[其他]造氣爐造氣過程的控制系統及方法

無效

• 申請號: 86108708
• 申請日: 1986-12-20
• 公開（公告）號: CN86108708A
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 宋煥文;楊有建;于澤夫;邱顯愚
• 申請（專利權）人: 長春市工程食品研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G05D23/00;G05D7/00;C10J3/02
• 代理公司: 吉林省專利服務中心
• 代理人: 劉建軍

屬于煤造氣爐的過程控制系統及方法。

目前國內小合成氨廠都是以煤為原料，再通入水蒸氣，使之在高溫爐的反應室內發生化學反應，生產出半水煤氣（即造氣），然后經過脫硫、變換、銅洗、合成等工藝制成氨。

間歇反應固定床式造氣爐是小合成氨廠的主要設備。這種造氣爐的造氣過程一般分為五個階段：吹風、上吹制氣、下吹制氣、二次上吹、吹凈。然后按此五個階段周而復始地循環，每個循環約2.5分鐘。這種造氣爐造氣過程的控制屬于非線性多變量的復雜系統，在每個循環的五個階段中需要控制空氣、蒸氣、氮氣等多個閥門多次的開啟與關閉。過程自動控制的任務應當是精確地把造氣爐每個循環的蒸氣分解率控制到最佳水平。這樣才能實現高產、低消耗。

目前國內正采用不同的控制裝置及方法對造氣過程進行控制。如1986年第一期《化工自動化及儀表》雜志第25至30頁所載“合成氨造氣工段微機控制系統”，它只能按時間程序控制造氣五個階段。國內其他的控制裝置與方法也未能擺脫按時間程序控制。這種控制方法存在的問題是不了解爐內溫度信息，造成生產不穩定，蒸氣分解率低，因而浪費燃料、原料煤及電力能源。

按照電站直流鍋爐原理的西德專利（DE2935771），雖然提供了一套造氣爐工藝設備與檢測設備相結合的方法。可以實現爐溫檢測，然而它系統龐大，而且只適用連續式反應，它的控制不適用非常復雜的間歇式反應造氣爐。

本發明為實現間歇式造氣爐的爐溫檢測及控制，提供了一套系統及方法，以達到節約能源、穩定生產之目的。結合附圖說明本發明。

圖1：間歇式造氣爐控制系統示意圖。1、供液子系統。2、測溫子系統、3、過程接口、4、控制器、5、執行器、6、造氣爐、7、氣化層、10、循環液體、11_a、11_b輸液泵、12、電動閥、13_a、13_b液體處理器、14、分離沉降箱、15、排污閥、16、液位變送器、17、旁路分流管、18、節流閥、19、逆止閥、20、傳感器、21_a、21_b、21_c、21_d熱電偶、22、供液流量計、23、檢漏流量計、24、三通蒸氣閥、25、三通放空閥、30、造氣控制過程信號接口、31、溫度標定信號接口、32、檢漏信號接口、33、冷卻裝置、34、接其他氣化爐。

圖2：傳感器安裝示意圖。

8、水夾套、9、耐火層、26、金屬卡子、27、絕熱層、28、塞桿、29、傳感器軸向中心孔。

本系統由供液子系統、測溫子系統、過程接口、控制器、執行器構成。

供液子系統包括：循環液體、輸液泵、電動閥、液體處理器、分離沉降箱、排污閥、液位變送器、旁路分流管、節流閥、供液管、回液管、逆止閥、冷卻裝置。

循環液體由輸液泵抽吸經電動閥進入液體處理器處理，經處理的液體再進入分離沉降箱。它安有液位送變器和排污閥。分離沉降箱由控制器按時間程序控制排污。由輸液泵從分離沉降箱中抽出的有一定壓力的液體通過旁路分流管上的節流閥分流調壓，液體以一定流量由供液管通過供液流量計，再通過保護傳感器的三通蒸氣閥，進入傳感器。傳感器里的流動的循環液體捕集，吸收爐內氣化層的熱幅射、熱對流、熱傳導的平均熱量。然后液體由傳感器出口流經保護傳感器的三通放空閥，再流入檢漏流量計，經回液管進入帶有冷卻水處理器的冷卻裝置，液體被冷卻后經逆止閥進入供液子系統的輸入端，輸入端由控制器控制自動補給循環液。

旁路分流管及節流閥的作用有兩個：一是調節液體流量，保證循環液體在沸點以下工作;二是標定溫度，當監視熱電偶實測溫度與過程接口中的溫度指示儀溫度出現幅、相偏差值時，調節液體流量，消除偏差。

測溫子系統包括：傳感器、熱電偶，供液、檢漏流量計、三通蒸氣閥，三通放空閥、循環液體、金屬卡子、絕熱層、塞桿。

傳感器安裝在造氣爐水夾套內壁垂直受熱面上，傳感器的引出端穿過爐壁的水夾套部分及其和爐外連接部分被包在絕熱層內。絕熱層由金屬套管抽真空制成。絕熱層的作用是防止環境影響測量數據的準確性。傳感器入口裝有熱電偶或其他測溫元件、三通蒸氣閥和供液流量計;傳感器出口裝有熱電偶或其他測溫元件、檢漏流量計和三通放空閥。沿造氣爐水夾套園周上方耐火層內任意點埋有至少兩個熱電偶或其他測溫元件。傳感器軸向中心孔插入塞桿。

循環液體經傳感器后由傳感器出入口熱電偶測得的溫差信號與供液流量計測得的流量信號輸入過程接口。