其涉及一种活性炭加工制备自动控制方法和 系统。
背景技术
目前在活性炭企业中,炭化和活化工段所有操作,如活化时间、半炉切换、温度调 节、蒸汽流量、配风量、烟道间板等过程控制都是借助经验通过手动完成。基本停留在活性 炭行业初始水平。采用人工手动控制或简单的仪表控制,随意性大,劳动强度大,工效低,增加了劳 动成本,且产品质量不稳定、波动大,产品烧失率高,严重影响企业的经济效益。另外,手动 控制还存在着很多的安全隐患。因此,有必要设计一种新型的活性炭加工制备自动控制方法和系统,以克服上述缺陷。

发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明的目的是提供一种用于活性炭加工制备的自动控制 方法和系统。本发明提供的活性炭加工制备自动控制方法包括a.接收温度信号和流量信号, 所述温度信号包括炭化炉温度信号和活化炉温度信号,所述流量信号包括活化炉的蒸汽进 口的蒸汽流量信号;b.当所述温度信号大于预设温度时,减小电动阀门开度,当所述温度 信号小于预设温度时,增大电动阀门开度;c.当所述流量信号大于预设温度时,减小蒸汽 阀门开度,当所述流量信号小于预设温度时,增大蒸汽阀门开度;d.以预定时间间隔对活 化炉的两个半炉交替进行加热和冷却;e.根据产品道的具体指标,以不同的排料时间对活 化炉进行排料。优选地,在步骤a中,还包括al.检测是否已经接收到全部温度信号或流量信号; a2.如果未接收到全部温度信号或流量信号,发出报警信号。优选地,步骤d包括dl.打开加热半炉的空气闸阀,关闭加热半炉蒸汽闸阀,打开 加热半炉烟道闸阀,以实现对加热半炉的冷却;d2.打开冷却半炉的蒸汽闸阀,关闭冷却半 炉空气闸阀,关闭冷却半炉烟道闸阀,以实现对冷却半炉的加热。优选地,步骤e包括在距离设定排料时间还剩余预定时间时,启动空气压缩机, 以产生用于排料的工作气压,当排料时间到时,开始排料。本发明还提供了一种活性炭加工制备自动控制系统温度检测单元、流量检测单 元、温度判别单元、流量判别单元,电动阀门控制单元、蒸汽阀门控制单元、交换控制单元和 排料控制单元,其中温度检测单元安装在炭化炉和活化炉中,用于接收温度信号;流量检 测单元安装在活化炉上,用于接收活化炉的蒸汽进口的蒸汽流量信号;温度判别单元用于 将接收到的温度信号与预设温度进行比较;流量判别单元用于将接收到的流量信号与预设流量进行比较;电动阀门控制单元用于根据温度判别单元的输出增大或减小电动阀门的开 度;蒸汽阀门控制单元用于根据流量判别单元的输出增大或减小蒸汽阀门的开度;交换控 制单元用于以预定时间间隔对活化炉的两个半炉交替进行加热和冷却;排料控制单元用于 根据产品的具体指标,以不同的排料时间对活化炉进行排料。优选地,所述系统还包括报警单元,所述报警单元用于在未接收到全部温度信号 或流量信号时,发出报警信号。优选地,交换控制单元包括闸阀控制单元,闸阀控制单元用于实现对活化炉的两 个半炉交替加热和冷却,当打开加热半炉空气闸阀、关闭加热半炉蒸汽闸阀、打开加热半炉 烟道闸阀时,对加热半炉进行冷却;当打开冷却半炉蒸汽闸阀、关闭冷却半炉空气闸阀、关 闭冷却半炉烟道闸阀时,对冷却半炉进行加热。相对于现有技术,本发明的优点在于避免了人工控制的随意性,用科学的、程序化 的控制方法替代了人工的、凭经验的控制方法,有效地控制了活性炭生产过程中的炭化和 活化条件,减少了烧失率,提高了产品的获得率和质量,也使产品指标的波动范围大幅度降 低。


图1是本发明一种具体实施方式
中活性炭加工制备自动控制方法的流程图;图2是本发明一种具体实施方式
中活性炭加工制备自动控制系统的结构框图;图3是本发明一种具体实施方式
中炭化炉的示意图;图4是本发明一种具体实施方式
中炭化炉的示意图。
具体实施例方式图1是本发明一种具体实施方式
中活性炭加工制备自动控制方法的流程图。所述 方法包括在步骤101,接收温度信号和流量信号。所述温度信号包括炭化炉温度和活化炉温 度。所述温度由各温度传感器检测,温度传感器可以是热电偶或其他感温元件。由于需要采集的炭化炉温度和活化炉温度的点很多,因此,优选地,在步骤102,需 要判断是否已经检测到全部检测点的温度和流量。检测是否已经接收到全部温度信号和流 量信号,如果已经接收到全部的温度检测点的温度信号,则继续后续处理步骤;如果未接收 到全部温度信号和流量信号,则发出报警信号,以便操作人员对各个检测点进行检查和维 护。如果已经接收到全部的温度检测点的温度信号,则分别对炭化炉温度和活化炉温 度与预设温度进行比较。具体地在步骤103,对炭化炉和活化炉的温度进行判断。当所述温度大于预设温度时,则 转至步骤111,减小电动阀门开度,当所述温度小于预设温度时,则转至步骤112,增大电动 阀门开度。例如,在对炭化炉的温度控制过程中,当炭化炉某点的温度低于预设温度时,中 央控制计算机根据得到热电偶经变送器送来的温度信号开启供风系统中的电动调节阀门, 对炭化炉室增加供氧量,用调节燃烧室的温度来实现对炭化炉温度的控制;当炭化炉某点 的温度高于控制温度时,中央控制计算机根据得到热电偶经变送器送来的温度信号关闭供风系统中的电动调节阀门。同样,在对活化炉的温度控制过程中,中央控制计算机根据活化 炉内的热电偶经变送器送来的温度信号,向安装与检测点的电动调节阀给出开启或关闭电 动调节阀门的开度的信号,用调节给各检测点的供氧量实现调节温度。在步骤104,对活化炉的蒸汽进口的流量进行判断。在活化炉的蒸汽进口安装有 流量计,中央控制计算机根据流量计送来的蒸汽流量信号,控制电动蒸汽阀门的开启或关 闭来调节进入活化炉的蒸汽流量。当活化炉的蒸汽进口的蒸汽流量大于预设流量时,转至 步骤113,减小蒸汽阀门开度,当所述流量小于预设流量时,转至步骤114,增大蒸汽阀门开 度。在步骤105,以预定时间间隔对活化炉的两个半炉交替进行加热和冷却。加热和冷 却两个半炉的转换,是指通过中央控制计算机将控制信号传输给电动机的电间阀,通过打 开或关闭蒸汽、空气和烟道闸阀,完成加热和冷却两个半炉的定时切换。在步骤106,进行活化时间控制。即,中央控制计算机根据活化炉内各产品道的具 体指标,驱动卸料器的开启或关闭,来控制炭料在活化炉内的活化时间。优选地,中央控制计算机还可以按照预定的程序对生产过程进行监控,当出现器 件故障时,能及时诊断并报警。图2示出了本发明一种具体实施方式
中的活性炭加工制备自动控制系统200。所 述系统200包括温度检测单元201、流量检测单元202、温度判别单元203、流量判别单元 204,电动阀门控制单元205、蒸汽阀门控制单元206、交换控制单元207和排料控制单元 208。温度检测单元201可以有多个,分别安装在炭化炉和活化炉中,用于接收温度信 号。温度检测单元201可以由热电偶形成,由于热电偶感测的温度信号较为微弱,可以附加 温度变送器以提高信号强度。流量检测单元202可以安装在活化炉上,用于接收流量信号。流量检测单元202 可以是孔板流量计或其他流量计量器具。温度判别单元203用于将温度信号与预设温度进行比较。在比较之后,温度判别 单元203将比较的结果发送到电动阀门控制单元205,使电动阀门控制单元205执行相应的 动作。流量判别单元204用于将接收到的流量信号与预设流量进行比较。在比较之后, 流量判别单元204将比较的结果发送到蒸汽阀门控制单元206,使蒸汽阀门控制单元206执 行相应的动作。电动阀门控制单元205用于增大或减小电动阀门的开度。当所述温度信号大于预 设温度时,减小电动阀门的开度,当所述温度信号小于预设温度时,增大电动阀门开度。电 动阀门控制单元205可以由电机实现,也可以由其他适合的机电装置来实现。蒸汽阀门控制单元206用于根据流量判别单元的输出增大或减小蒸汽阀门的开 度。当流量信号大于预设温度时,减小蒸汽阀门的开度,当所述流量信号小于预设温度时, 增大蒸汽阀门开度。蒸汽阀门控制单元205可以由电机实现,也可以由其他适合的机电装 置来实现。交换控制单元207用于以预定时间间隔对活化炉的两个半炉交替进行加热和冷 却。优选地交换控制单元包括闸阀控制单元,闸阀控制单元用于实现对活化炉的两个半炉交替加热和冷却,当打开加热半炉空气闸阀、关闭加热半炉蒸汽闸阀、打开加热半炉烟道闸 阀时,对加热半炉进行冷却;当打开冷却半炉蒸汽闸阀、关闭冷却半炉空气闸阀、关闭冷却 半炉烟道闸阀时,对冷却半炉进行加热。排料控制单元208用于根据产品的具体指标,以不同的排料时间对活化炉进行排 料。排料控制单元208可以通过排料阀和相应的控制元件来实现,以完成定时、定量排料的 功能。优选地,本发明的活性炭加工制备自动控制系统还包括报警单元。所述报警单元 用于在未接收到全部温度信号或流量信号时,发出报警信号。所述报警单元可以用各种适 合的声、光报警装置来实现,例如,喇叭、蜂鸣器等等。本领域技术人员可以理解,本发明活性炭加工制备自动控制系统中的各单元所需 要执行的运算、比较、数据输入、数据输出等功能都需要通过计算机装置的软件、硬件模块 来实现。其具体过程,在此不再赘述。如图3所示的炭化炉,在本发明的一个实施例中,依据炭化工艺的要求,要控制回 转式炭化炉的炉头301燃烧室内的氧气含量小于7%,保证炉头301炭化温度800士50°C, 炉中302温度500士50°C,炉尾303温度200 280°C。在炭化炉的炉头301、炉中302、炉尾 303部位分别安装有温度测量范围200 1000°C,K分度号的三个热电偶304、305、306作 为温度信号检测元件。每一个热电偶配加一个温度变送器,将热电偶的微小信号转换成便 于运输、抗干扰能力强的4-20mA大电流信号,并将所述电流信号送入中央控制计算机。当 炭化炉某点的温度低于或高于控制温度时,中央控制计算机相应地自动开启或关闭供风系 统中的电动调节阀门,增加或减少对炭化炉燃烧室的供氧量,通过调节燃烧室的温度来实 现对炭化炉温度的控制。图4所示是本发明一种具体实施方式
中炭化炉的示意图。在本发明的一个实施例 中,活化炉分为左半炉407和右半炉408,在活化炉左右两个半炉407、408内共设12个配风 点,对应炉内的每个配风点409都安装有500 1300°C,K分度号的热电偶410采集温度信 号。每个热电偶410配加一个温度变送器,将电流信号输入中央控制计算机。中央控制计 算机对各配风点采集的温度输出信号进行计算后,按照预定的控制程序,向安装于各配风 点的电动调节阀给出开启或关闭电动调节阀开启度大小的信号,通过调节配风点的供氧量 调节各配风点的温度,来实现对活化炉温度的控制。在活化炉的蒸汽进口安装有孔板流量计,水蒸汽经过所述孔板流量计进入蓄热 室,中央控制计算机根据孔板流量计送来的蒸汽流量信号,控制电动蒸汽阀门开启或关闭, 从而调节进入活化炉蓄热室的蒸汽流量,将蒸汽流量控制为1000 士 50Kg/h。通过控制活性炭在活化炉内的停留时间,通过定时定量出料来控制活化时间。活 性炭的制造是一个缓慢的活化过程,全程约在72小时左右,而且各产品道的指标差异性较 大,因此,可以依据由用户输入的各产品道的具体指标而中央控制计算机分别排出不同的 排料时间,单独进行排料。在一个实施例中,各产品道的排料时间采用倒计时,当距离设定 的排料时间还剩3分钟时,中央控制计算机闭合中间继电器,启动空气压缩机,以产生足够 的气压,当排料时间到时,中央控制计算机向汽缸推力为6Kg/cm2的启动活塞汽缸输出执行 信号,气动活塞汽缸开始启动、关闭的全过程,开始排料,从而实现物料活化时间的自动控 制。
活化炉分为左右两个半炉,按操作及化学反应性质将加活化剂-水蒸汽半炉为冷 却半炉,加助燃剂-空气半炉为加热半炉。在生产过程中,每30分钟加热和冷却半炉都要 进行一次交换,以保证活化炉的自然热平衡。中央控制计算机根据预设程序,两个半炉自动 切换时完成下列动作1.打开加热半炉空气闸阀,关闭冷却半炉空气闸阀;2.打开冷却半 炉蒸汽闸阀,关闭加热半炉蒸汽闸阀;3.打开加热半炉烟道闸阀,关闭冷却半炉烟道闸阀。 切换周期为30分钟。优选地,中央控制计算机还可以对系统运行中的检测元件和炭化炉供风系统电动 调节阀门、活化炉电动调节阀、活化炉电动蒸汽阀、活化炉排料阀门、活化炉空气和烟道闸 阀等执行机构进行检测,出现异常情况时自动报警和诊断,并提示故障发生的部位和故障 类型,并自动进行记录;对出现停电、停汽等情况可使上述执行机构能自动进入安全状态; 还可以自动存储记录历史数据,并自动绘制和打印工艺曲线记录。本领域技术人员可以理解,尽管本发明是通过上述的优选实施例进行描述的,但 是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到在不脱离本发明主旨的情况下,本 领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。
权利要求
1.一种活性炭加工制备自动控制方法,其特征在于,所述方法包括a.接收温度信号和流量信号,所述温度信号包括炭化炉温度信号和活化炉温度信号, 所述流量信号包括活化炉的蒸汽进口的蒸汽流量信号;b.当所述温度信号大于预设温度时,减小电动阀门开度,当所述温度信号小于预设温 度时,增大电动阀门开度;c.当所述流量信号大于预设温度时,减小蒸汽阀门开度,当所述流量信号小于预设温 度时,增大蒸汽阀门开度;d.以预定时间间隔对活化炉的两个半炉交替进行加热和冷却;e.根据产品道的具体指标,以不同的排料时间对活化炉进行排料。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤a中,还包括 al.检测是否已经接收到全部温度信号或流量信号;a2.如果未接收到全部温度信号或流量信号,发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤d包括dl.打开加热半炉的空气闸阀,关闭加热半炉蒸汽闸阀,打开加热半炉烟道闸阀,以实 现对加热半炉的冷却;d2.打开冷却半炉的蒸汽闸阀,关闭冷却半炉空气闸阀,关闭冷却半炉烟道闸阀,以实 现对冷却半炉的加热。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其特征在于,步骤e包括在距离设定 排料时间还剩余预定时间时,启动空气压缩机,以产生用于排料的工作气压,当排料时间到 时,开始排料。
5.一种活性炭加工制备自动控制系统,其特征在于,所述系统包括温度检测单元、流 量检测单元、温度判别单元、流量判别单元,电动阀门控制单元、蒸汽阀门控制单元、交换控 制单元和排料控制单元,其中温度检测单元安装在炭化炉和活化炉中,用于接收温度信号; 流量检测单元安装在活化炉上,用于接收活化炉的蒸汽进口的蒸汽流量信号; 温度判别单元用于将接收到的温度信号与预设温度进行比较; 流量判别单元用于将接收到的流量信号与预设流量进行比较; 电动阀门控制单元用于根据温度判别单元的输出增大或减小电动阀门的开度; 蒸汽阀门控制单元用于根据流量判别单元的输出增大或减小蒸汽阀门的开度; 交换控制单元用于以预定时间间隔对活化炉的两个半炉交替进行加热和冷却; 排料控制单元用于根据产品的具体指标,以不同的排料时间对活化炉进行排料。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述系统还包括报警单元,所述报警单 元用于在未接收到全部温度信号或流量信号时,发出报警信号。
7.根据权利要求5或6所述的系统,其特征在于,交换控制单元包括闸阀控制单元,闸 阀控制单元用于实现对活化炉的两个半炉交替加热和冷却,当打开加热半炉空气闸阀、关 闭加热半炉蒸汽闸阀、打开加热半炉烟道闸阀时,对加热半炉进行冷却;当打开冷却半炉蒸 汽闸阀、关闭冷却半炉空气闸阀、关闭冷却半炉烟道闸阀时,对冷却半炉进行加热。
全文摘要
本发明公开了一种的活性炭加工制备自动控制方法和系统,该系统包括温度检测单元、流量检测单元、温度判别单元、流量判别单元,电动阀门控制单元、蒸汽阀门控制单元、交换控制单元和排料控制单元。本发明的优点在于避免了人工控制的随意性,用科学的、程序化的控制方法替代了人工的、凭经验的控制方法,有效地控制了活性炭生产过程中的炭化和活化条件,减少了烧失率,提高了产品的获得率和质量,也使产品指标的波动范围大幅度降低。
文档编号C01B31/10GK102109826SQ20101060818
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者吕全胜, 张振武, 徐迎节, 李光明, 杨忠福, 王文林, 霍焕儒, 马红梅 申请人:神华宁夏煤业集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司活性炭分公司, 神华集团有限责任公司
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