專利名稱：煤氣發(fā)生爐測(cè)溫及微機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤氣發(fā)生爐測(cè)溫及微機(jī)控制系統(tǒng)，屬于溫度測(cè)量及自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別適用于小氮肥廠的固定床間歇式造氣爐。
目前用于煤氣爐的測(cè)溫技術(shù)有兩項(xiàng)，一項(xiàng)是“固定床間歇煤造氣爐測(cè)溫裝置”，另一項(xiàng)是“采用水為介質(zhì)檢測(cè)氣化層溫度的微機(jī)控制”。前者是在煤氣發(fā)生爐側(cè)面，穿過(guò)水夾套開(kāi)一孔，由鉬基合金材料制的測(cè)溫套管及其裝在里面的鎢錸三重測(cè)溫?zé)犭娕?，在氣缸的作用下?0分鐘插入爐內(nèi)測(cè)一次溫度，插入爐內(nèi)時(shí)間為6秒，測(cè)完后在氣缸的作用下拔出。其測(cè)溫溫度由數(shù)字顯示儀顯示。這種測(cè)溫裝置有如下缺點(diǎn)第一，測(cè)溫間隔時(shí)間太長(zhǎng)，30分鐘內(nèi)爐內(nèi)將發(fā)生很大變化。不能連續(xù)測(cè)溫就不易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，只能供操作人員參考。第二，一臺(tái)煤氣發(fā)生爐只在一個(gè)方向上安裝一個(gè)測(cè)溫裝置不足以反應(yīng)爐內(nèi)的全貌。第三，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除測(cè)溫套管要求特殊制造外，還需一套控制儀表和氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)。第四，熱電偶使用壽命短，按其技術(shù)條件使用40天就需要更換。
采用水為介質(zhì)檢測(cè)氣化層溫度是在煤氣發(fā)生爐側(cè)面，穿過(guò)其水夾套內(nèi)壁伸入爐內(nèi)再穿過(guò)水夾套到爐外安裝五組U型水管，通過(guò)對(duì)U型測(cè)溫管進(jìn)、出軟水溫差的測(cè)量來(lái)?yè)Q算出對(duì)應(yīng)的爐內(nèi)氣化層的溫度。它的微機(jī)控制是以間接測(cè)量的氣化層溫度為依據(jù)，并判斷選擇其中有代表性的一點(diǎn)溫度為根據(jù)，通過(guò)微機(jī)去控制煤氣發(fā)生爐的自動(dòng)機(jī)的各程序的時(shí)間分配，來(lái)達(dá)到對(duì)氣化層溫度進(jìn)行控制的目的。其入爐蒸氣流量調(diào)節(jié)是以定時(shí)采樣的氣化層溫度為依據(jù)，再結(jié)合給定的蒸氣分解率算出所要求的蒸氣流量，由微機(jī)去控制蒸氣調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。《采用低，煤氣發(fā)生爐內(nèi)所化層溫度在900-1300℃之間，測(cè)溫水管入口水溫約20℃，出口水溫約60℃，拿40℃左右的水溫變化量去對(duì)應(yīng)1000℃左右的溫度，其精度太低。第二，不能全面反映爐內(nèi)溫度情況，每個(gè)爐上安裝了五個(gè)測(cè)溫管，它是分三個(gè)方位，其中兩個(gè)方位上各安一個(gè)，一個(gè)方位上分三層安了三個(gè)。但爐內(nèi)各方位火層及溫度是千變?nèi)f化的，只五個(gè)點(diǎn)太少了，而且只根據(jù)一個(gè)方位上的三個(gè)測(cè)溫管來(lái)判別火層位置也是不夠的。第三，選用五個(gè)測(cè)溫點(diǎn)中具有代表性的一點(diǎn)溫度為根據(jù)來(lái)對(duì)爐子進(jìn)行調(diào)節(jié)是不夠理想的。因?yàn)闋t內(nèi)溫度和火層很不均勻，一點(diǎn)溫度不能代表全貌，這樣調(diào)節(jié)將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。第四，沒(méi)有對(duì)煤氣發(fā)生爐下灰進(jìn)行控制。下灰將對(duì)火層、炭層的分布產(chǎn)生重要的影響，如果火層、炭層的分布控制不好，將會(huì)使?fàn)t子出現(xiàn)各種問(wèn)題。此外，它還有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便推廣應(yīng)用以及在經(jīng)常停電停水的情況下有燒壞測(cè)溫管的可能等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種采取簡(jiǎn)單易行的辦法對(duì)煤氣發(fā)生爐內(nèi)多方位多層次的氣化層溫度的連續(xù)測(cè)量。并且通過(guò)微機(jī)實(shí)現(xiàn)氣化層溫度的連續(xù)控制，對(duì)入爐蒸氣隨氣化層溫度遞減的控制，對(duì)上、下吹蒸氣比例及下炭殘?zhí)苛康目刂?，?duì)爐內(nèi)氣化層位置的控制，以及對(duì)需要加炭的予報(bào)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的它由測(cè)溫裝置和微機(jī)控制機(jī)兩部分組成。其測(cè)溫裝置是由貼焊在造氣爐水夾套內(nèi)壁上的一個(gè)以上的熱電偶套管和插入套管內(nèi)的熱電偶構(gòu)成。熱電偶套管最好采用四支，在爐內(nèi)水夾套內(nèi)壁園周上每隔90°豎直貼焊一支熱電偶套管，其下端封死，上端由夾套上方穿過(guò)爐體壁引出，每支套管內(nèi)分上、中、下長(zhǎng)度插入3支熱電偶。
它的微機(jī)控制機(jī)是由A/D轉(zhuǎn)換器、單板機(jī)、CRT顯示器、D/A轉(zhuǎn)換器組成，微機(jī)控制機(jī)的輸入為來(lái)自熱電偶的氣化層溫度，上、下行溫度及吹風(fēng)信號(hào)。微機(jī)控制機(jī)有四路輸出，其中兩路輸出經(jīng)電/氣轉(zhuǎn)換器后去控制上、下吹蒸氣調(diào)節(jié)閥，一路輸出直接接入調(diào)速電機(jī)的操作器，去控制調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制下灰的快慢，另一路輸出通過(guò)位式輸出去帶動(dòng)電磁鐵，從而改變風(fēng)閥關(guān)閉的時(shí)間去調(diào)節(jié)溫度。
本發(fā)明對(duì)煤氣發(fā)生爐氣化層溫度的測(cè)量是應(yīng)用熱傳導(dǎo)的原理，利用緊貼焊接在爐子水夾套內(nèi)壁上的熱電偶，將氣化層的溫度間接的測(cè)量出來(lái)。
煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化層溫度高達(dá)1000℃以上，而且熾熱的炭層還在不斷的移動(dòng)，直接插入熱電偶進(jìn)行測(cè)溫必然對(duì)熱電偶的外套管提出很高的要求，如果要求熱電偶長(zhǎng)期埋入氣化層內(nèi)連續(xù)測(cè)溫，則在熱電偶外套管材料上更是難以解決，但是爐子外圍的水夾套的溫度并不高，水夾套內(nèi)沸騰的熱水的溫度一般在110℃-120℃之間(對(duì)一個(gè)生產(chǎn)廠來(lái)說(shuō)此是一定值)，直接與爐內(nèi)氣化層接觸的水夾套的內(nèi)壁溫度約200℃左右，且內(nèi)壁的溫度是隨氣化層溫度的變化而變化的，它們之間存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。氣化層的熱量是通過(guò)水夾套的內(nèi)壁傳給水夾套內(nèi)水的。這樣在氣化層、夾套內(nèi)壁及夾套內(nèi)熱水之間就存在一個(gè)梯度場(chǎng)，可以通過(guò)試驗(yàn)的方法將其分布規(guī)律找出。此規(guī)律找出后，就可以利用緊貼焊接在水夾套內(nèi)壁上熱電偶測(cè)量出的溫度，找出對(duì)應(yīng)的爐內(nèi)氣化層的溫度。
在微機(jī)控制上，本發(fā)明將每臺(tái)爐的12個(gè)氣化層溫度及上、下行溫度等15個(gè)信號(hào)，通過(guò)模板采入微機(jī)，經(jīng)微機(jī)分析計(jì)算出最高氣化層溫度，平均氣化層溫度，氣化層位置，氣化層厚度等，根據(jù)分析的結(jié)果分三路模擬輸出量分別去控制上吹蒸氣量、下吹蒸氣量及下灰速度。上、下吹蒸氣量的調(diào)節(jié)規(guī)律受三方面制約一是根據(jù)氣化層的溫度平均值;二是根據(jù)氣化層在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)變化，從上吹開(kāi)始到下吹結(jié)束，依次實(shí)現(xiàn)蒸氣隨氣化層溫度遞減;三是根據(jù)氣化層下部溫度變化相應(yīng)改變上、下吹蒸氣比例，從而達(dá)到對(duì)出爐灰渣殘?zhí)亢康目刂?。下灰速度的控制主要是根?jù)氣化層位置、下行速度及爐內(nèi)炭層厚度來(lái)進(jìn)行的，以保證爐內(nèi)炭層的各個(gè)層次分布含量。同時(shí)還根據(jù)氣化層溫度由微機(jī)對(duì)吹風(fēng)閥進(jìn)行位式控制，以控制爐內(nèi)溫度。
實(shí)現(xiàn)上述調(diào)節(jié)后，就可以達(dá)到使?fàn)t內(nèi)氣化層溫度及位置穩(wěn)定，使氣化層溫度控制在接近灰熔點(diǎn)的指標(biāo)上，同時(shí)應(yīng)用了隨溫度變化而改變上、下吹蒸氣量的控制，因而可以提高分解率，達(dá)到節(jié)約蒸氣的目的。在加入同樣蒸氣量的情況下還可以增加發(fā)氣量。下灰的殘?zhí)苛坑捎谑艿搅丝刂茣?huì)明顯的減少，因而也就節(jié)約了原料煤的消耗。由于氣化層溫度及位置的穩(wěn)定，保證了爐子不會(huì)出現(xiàn)結(jié)疤，燒翻燒壞風(fēng)塔等事故，達(dá)到長(zhǎng)周期運(yùn)行，這也是降低消耗的重要方面。
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述

圖1為煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化層溫度測(cè)量熱電偶及套管安裝示意2為煤氣發(fā)生爐微機(jī)控制系統(tǒng)框圖在圖1中，1為爐口、2為爐體、3為煤氣管、4為內(nèi)襯、5為熱電偶、6為熱電偶套管、7為水夾套、8為爐篦。熱電偶套管采用Φ14×4mm的20＃碳鋼管，共四支，在爐內(nèi)水夾套內(nèi)壁園周上，每隔90°豎直貼焊一支。每支套管內(nèi)分上、中、下三個(gè)長(zhǎng)度插入3支鎳鉻-鎳硅(或鎳鉻-考銅)Φ2的鎧裝熱電偶，這樣一個(gè)爐內(nèi)分4個(gè)方位，上、中、下三層共12個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，就可以比較全面地反映氣化層溫度及其分布狀況，也可以滿足對(duì)煤氣發(fā)生爐控制的需要。由熱電偶測(cè)出的溫度信號(hào)可以直接接入微機(jī)的模板，通過(guò)微機(jī)在屏幕上顯示。也可直接接入電位差計(jì)進(jìn)行顯示和記錄。
在圖2中，9為煤氣發(fā)生爐28的入爐蒸氣總閥，16為風(fēng)閥，10、1112分別為下行入爐蒸氣截止閥、調(diào)節(jié)閥和塾閥;13、14、15分別為上行入爐蒸氣截止閥、調(diào)節(jié)閥和塾閥;17、18分別為下灰爐條機(jī)29的減速器和拖動(dòng)調(diào)速電機(jī)，19、20分別為煤氣發(fā)生爐上行、下行煤氣管道27和26內(nèi)的測(cè)溫?zé)犭娕?，其?9、20各安裝一支熱電偶，21為貼焊在煤氣發(fā)生爐水夾套內(nèi)壁鋼管內(nèi)的12個(gè)熱電偶，22為整個(gè)微機(jī)控制機(jī)，它主要由A/D、D/A、CRT和主機(jī)COM(既單板機(jī))組成，23為煤氣發(fā)生爐的程序控制機(jī)，24、25分別為下行、上行蒸氣調(diào)節(jié)閥的電/氣轉(zhuǎn)換器，受控于微機(jī)。
當(dāng)入爐風(fēng)閥16打開(kāi)時(shí)，風(fēng)閥16送入微機(jī)控制機(jī)一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，則微機(jī)開(kāi)始通過(guò)A/D板將上、下行煤氣管道內(nèi)測(cè)溫?zé)犭娕己蜖t內(nèi)測(cè)溫?zé)犭娕?0、19、21的溫度信號(hào)送入微機(jī)，由微機(jī)分析計(jì)算，計(jì)算出相應(yīng)的上、下吹入爐蒸氣量、下炭量和風(fēng)量。從而在煤氣發(fā)生爐程序控制機(jī)23的一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，通過(guò)微機(jī)的D/A板分別發(fā)出控制信號(hào)控制電/氣轉(zhuǎn)換器24、25和調(diào)速電機(jī)18的操作器，分別控制下吹蒸氣閥、上吹蒸氣閥和下灰調(diào)速電機(jī)，同時(shí)微機(jī)主機(jī)又將開(kāi)關(guān)信號(hào)傳給煤氣發(fā)生爐的程序控制機(jī)23，控制循環(huán)周期內(nèi)加風(fēng)的時(shí)間，以達(dá)到控制風(fēng)閥16而調(diào)風(fēng)的目的，待下一個(gè)循環(huán)周期出現(xiàn)又周而復(fù)始地完成下一個(gè)循環(huán)的控制量調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種包括有測(cè)溫裝置和微機(jī)控制機(jī)的煤氣發(fā)生爐測(cè)溫及微機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于a.測(cè)溫裝置是由貼焊在造氣爐水夾套內(nèi)壁上的一個(gè)以上的熱電偶套管和插入套管內(nèi)的熱電偶構(gòu)成，b.微機(jī)控制機(jī)是由A/D轉(zhuǎn)換器、單板機(jī)、CRT顯示器、D/A轉(zhuǎn)換器組成，微機(jī)控制機(jī)的輸入為來(lái)自熱電偶的氣化層溫度，上、下行溫度，及吹風(fēng)信號(hào)，微機(jī)控制機(jī)有四路輸出，其中兩路輸出經(jīng)電/氣轉(zhuǎn)換器后去控制上、下吹蒸氣調(diào)節(jié)閥，一路輸出直接接入調(diào)速電機(jī)的操作器，去控制調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制下灰的快慢，另一路輸出通過(guò)位式輸出去帶動(dòng)電磁鐵，從而改變風(fēng)閥關(guān)閉的時(shí)間去調(diào)節(jié)溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于熱電偶套管最好采用4支，在爐內(nèi)水夾套內(nèi)壁園周上每隔90°豎直貼焊一支熱電偶套管，其下端封死，上端由水夾套上方穿過(guò)爐體測(cè)壁引出，每支套管內(nèi)分上、中、下長(zhǎng)度插入3支熱電偶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤氣發(fā)生爐測(cè)溫及微機(jī)控制系統(tǒng)，它利用焊接在造氣爐水夾套內(nèi)壁上的一個(gè)以上的熱電偶套管和插入套管內(nèi)的熱電偶，間接的測(cè)量出爐內(nèi)各方位，各高度上的氣化層的溫度。并將其同上、下行溫度信號(hào)一起送入微機(jī)，經(jīng)微機(jī)分析、計(jì)算后，由微機(jī)去對(duì)煤氣發(fā)生爐的吹風(fēng)量，上、下吹蒸氣量及下灰量實(shí)行自動(dòng)控制，達(dá)到使煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化層溫度及位置穩(wěn)定，從而使?fàn)t子長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行在良好狀態(tài)。而且可將爐內(nèi)氣化層溫度分布情況及其他有關(guān)參數(shù)通過(guò)屏幕數(shù)字化的顯示出來(lái)。
文檔編號(hào)G05D23/22GK1042019SQ8810734
公開(kāi)日1990年5月9日 申請(qǐng)日期1988年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月21日
發(fā)明者王京珍, 賈彥凱 申請(qǐng)人:河北省電子技術(shù)研究所