粉煤交替变压自动输送装置及输送方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种输送装置及输送方法，具体的说，是一种粉煤交替变压自动输送装置及输送方法，属于粉煤气化技术领域。
【背景技术】
[0002]我国氮肥工业长期以来原料气的制备一直采用常压固定床气化技术，碳转化率低，污染严重，所用的无烟块煤主要来自山西晋城，价格高，运费贵，化肥成本过高。
[0003]近年来从国外引进了十几套“德士古加压水煤浆气化技术”、“壳牌加压粉煤气化技术”，提高了煤炭利用率，减少了环境污染，对促进粉煤气化技术的发展起到积极作用，但由于引进技术专利费用高，关键设备依赖进口，造成投资过大，大部分氮肥企业难以承受，技术推广受到限制。
[0004]中国航天科技集团与山东润银生物化工股份公司合作，自主创新研究开发了拥有完全自主知识产权的HT-L加压粉煤气化技术和“航天气化炉”关键设备，在润银公司建成了年产30万吨合成氨的大型粉煤气化装置，实现了全部设备国产化，投资额降低35%以上，对促进我国氮肥工业乃至煤化工产业的发展必将产生重大影响。
[0005]HT-L加压粉煤气化工艺采用粒度小于100 μ m的煤粉和气化剂(纯氧加过热水蒸气)在气化室反应生成C0、&为主要成分的合成气，由DCS自控系统控制粉煤输送过程，经长时间运行发现，该系统时控误差较大，执行机构动作迟缓，检修过程复杂，为保证粉煤输送安全、及时，研究一种时控误差小、动作灵敏、安全可靠、检修方便的粉煤输送装置是非常必要的。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的缺陷，本发明提供一种粉煤交替变压自动输送装置及输送方法，时控误差小、动作灵敏、检修方便、安全可靠。
[0007]为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是:粉煤交替变压自动输送装置，包括粉煤储罐、粉煤锁斗、气化炉粉煤给料罐、控制系统及锁斗进料阀、锁斗卸料阀、锁斗充压阀、锁斗泄压阀、压力平衡阀，粉煤锁斗上部通过锁斗进料阀与粉煤储罐连接，下部通过锁斗卸料阀与气化炉粉煤给料罐连接，气化炉粉煤给料罐通过三条粉煤管线向气化炉内燃烧器输送粉煤，压力平衡阀安装在粉煤锁斗与气化炉粉煤给料罐之间，用于平衡两者之间压力，锁斗充压阀、锁斗泄压阀均与粉煤锁斗相连，用于给粉煤锁斗充压和泄压，所述控制系统包括时序控制器、向时序控制器发送自动输送装置工作状态信号的传感器以及接收时序控制器发出的时序动作指令的多个节点控制器，所述锁斗进料阀、锁斗卸料阀、锁斗充压阀、锁斗泄压阀、压力平衡阀均连接一个节点控制器，各节点控制器依次顺序连接，构成菊花链总线结构；时序控制器与位于最前端的节点控制器相连，所述时序控制器按照预先设定的时序参数、传感器反馈的信号产生时序动作指令，并通过节点控制器发送至各阀门，控制每各阀门精确完成输送过程。
[0008]本发明所述粉煤交替变压自动输送装置中，所述时序控制器包括FPGA计时单元、数字量输入模块、控制模块、现场总线通信模块，所述FPGA计时单元分别与控制模块和数字量输入模块连接，用于依据控制模块存储的时序控制参数和数字量输入模块反馈的工作状态信号产生时序动作指令；所述现场总线通信模块与控制模块连接，用于向节点控制器发送指令和接收状态；数字量输入模块与传感器连接，用于接收传感器采集的自动排渣装置工作状态信号。
[0009]本发明所述粉煤交替变压自动输送装置，所述节点控制器包括上端口、下端口、输出控制端口，时序控制器连接第一节点控制器的上端口，第一节点控制器的下端口连接第二节点控制器的上端口，第二节点控制器的下端口连接第三节点控制器的上端口，剩余节点控制器依次顺序连接，构成菊花链总线结构；输出控制端口连接各个阀门，用于将时序动作指令传输至各阀门。
[0010]本发明所述粉煤交替变压自动输送装置，所述传感器包括压力传感器和料位传感器。
[0011]本发明所述粉煤交替变压自动输送装置，时序控制器还包括无线模块，用于与总控计算机双向通信。
[0012]本发明所述粉煤交替变压自动输送装置，时序控制器还包括人机接口模块，人机接口模块与控制模块连接，用于现场设定时序参数。
[0013]本发明所述粉煤交替变压自动输送装置，节点控制器还包括通信模块，用于与总控计算机双向通信。
[0014]本发明还公开了一种基于上述粉煤交替变压自动输送装置的输送方法，具体为:所述锁斗进料阀、锁斗卸料阀、锁斗充压阀、锁斗泄压阀、压力平衡阀均连接一个节点控制器，时序控制器与节点控制器连接，节点控制器之间通过通信总线连接成菊花链总线结构，时序控制器按照预先设定的时序参数、传感器反馈的信号生成时序动作指令，并发送给相应的节点控制器，节点控制器将接收到的时序动作指令发送给与其连接的阀门，阀门根据接收的时序动作指令动作，完成粉煤的输送。
[0015]本发明所述粉煤交替变压自动输送方法，所述粉煤的输送过程包括以下步骤:
1)、初始状态，各阀门全部关闭，粉煤锁斗与气化炉粉煤给料罐、粉煤储罐处于隔离状态，控制系统控制开启锁斗泄压阀，粉煤锁斗进行泄压；
2)当压力传感器测得粉煤锁斗压力小于0.2MPa，粉煤锁斗和粉煤贮罐之间的压差小于
0.1MPa时，控制系统控制开启锁斗进料阀，粉煤储罐中的粉煤依靠重力落入粉煤锁斗；
3)、设定粉煤落入粉煤锁斗的速度和时间，并开始计时，当到达设定时间时，控制系统控制关闭锁斗进料阀，以隔离粉煤储罐与粉煤锁斗，并关闭锁斗泄压阀；
3)、控制系统控制开启锁斗充压阀以给粉煤锁斗充压，将粉煤锁斗和气化炉粉煤给料罐之间的压差控制到0.015MPa以内，完成充压过程；
4)、控制系统控制开启压力平衡阀，关闭锁斗充压阀，使粉煤锁斗和气化炉粉煤给料罐之间的压力平衡；
5)、当气化炉粉煤给料罐低料位信号出现时，开启粉煤锁斗卸料阀，粉煤锁斗向气化炉粉煤给料罐卸料；
6)、粉煤锁斗低料位信号出现后，气化炉粉煤给料罐收料结束，关闭粉煤锁斗卸料阀和锁斗充压阀，使粉煤锁斗与粉煤储罐以及与气化炉粉煤给料罐隔离；
7)、返回步骤1，开始新的自动输送过程。
[0016]本发明所述粉煤交替变压自动输送方法，输送过程中，时序参数通过人机接口模块现场设定；控制系统与总控计算机双向通信，用于设定时序控制参数和反馈执行机构工作状态。
[0017]本发明的有益效果:本发明采用了时序控制器实现严格时序控制，尤其时序控制器由FPGA时序逻辑控制电路实现时序控制，采用高可靠高稳定的抑制温漂的有源石英晶振，每秒偏差不超过10us，每小时不超过40ms的偏差，计时精度比传统的CPU控制高出一个数量级，抗干扰能力远远高于传统的CPU控制，从而使得电磁阀驱动气动阀开关，时间控制误差小，执行机构动作灵敏。采用了现场总线技术，大大减少了通信线路数量，按照菊花链连接方式，实现执行结构按序连接，节点控制器通信地址自动分配，具有标准化接口，互换性强，检修方便，安全可靠，保证了粉煤输送顺利完成。
【附图说明】
[0018]图1为本发明所述输送装置的结构示意图；
图2为控制系统的原理图；
图3为时序控制器的原理图；
图4为节点控制器的原理图；
图中:1.粉煤储罐，2.粉煤锁斗，3.气化炉粉煤给料罐，4、锁斗进料阀，5、锁斗卸料阀，
6、锁斗冲压阀，7、锁斗泄压阀，8、压力平衡阀。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明和限定。
[0020]如图1所示，一种粉煤交替变压自动输送装置，包括粉煤储罐1、粉煤锁斗2、气化炉粉煤给料罐3、控制系统及锁斗进料阀4、锁斗卸料阀5、锁斗充压阀6、锁斗泄压阀7、压力平衡阀8，粉煤锁斗2上部通过锁斗进料阀4与粉煤储罐1连接，下部通过锁斗卸料阀5与气化炉粉煤给料罐3连接，气化炉粉煤给料罐3通过三条粉煤管线向气化炉内燃烧器输送粉煤，压力平衡阀8安装在粉煤锁斗2与气化炉粉煤给料罐3之间，用于平衡两者之间压力，锁斗充压阀6、锁斗泄压阀7均与粉煤锁斗2相连，用于给粉煤锁斗2充压和泄压。
[0021]粉煤贮罐1是常压设备，将磨煤单元研磨合格的粉煤储存在粉煤贮罐中，有充足的煤粉供应粉煤锁斗2不断的完成收料、放料的过程，确保气化炉粉煤给料罐3持续安全向气化炉提供粉煤。
[0022]粉煤锁斗2是高低压交替转换的设备，降压至常压从粉煤贮罐1收料，然后利用高压氮气进行充压，待压力与气化炉粉煤给料罐3平衡后，向气化炉粉煤给料罐3进行放料，完成收料和放料过程。
[0023]气化炉粉煤给料罐3是高压设备，通过三条粉煤管线与气化炉内的燃烧器连接，以高压氮气为动力稳定、持续将粉煤输送至气化炉，完成气化反应。
[0024]如图2所示，所述控制系统包括时序控制器、向时序控制器发送自动输送装置工作状态信号的传感器以及接收时序控制器发出的时序动作指令的多个节点控制器，所述锁斗进料阀、锁斗卸料阀、锁斗充压阀、锁斗泄压阀、压力平衡阀均连接一个节点控制器，各节点控制器依次顺序连接，构成菊花链总线结构；时序控制器与位于最前端的节点控制器相连，所述时序控制器按照预先设定的时序参数、传感器反馈的信号产生时序动作指令，并通过节点控制器发送至各阀门，控制每各阀门精确完成输送过程。
[0025]如图3所示，本实施例中，所述时序控制器包括FPGA计时单元、数字量输入模块、控制模块、现场总