CN1042019A - 煤气发生炉测温及微机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤气发生炉测温及微机控制系统，它利用焊接在造气炉水夹套内壁上的一个以上的热电偶套管和插入套管内的热电偶，间接的测量出炉内各方位，各高度上的气化层的温度。并将其同上、下行温度信号一起送入微机，经微机分析、计算后，由微机去对煤气发生炉的吹风量，上、下吹蒸气量及下灰量实行自动控制，达到使煤气发生炉内气化层温度及位置稳定，从而使炉子长期稳定地运行在良好状态。而且可将炉内气化层温度分布情况及其他有关参数通过屏幕数字化的显示出来。

Description

本发明涉及一种煤气发生炉测温及微机控制系统，属于温度测量及自动控制系统，特别适用于小氮肥厂的固定床间歇式造气炉。

目前用于煤气炉的测温技术有两项，一项是“固定床间歇煤造气炉测温装置”，另一项是“采用水为介质检测气化层温度的微机控制”。前者是在煤气发生炉侧面，穿过水夹套开一孔，由钼基合金材料制的测温套管及其装在里面的钨铼三重测温热电偶，在气缸的作用下，30分钟插入炉内测一次温度，插入炉内时间为6秒，测完后在气缸的作用下拔出。其测温温度由数字显示仪显示。这种测温装置有如下缺点：第一，测温间隔时间太长，30分钟内炉内将发生很大变化。不能连续测温就不易实现闭环控制，只能供操作人员参考。第二，一台煤气发生炉只在一个方向上安装一个测温装置不足以反应炉内的全貌。第三，结构复杂，除测温套管要求特殊制造外，还需一套控制仪表和气缸执行机构。第四，热电偶使用寿命短，按其技术条件使用40天就需要更换。

采用水为介质检测气化层温度是在煤气发生炉侧面，穿过其水夹套内壁伸入炉内再穿过水夹套到炉外安装五组U型水管，通过对U型测温管进、出软水温差的测量来换算出对应的炉内气化层的温度。它的微机控制是以间接测量的气化层温度为依据，并判断选择其中有代表性的一点温度为根据，通过微机去控制煤气发生炉的自动机的各程序的时间分配，来达到对气化层温度进行控制的目的。其入炉蒸气流量调节是以定时采样的气化层温度为依据，再结合给定的蒸气分解率算出所要求的蒸气流量，由微机去控制蒸气调节阀来实现调节。《采用低，煤气发生炉内所化层温度在900-1300℃之间，测温水管入口水温约20℃，出口水温约60℃，拿40℃左右的水温变化量去对应1000℃左右的温度，其精度太低。第二，不能全面反映炉内温度情况，每个炉上安装了五个测温管，它是分三个方位，其中两个方位上各安一个，一个方位上分三层安了三个。但炉内各方位火层及温度是千变万化的，只五个点太少了，而且只根据一个方位上的三个测温管来判别火层位置也是不够的。第三，选用五个测温点中具有代表性的一点温度为根据来对炉子进行调节是不够理想的。因为炉内温度和火层很不均匀，一点温度不能代表全貌，这样调节将会出现错误。第四，没有对煤气发生炉下灰进行控制。下灰将对火层、炭层的分布产生重要的影响，如果火层、炭层的分布控制不好，将会使炉子出现各种问题。此外，它还有结构复杂，不便推广应用以及在经常停电停水的情况下有烧坏测温管的可能等缺点。

本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处而提供一种采取简单易行的办法对煤气发生炉内多方位多层次的气化层温度的连续测量。并且通过微机实现气化层温度的连续控制，对入炉蒸气随气化层温度递减的控制，对上、下吹蒸气比例及下炭残炭量的控制，对炉内气化层位置的控制，以及对需要加炭的予报。

本发明是这样实现的：

它由测温装置和微机控制机两部分组成。其测温装置是由贴焊在造气炉水夹套内壁上的一个以上的热电偶套管和插入套管内的热电偶构成。热电偶套管最好采用四支，在炉内水夹套内壁园周上每隔90°竖直贴焊一支热电偶套管，其下端封死，上端由夹套上方穿过炉体壁引出，每支套管内分上、中、下长度插入3支热电偶。

它的微机控制机是由A/D转换器、单板机、CRT显示器、D/A转换器组成，微机控制机的输入为来自热电偶的气化层温度，上、下行温度及吹风信号。微机控制机有四路输出，其中两路输出经电/气转换器后去控制上、下吹蒸气调节阀，一路输出直接接入调速电机的操作器，去控制调速电机的转速，从而控制下灰的快慢，另一路输出通过位式输出去带动电磁铁，从而改变风阀关闭的时间去调节温度。

本发明对煤气发生炉气化层温度的测量是应用热传导的原理，利用紧贴焊接在炉子水夹套内壁上的热电偶，将气化层的温度间接的测量出来。

煤气发生炉内气化层温度高达1000℃以上，而且炽热的炭层还在不断的移动，直接插入热电偶进行测温必然对热电偶的外套管提出很高的要求，如果要求热电偶长期埋入气化层内连续测温，则在热电偶外套管材料上更是难以解决，但是炉子外围的水夹套的温度并不高，水夹套内沸腾的热水的温度一般在110℃-120℃之间（对一个生产厂来说此是一定值），直接与炉内气化层接触的水夹套的内壁温度约200℃左右，且内壁的温度是随气化层温度的变化而变化的，它们之间存在着对应的关系。气化层的热量是通过水夹套的内壁传给水夹套内水的。这样在气化层、夹套内壁及夹套内热水之间就存在一个梯度场，可以通过试验的方法将其分布规律找出。此规律找出后，就可以利用紧贴焊接在水夹套内壁上热电偶测量出的温度，找出对应的炉内气化层的温度。

在微机控制上，本发明将每台炉的12个气化层温度及上、下行温度等15个信号，通过模板采入微机，经微机分析计算出最高气化层温度，平均气化层温度，气化层位置，气化层厚度等，根据分析的结果分三路模拟输出量分别去控制上吹蒸气量、下吹蒸气量及下灰速度。上、下吹蒸气量的调节规律受三方面制约：一是根据气化层的温度平均值;二是根据气化层在一个循环周期内变化，从上吹开始到下吹结束，依次实现蒸气随气化层温度递减;三是根据气化层下部温度变化相应改变上、下吹蒸气比例，从而达到对出炉灰渣残炭含量的控制。下灰速度的控制主要是根据气化层位置、下行速度及炉内炭层厚度来进行的，以保证炉内炭层的各个层次分布含量。同时还根据气化层温度由微机对吹风阀进行位式控制，以控制炉内温度。

实现上述调节后，就可以达到使炉内气化层温度及位置稳定，使气化层温度控制在接近灰熔点的指标上，同时应用了随温度变化而改变上、下吹蒸气量的控制，因而可以提高分解率，达到节约蒸气的目的。在加入同样蒸气量的情况下还可以增加发气量。下灰的残炭量由于受到了控制会明显的减少，因而也就节约了原料煤的消耗。由于气化层温度及位置的稳定，保证了炉子不会出现结疤，烧翻烧坏风塔等事故，达到长周期运行，这也是降低消耗的重要方面。

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详述：

图1为煤气发生炉内气化层温度测量热电偶及套管安装示意图

图2为煤气发生炉微机控制系统框图

在图1中，1为炉口、2为炉体、3为煤气管、4为内衬、5为热电偶、6为热电偶套管、7为水夹套、8为炉篦。热电偶套管采用Φ14×4mm的20＃碳钢管，共四支，在炉内水夹套内壁园周上，每隔90°竖直贴焊一支。每支套管内分上、中、下三个长度插入3支镍铬-镍硅（或镍铬-考铜）Φ2的铠装热电偶，这样一个炉内分4个方位，上、中、下三层共12个温度测量点，就可以比较全面地反映气化层温度及其分布状况，也可以满足对煤气发生炉控制的需要。由热电偶测出的温度信号可以直接接入微机的模板，通过微机在屏幕上显示。也可直接接入电位差计进行显示和记录。

在图2中，9为煤气发生炉28的入炉蒸气总阀，16为风阀，10、11    12分别为下行入炉蒸气截止阀、调节阀和塾阀;13、14、15分别为上行入炉蒸气截止阀、调节阀和塾阀;17、18分别为下灰炉条机29的减速器和拖动调速电机，19、20分别为煤气发生炉上行、下行煤气管道27和26内的测温热电偶，其中19、20各安装一支热电偶，21为贴焊在煤气发生炉水夹套内壁钢管内的12个热电偶，22为整个微机控制机，它主要由A/D、D/A、CRT和主机COM（既单板机）组成，23为煤气发生炉的程序控制机，24、25分别为下行、上行蒸气调节阀的电/气转换器，受控于微机。

当入炉风阀16打开时，风阀16送入微机控制机一个开关信号，则微机开始通过A/D板将上、下行煤气管道内测温热电偶和炉内测温热电偶20、19、21的温度信号送入微机，由微机分析计算，计算出相应的上、下吹入炉蒸气量、下炭量和风量。从而在煤气发生炉程序控制机23的一个循环周期内，通过微机的D/A板分别发出控制信号控制电/气转换器24、25和调速电机18的操作器，分别控制下吹蒸气阀、上吹蒸气阀和下灰调速电机，同时微机主机又将开关信号传给煤气发生炉的程序控制机23，控制循环周期内加风的时间，以达到控制风阀16而调风的目的，待下一个循环周期出现又周而复始地完成下一个循环的控制量调节。

Claims (2)

1、一种包括有测温装置和微机控制机的煤气发生炉测温及微机控制系统，其特征在于：

a.测温装置是由贴焊在造气炉水夹套内壁上的一个以上的热电偶套管和插入套管内的热电偶构成，

b.微机控制机是由A/D转换器、单板机、CRT显示器、D/A转换器组成，微机控制机的输入为来自热电偶的气化层温度，上、下行温度，及吹风信号，微机控制机有四路输出，其中两路输出经电/气转换器后去控制上、下吹蒸气调节阀，一路输出直接接入调速电机的操作器，去控制调速电机的转速，从而控制下灰的快慢，另一路输出通过位式输出去带动电磁铁，从而改变风阀关闭的时间去调节温度。

2、根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于热电偶套管最好采用4支，在炉内水夹套内壁园周上每隔90°竖直贴焊一支热电偶套管，其下端封死，上端由水夹套上方穿过炉体测壁引出，每支套管内分上、中、下长度插入3支热电偶。

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