粉煤加压气化自动排渣装置及排渣方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种排渣装置及排渣方法，具体的说，是一种粉煤加压气化自动排渣装置及排渣方法，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数十套“德士古加压水煤浆气化技术”、“壳牌加压粉煤加压气化技术”，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，关键设备必须进口，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]壳牌粉煤加压气化工艺的合成气采用废锅流程，德士古水煤浆加压气化工艺和HT-L加压粉煤气化工艺合成气采用的水激冷工艺，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、H2为主要成分的合成气和熔渣，从下降管进入水激冷室，通过水浴对高温合成气体与熔渣进行降温，同时对合成气进行洗涤，除去合成气中夹带的部分飞灰和炭黑，并将合成气与熔渣分离，经降温洗涤的合成气通过激冷室环形空间的水帘从合成气出口排入下工序，熔渣和黑水则从底部排渣口排入与其相连结的渣锁斗，由DCS自控系统定时循环排渣。
[0005]由于该控制系统仍采用了 CPU工业控制器，控制器与执行机构采用多条信号线连接，经过长期运行发现设定时间误差较大，执行机构动作滞后，并且发生故障后，由于信号线繁多难以查找，以至影响排渣正常顺利进行。因此研究一种时间误差小、动作灵敏、检修方便、安全可靠的自动排渣装置和方法是十分必要的。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的缺陷，本发明提供一种时控误差小、动作灵敏、检修方便、安全可靠的粉煤加压气化自动排渣装置及排渣方法。
[0007]为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是:粉煤加压气化自动排渣装置，包括激冷室、锁斗、冲洗水罐、循环栗、加压栗、渣池和控制系统，激冷室下端排渣口通过锁斗集渣阀与锁斗相连，锁斗下端连接锁斗卸料阀，卸料阀通过管道与渣池连接；冲洗水罐出口安装锁斗冲洗水阀，通过管道与锁斗连接，循环栗进口安装循环栗入口阀，通过管道与锁斗连接，出口用管道与激冷室连接，出口旁路管安装循环栗旁路阀，用管道连接在循环栗入口阀与循环栗之间的管道上，加压栗进口与灰水澄清池澄清水相连，出口管安装锁斗加压阀，用管道与锁斗连接，锁斗上部安装锁斗泄压阀和泄压管冲洗阀，渣池上端口安装溢流阀，所述控制系统包括时序控制器、向时序控制器发送自动排渣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，所述渣池溢流阀、锁斗集渣阀、锁斗卸料阀、锁斗冲洗水阀、锁斗泄压阀、泄压管冲洗阀、锁斗加压阀、锁斗循环栗入口阀、循环栗旁路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、传感器反馈的信号指令每各阀门完成动作。
[0008]本发明所述粉煤加压气化自动排渣装置，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]本发明所述粉煤加压气化自动排渣装置，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]本发明所述粉煤加压气化自动排渣装置，所述传感器包括压力传感器和水位传感器。
[0011]本发明所述粉煤加压气化自动排渣装置，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]本发明所述粉煤加压气化自动排渣装置，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]本发明所述粉煤加压气化自动排渣装置，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粉煤加压气化自动排渣方法，所述渣池溢流阀、锁斗集渣阀、锁斗卸料阀、锁斗冲洗水阀、锁斗泄压阀、泄压管冲洗阀、锁斗加压阀、锁斗循环栗入口阀、循环栗旁路阀均连接一个节点控制器，时序控制器与节点控制器连接，所述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、传感器反馈的信号向节点控制器发送时序动作指令，节点控制器将接收到的时序动作指令发送给连接的阀门，阀门根据接收的时序动作指令动作，完成排渣-再集渣过程。
[0015]本发明所述粉煤加压气化自动排渣方法的排渣-再集渣过程包括以下步骤:
1)、锁斗与气化炉隔开后，时序控制器向与循环栗入口阀、循环栗旁路阀、泄压阀连接的节点控制器发送时序动作指令，节点控制器将时序动作指令发送至相应的阀门，使循环栗入口阀关闭，循环栗旁路阀开启，泄压阀开启，进行锁斗泄压；
2)、当压力传感器测得锁斗压力低于0.18MPa时，时序控制器向与渣池溢流阀、泄压管冲洗阀连接的节点控制器发送时序动作指令，使渣池溢流阀关闭，泄压管冲洗阀开启，开始清洗泄压管中的固体颗粒；
3)、达到设定泄压管清洗时间后，时序控制器向与泄压管冲洗阀连接的节点控制器发送时序动作指令，以关闭泄压管冲洗阀，停止清洗；
4)时序控制器向与锁斗冲洗水阀连接的节点控制器发送时序动作指令，使锁斗冲洗水阀开启，开始冲洗锁斗； 5)冲洗完成后，时序控制器向与锁斗卸料阀、锁斗加压阀连接的节点控制器发送时序动作指令，使锁斗卸料阀开启，锁斗开始排渣；同时开启锁斗加压阀，帮助排渣；
6)达到锁斗卸渣时间后，时序控制器再次向与锁斗卸料阀、锁斗加压阀连接的节点控制器发送时序动作指令，关闭锁斗卸料阀，同时关闭锁斗加压阀，锁斗卸渣停止；
7)在锁斗卸料阀关闭后，水位传感器检测到锁斗内重新注满水后，时序控制器向连接锁斗冲洗水阀、锁斗泄压阀的节点控制器发送指令，关闭锁斗冲洗水阀和锁斗泄压阀，设定锁斗卸料阀关闭时间，达到设定时间后，时序控制器控制开启渣池溢流阀，锁斗停止卸渣、集渣、泄压、加压的过程，渣池灰水开始溢流，循环栗自身循环；
8)确认锁斗卸料阀、锁斗冲洗水阀、锁斗泄压阀关闭后，时序控制器向连接锁斗加压阀的节点控制器发送时序动作指令，开启锁斗加压阀，对锁斗加压；
9)当压力传感器测得锁斗与气化炉合成气出口压力压差小于0.18MPa时，时序控制器控制开启锁斗集渣阀，开始集渣；并在锁斗集渣阀打开后，时序控制器控制关闭锁斗加压阀，锁斗集渣时，循环栗在自身循环；
10)锁斗加压阀关闭后，时序控制器控制开启循环栗入口阀，关闭锁斗循环栗旁路阀，锁斗内灰水与激冷室内灰水进行循环；
11)达到设定的集渣时间时，时序控制器控制关闭锁斗集渣阀，开启锁斗循环栗旁路阀，同时关闭循环栗入口阀，完成一个排渣一再集渣过程。
[0016]本发明所述粉煤加压气化自动排渣方法，锁斗排渣时间为2min，集渣时间为28min。
[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，偏差小于lOppm，即每秒不超过10us，每半小时不超过20ms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CP