固定床煤气炉型煤全自动加煤控制系统
作者/来源： 日期： 2012-03-16 点击率：3466
随着化肥企业大型化、规模化、自动化水平的提高以及型煤原料的普遍推广应用，撒播式加煤机和自动检测碳层及给煤量智能调节控制技术以其适应性强、炭层高度便于调节、气化阻力小以及显著的节能降耗效果，已被越来越多厂家所采用，逐渐替代了传统的ZL型加煤机和人工手动加煤形式。还有部分厂家虽然使用了撒播式加煤机，但是仍然采用手动测量炭层、人工调节给煤时间的方式来控制炭层，该测量调控方式很容易因人为因素（如测量不及时、读数不准确、误报等）造成炭层及炉况波动，严重时还会导致炉况长周期不能稳定，消耗上升，严重影响全厂经济效益。因此实现造气炉全自动加煤技术对于稳定造气炉炭层，稳定炉况、节能降耗，具有非常重要的意义。
下面就我公司型煤专用加煤机、炭层高度自动检测装置、加煤机智能控制器及加煤机DCS智能控制系统技术分别作一介绍。
1、关于造气炉型煤专用加煤机
造气炉型煤专用加煤机是专门用于碳化煤球、腐殖酸煤球及腐殖酸煤棒为原料的造气炉专用自动加煤设备。型煤原料一般自然晾干的水分在10-13%之间，而烘干后水分在3-8%之间。型煤专用加煤机应能满足不同水分和不同的原料煤能够顺利加入造气炉的条件。
型煤专用加煤机由插板阀、小布料（座板阀或圆盘阀）、大布料和容煤桶等主要部件组成。
插板阀：该阀的作用是控制给料量的大小，故此阀要求阀门动作灵活、不能因为型煤煤粉多而粘接阀板，阀板动作时也不应向外带煤粉和产生漏气。针对这些特点我公司新推出型煤专用插板阀及全封闭插板阀，使用效果非常满意。
小布料阀（圆盘阀）：现有小布料阀和圆盘阀两种结构形式，此阀与大布料配合，实现二次密封作用。小布料阀较圆盘阀结构安装高度距离相对要高，要求该阀的密封面不能粘接煤粉、密封性能好、油缸与阀杆连接可靠、检修维护方便；针对旧厂房造气炉加煤机的改造，我公司推出了型煤专用圆盘阀，解决了常规型圆盘阀密封面粘接、漏气、堵料等问题，彻底杜绝了同行业困惑多年的圆盘阀外泄漏问题，同时还可做到三年内不用更换备件。
容煤桶及大布料阀：储存一个循环的原料煤及向造气炉膛内布煤型煤加煤机不同于块煤加煤机，除应能够动作灵活外，运行中还得避免密封面泄漏、粘结挂壁以及布料不匀等现象，针对型煤的特点，我们对加煤机相关阀门的密封面都做了特殊设计；加煤机布料阀有上开式和下开式两种，以适满足不同煤种、不同水分的需要；容煤筒入料口设计为可调衬板结构，可自由调节入料口衬板角度，使入炉煤达到理想的分布状态；在容煤筒、布料座内壁及布料头外罩部位加衬304不锈钢板，减少粘结挂壁现象发生；人孔为快开门结构，方便检修和清理积灰等。一台质量达标的加煤机，应能确保2年内不产生漏气现象。
2、造气炉炭层高度自动监测装置
炭层高度自动监测装置可以实现对造气炉膛内空程高度的及时检测，对操作人员及控制系统提供可靠数据，从而实现给煤量的闭环自动调节。
2.1 该装置机械部分采用油压缸驱动，结构简单、性能稳定；链条齿轮传动，计数准确；探测杆采用304不锈钢高精度冷拔圆钢，经久耐用、不腐蚀；密封部位采用不锈钢锥形阀及耐高温软密封结构，做到探测及静止时均不漏气。
2.2 电气部分通过高性能计数器，将探杆运动的直线距离转换成脉动开关信号传输至显示仪表，将测量数据以数字形式显示并转换为4-20mA电流信号输出。
3、造气炉加煤机智能控制器
造气炉加煤机智能控制器以炭层高度自动检测装置测得的炉内实际空程为依据，结合造气炉工艺要求的设定空程进行计算，进行加煤量的自动增/减调节，使炉内炭层恒定控制在设定区间内，实现造气炉自动加煤机真正的全自动加煤功能。
3.1 基本功能：具有全自动（固定炭层）、半自动、人工补料、手动探焦，强制校验等模式控制功能。其本参数：大布料阀打开时间、小布料阀（圆盘阀）延时时间、插板阀的最大/最小给煤时间（插板阀给料时间调节精度为0.1S）等，所有参数在线可调，同时，与造气炉控制装置运行阶段动作同步。
3.2 全自动（固定炭层）模式：设定工艺要求的空程高度、探焦检测频率、插板阀给料基准时间。
在正常运行条件下，设定每4个循环（可调节）布料完成后，探焦器自动检测一次炉内空程高度，并根据检测结果与工艺设定空程高度作比较，计算出下一循环给煤时间的补偿值，与插板阀基准给料时间叠加，即为下四个循环插板阀实际开启给料时间。随后在每个循环的设定阶段控制加煤机各阀门动作，完成一次加煤过程。当发现炭层高度波动量较大后，即改为每两个循环检测炭层一次；当相邻的两个检测结果超过40cm时，重复进行一次炭层检测。当（实际空程高度）－（设定空程高度）≥30cm时，下一个循环加煤量按每个循环最大加煤量执行。如发现自动探焦器动作失灵，系统将自动转入‘半自动’加煤模式并显示探焦装置ERR（故障）报警，改由人工调节插板阀给料时间，待到探焦器故障排除后再转回全自动（固定炭层）模式操作。
3.3 半自动模式：设定每个循环插板阀给料时间。
控制器工作在‘半自动’模式时，按照操作人员设定的给料时间，在每个循环的设定阶段控制加煤机各阀门动作，完成一次加煤过程。插板阀给料时间由操作人员设定（调节精度为0.1S）。
3.4 校验模式：
如当前给料时间与插板阀基准给料时间始终出现较大偏差，或由于工艺操作条件及煤种变更，固炭模式运行效果不理想时，可启动‘校验’程序，对当前给煤时间进行一次强制校验；此时，控制器根据当前10次加煤时间与空程高度偏差量对插板阀给料时间基准值进行修正，并作为‘固炭’模式下插板阀给料新的基准时间设定参数。
3.5 补料模式：设定每次补料操作的插板阀给料时间。
如炉况不正常或急需要人工补料时，启动‘补料’操作，控制器按照补料模式设定的给料时间，自动对造气炉进行一次加煤操作。
3.6 布料阶段及控制模式：为了适应不同原料煤及工艺操作对加煤阶段的要求，给煤、布料及探测炭层设置了下列3种控制模式：
a、吹风给煤，下吹布料，下吹探焦；
b、吹风给煤，吹风布料，下吹探焦；
c、下吹给煤，吹风布料，吹风探焦；
以腐殖酸煤棒原料为例，如果布料选择在下吹阶段，会造成下吹时炉顶蒸汽进入容煤桶内形成冷凝水，由于煤棒中也含有一定量的煤粉，随着原料煤在加煤机容煤桶内的停留，煤粉与冷凝水的接触形成煤泥，继而形成严重的粘结挂壁现象，如不能及时清理，会导致布料阀大量漏气，随之加煤机会因下料卡阻而无法运行；故应选择在吹风阶段给料、吹风阶段布料，探测应选择在下吹阶段最为适合，这样一是能够避免蒸汽进入容煤桶内，而是尽量缩短煤棒在容煤桶的停留时间，二是减少吹风阶段气流对探杆数据的影响。
4、造气炉给煤量调节DCS系统
随着各化肥厂家造气炉群数量的增加，采用显示、智能控制器分立单元仪表占用空间较大，不便于集中管理，再加上个别造气炉DCS制作厂家的不配合，炭层高度自动记录只能另外配置记录仪，这样下来系统显然有些零散，而采用智能加煤DCS系统就可以把零散的控制仪表集中起来，优势也逐渐显现出来。
由我公司自主开发生产的智能加煤DCS系统（CJ/SSC系统）先后在福建三明化工、晋丰煤化工、江苏双多化工、山东瑞星化工、河南心连心化肥三分厂、金石化肥等厂家安装投运。既实现了造气炉炭层高度的自动测量及给煤量自动调节，又增加了空程高度、加煤时间在线显示、记录、报警，历史数据查询等功能，为造气炉操作提供了更加科学的管理及参考依据。
CJ/SSC系统在原有控制理念基础上加设了智能校验功能，即系统每过一段时间将对当前控制效果进行判断，如果控制空程偏离设定值较大值，系统将自动启动校验功能，校正给料基准时间，以达到更好的恒定炭层的目的。
CJ/SSC系统为模块化结构，由电源、控制卡件、输入/输出、柜体五部分组成：
控制卡件有：SC-S主卡、SK-J加煤卡、SK-T探焦卡、SL-4电流卡。
