CN111017569A - 一种粉体物料自动计量输送系统及输送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种化工生产用粉体物料自动计量输送系统及输送方法，该输送系统包括粉体储存单元、计量单元、输送单元和控制单元。该输送系统能将准确计量的粉体原料送入目标反应容器，有效解决了化工生产中粉体物料自动计量输送的难题，具有布置灵活，能适合复杂工况，自动化程度高、计量和输送数量准确、密闭化输送和进料过程无粉尘溢出的特点，满足了当前化工行业的自动化、信息化、智能化的发展需求。
Description
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种粉体物料自动计量输送系统及输送方法。
背景技术
固体物料的连续输送技术已经在工业领域得到越来越多的应用，发展出了气力输送、管链输送、斗式提升、刮板输送、螺旋输送、带式输送、O型带输送等多种输送方式。每种输送方式都有自己的特点和最适合的使用场景，在能耗、能力、使用寿命、输送效果等方面各不相同。
精细化工生产中的粉体原料占很大比重，由于精细化工小批量、多品种、生产设备和流程复杂的特点，其粉体原料过去一直采用人工投料方式进行投料生产。由于近来人力成本上升，工人劳动保护和环境保护的加强，如何在精细化工行业中实现密闭化输送、自动化进料已成为一项重要课题。特别是化工行业2.0的推进，要求化工企业能够更好的实现自动化、数字化、信息化，而现有的人工进料及简易机械式进料已经远远不能满足要求。
目前，在化工领域，已经实现了部分固体物料的自动化输送或进料。如公开专利CN104192568B、CN 208560956U、CN 209455674U、CN 208828671U、CN 209455699U。但是这些输送或进料技术并不能很好的运用于精细化工领域，不能适应精细化工领域多批次进料、原料计量精度要求高、原料使用点位层次复杂的特点。小批量、多品种、生产设备和流程复杂的特点决定了精细化工领域固体物料密闭化输送和自动化进料会十分困难。
因此，设计发明一种粉体物料自动计量输送系统对精细化工的发展就显得尤为重要。
发明内容
本发明提供一种适用于化工行业特别是精细化工行业的粉体物料自动计量输送系统。该系统可显著降低工人劳动强度，极大的改善工人工作环境，提高了化工生产自动化水平，提高化工生产安全性、工艺重现性和可追溯性。该系统具有布置灵活，能适合复杂工况，自动化程度高、计量和输送准确、密闭化输送和进料过程无粉尘溢出的特点。
该系统通过PLC和/或DCS控制实现了粉体原料从原料进入原料仓到最终进入反应釜使用的全过程自动化、数字化运行，对实现化工行业2.0的推进具有非常重要的现实意义。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种粉体物料自动计量输送系统，包括粉体储存单元、计量单元、输送单元和控制单元；
所述粉体储存单元包括原料仓和除尘器；
所述计量单元包括称重料仓和称重传感器，所述计量单元用于对粉体物料进行称重计量；
所述输送单元采用包括主体为气力输送的方式，包括仓泵、气力输送管道、分离仓，所述分离仓设置有除尘器；所述输送单元用于将所述计量单元称重的粉体物料输送至目标反应器；
所述控制单元与整套自动计量输送系统联锁，根据生产指令控制自动计量输送系统自动化运行。
可选地，所述粉体物料自动计量输送系统还包括投料单元，所述投料单元包括拆包机和输送机，所述输送机用于将拆包机拆包后的粉体物料输送至粉体储存单元；
拆包机根据原料包装类型选择市场上合适的拆包设备。可选地，所述拆包机为吨袋拆包机，以方便实现包装物的回收，减少固废的产生；可选地，所述拆包机设置有除尘器，防止拆包时粉尘外溢。
可选地，所述输送机可选自管链输送机、斗式提升机、刮板输送机、气力输送机、螺旋输送机或它们的组合，可选地，所述输送机选自管链输送机与螺旋输送机的组合，可选地，所述输送机依次设置为管链输送机与螺旋输送机；可选地，所述输送机主体为管链输送机；
可选地，所述拆包机的出料口还设置有粉碎机，螺旋输送机和震动筛中的一种或多种的组合。
可选地，上述粉体物料自动计量输送系统中，所述的粉体储存单元中，所述原料仓材质和大小根据物料性质和储存量进行设计制造，可选地，所述原料仓上部分为圆筒形，底部外观为圆锥形或接近圆锥形。所述原料仓底部设置有一只或多只喂料用螺旋输送机，可选为2-4只喂料用螺旋输送机，用来给计量单元的称重料仓喂料。
可选地，所述原料仓进料口设置有气动插板阀；可选地，上述粉体储存单元中，所述原料仓采用不锈钢材质制作。可选地，所述原料仓还设置有气浮盘、震动下料锥、气锤和震动电机中的一种或多种的组合。
可选地，上述粉体物料自动计量输送系统中，所述的计量单元中，所述称重料仓为一个或多个，可选为两个称重料仓，所述每个称重料仓配一组计量模块(称重传感器)，以负责相应的称重料仓的称重。具体地，两个称重料仓依次计量，再放料至输送单元相应的仓泵，以实现物料自动计量和输送的连续化。
所述计量单元的称重传感器与所述粉体储存单元的原料仓底部的喂料用螺旋输送机连锁，根据控制单元的指令，以一次或多次的形式，将原料仓中的原料通过喂料螺旋输送机输送给所述称重料仓进行计量，在达到指定数量时控制喂料用螺旋输送机停止喂料；
可选地，所述称重料仓设置有除尘器；
可选地，所述称重料仓的出料口设置有旋转阀。
可选地，上述粉体物料自动计量输送系统中，所述的输送单元中，所述仓泵的个数与称重料仓的个数对应，其分别与气力输送管道相连；可选地，所述每个仓泵均设置有称重传感器；可选地，所述每个仓泵的进料口设置有气动插板阀；可选地，所述每个仓泵的出料口设置有气动球阀；
可选地，所述仓泵气源为压缩空气或带压的氮气，根据物料性质及化工生产工艺要求而定；可选地，所述输送单元还包括气动三通阀、气力增强器、气锤和震动电机中一种或多种的组合；可选地，所述输送单元的分离仓和除尘器分开式设置或一体化设置。
可选地，所述分离仓的进料口设置有气动插板阀；
可选地，所述分离仓的出料口设置有旋转阀和气动插板阀。可选地，上述输送单元中，所述分离仓设置于目标反应容器上方。
可选地，在分离仓后增加一个或多个管链输送机和/或螺旋输送机。
可选地，上述粉体物料自动计量输送系统中，所述控制单元采用PLC和/或DCS根据生产要求向原料的目标使用点位准确输送物料；
可选地，所述控制单元采用PLC和/或DCS，与化工反应参数进行连锁，以实现自动进料和/或反应参数的自动化调节或控制；
可选地，所述控制单元还可以实现整套自动计量输送系统异常状况报警、紧急停机、自动生成工作日志等功能。
可选地，所述粉体物料自动计量输送系统还可以通过充入氮气和/或二氧化碳气体对原料进行保护。
所述的粉体物料包括细粉状或颗粒状固体或易粉碎的其他固体物料；
可选地，所述粉体物料可以为无机物、有机物或它们的复合体或混合体。
可选地，所述粉体物料自动计量输送系统还包括原料扫码识别设备。
另一方面，本发明提供一种粉体物料自动计量输送方法，所述输送方法采用上述的粉体物料自动计量输送系统，包括以下步骤：将粉体物料投入粉体储存单元的原料仓)中储存，或将粉体物料经投料单元的拆包机拆包后，再经投料单元的输送机输送至粉体储存单元的原料仓中储存，接着在计量单元的称重料仓中对粉体物料进行称重计量，称重计量完成后，启动输送单元的仓泵，经输送单元的气力输送管道输送至输送单元的分离仓中，将粉体物料与气体进行分离，分离后将粉体物料投至目标反应器中；
所述各输送步骤采用控制单元与整套自动计量输送系统联锁，根据化工生产参数指令控制自动计量输送系统自动化运行，实现自动加料和反应参数的自动化调节或控制。
本发明中：
PLC是指可编程(逻辑)控制器，英文全称为：Programmable Logic Controller，是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。
DCS是集散控制系统简称，或称为分散控制系统或分布式计算机控制系统，英文全称为：Distributed Control System。它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。
仓泵是仓式气力输送泵的简称。仓式气力输送泵采用正压气力输送方式输送粉状物料，广泛应用于电厂粉煤灰，水泥，水泥生料，矿粉等物料的输送。
有益效果：
本发明提供了一种化工生产中粉体物料自动计量输送系统，能将准确计量的粉体原料送入目标反应容器，有效解决了化工生产中粉体物料自动计量输送的难题，具有布置灵活，能适合复杂工况，自动化程度高、计量和输送数量准确、密闭化输送和进料过程无粉尘溢出的特点，满足了当前化工行业自动化、信息化、智能化的发展需求。
附图说明
图1为本发明实施例中一种粉体物料自动计量输送系统的设备布置示意图；
附图标记说明：
拆包机A；第一除尘器1；第一螺旋输送机2；振动筛3；管链输送机4；第二螺旋输送机5；原料仓B；第二除尘器6；料位计7；第三螺旋输送机8；第一气动插板阀9；第一称重传感器10；称重料仓C；第三除尘器11；仓泵D；第一旋转阀12-1；第二气动插板阀12；气力输送管道13；第二称重传感器14；第一气动球阀15；第四除尘器16；第三称重传感器17；分离仓E；第三气动插板阀18；第二旋转阀19；第四气动插板阀20。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以示例性地说明本发明，但并不用于限定本发明。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解本发明中的具体含义。
作为本发明的一个示例性实施例，如图1所示粉体物料自动计量输送系统，包括投料单元、粉体储存单元、计量单元、输送单元和控制单元。
所述投料单元包括拆包机A和输送机；所述拆包机A设置有第一除尘器1，所述拆包机A的出料口设置有第一螺旋输送机2和振动筛3；所述拆包机A采用吨袋拆包机；所述输送机为依次设置管链输送机4、第二螺旋输送机5；所述拆包机A用于对粉体物料进行拆包，所述输送机用于将拆包后的粉体物料输送至粉体储存单元；
所述粉体储存单元包括原料仓B和第二除尘器6；所述原料仓B设置有三只料位计7；所述原料仓B底部设置有四只第三螺旋输送机8；所述原料仓B进料口设置有第一气动插板阀9；
所述计量单元包括两个称重料仓C，所述每个称重料仓C均设置有第一称重传感器10；所述第一称重传感器10与所述粉体储存单元的原料仓B底部的第三螺旋输送机8连锁，根据控制单元的指令，以一次或多次的形式，将原料仓C中的原料通过第三螺旋输送机8输送给每个称重料仓C进行计量，在达到指定数量时控制第三螺旋输送机8停止向每个称重料仓C喂料；所述每个称重料仓C均设置有第三除尘器11；所述称重料仓C的出料口设置有第一旋转阀12-1。
所述输送单元采用包括气力输送的方式，依次包括仓泵D、气力输送管道13、分离仓E；所述输送单元用于将所述计量单元称重的粉体物料输送至目标反应器；所述仓泵D为两个，所述每个仓泵D均设置有第二称重传感器14，用于检测粉体物料计量的准确性；每个仓泵D设置在对应称重料仓C出料口处，且分别与气力输送管道13相连；所述仓泵D的进料口设置有第二气动插板阀12；所述仓泵D的出料口设置有第一气动球阀15；所述分离仓E设置于气力输送管道13的末端以及目标反应容器上方；所述分离仓E设置有第四除尘器16，所述第四除尘器16与所述分离仓E一体化设置；所述分离仓E设置有第三称重传感器17，用于检测粉体物料计量的准确性；所述与分离仓E的进料口设置有第三气动插板阀18；所述分离仓E的出料口依次设置有第二旋转阀19和第四气动插板阀20；
该系统中，工作现场采用PLC和控制室采用DCS进行控制，其与整套自动计量输送系统的上述各阀门以及设备的各个部件联锁，根据需要，自动控制各阀门的开关，以及各部件的运行，即根据生产指令控制整个自动计量输送系统自动化输送粉体物料。
该系统使用时，进厂的合格粉体原料(如H酸、对位酯、小苏打等)经吨袋拆包机A拆包后，粉体原料与包装袋分离(此时包装袋可加以回收)，粉体原料经第一螺旋输送机2进入震动筛3中进行筛分，粉体原料进入管链输送机4，而结块和料中杂物则从震动筛3出渣口排出。管链输送机4将粉体原料提升至指定高度后，再通过第二螺旋输送机5送入原料仓储存备用。根据原料仓设置的料位计7的显示，在原料仓B料位到达高料位时，可自动停止拆包。
自控系统或操作人员通过PLC或DCS下达用料指令后，原料仓B底部的喂料第三螺旋输送机8启动，将物料依次输送给两个称重料仓C，两个称重料仓C分别通过各自的第一称重传感器10对喂料第三螺旋输送机8进行控制，以保证获得所需要数量的物料。
每个称重料仓C在获得所需要数量的物料后，再依次将物料通过各自相连的仓泵D通过同一根气力输送管道输往目标反应容器上部对应的分离仓E。粉体原料在分离仓E中与气体分离，气体经第四除尘器16排出，粉体原料依次进入目标反应容器中。
注：①称重料仓出料口设置的旋转阀12-1可以满足粉体原料输送末期零头物料的准确计量。②每个仓泵D可设置气体平衡管通往原料仓以加快每个称重料仓C分别往仓泵D的放料速度。③以上各工序中产生的粉尘均采用除尘器去除。每个仓泵D的气源采用干燥的压缩空气。整套系统采用PLC或(和)DCS根据生产指令实现整套系统的自动化运行。两只称重料仓C和两只仓泵D协同作业，可实现目标反应容器所需原料不间断的供应，加入原料达到指定数量后自动停止。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，包括粉体储存单元、计量单元、输送单元和控制单元；
所述粉体储存单元包括原料仓和除尘器；
所述计量单元包括称重料仓和称重传感器，所述计量单元用于对粉体物料进行称重计量；
所述输送单元采用包括气力输送的方式，包括仓泵、气力输送管道、分离仓，所述分离仓设置有除尘器；所述输送单元用于将所述计量单元称重的粉体物料输送至目标反应器；
所述控制单元与整套自动计量输送系统联锁，根据生产指令控制自动计量输送系统自动化运行。
2.根据权利要求1所述的粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，还包括投料单元，所述投料单元包括拆包机和输送机，所述输送机用于将拆包机拆包后的粉体物料输送至粉体储存单元；
所述拆包机用于将生产原料拆包，
可选地，所述拆包机为吨袋拆包机；
可选地，所述拆包机设置有除尘器，防止拆包时粉尘外溢；
可选地，所述输送机选自管链输送机、斗式提升机、刮板输送机、气力输送机、螺旋输送机或它们的组合；
可选地，所述输送机为管链输送机与螺旋输送机的组合，可选地，所述输送机依次设置为管链输送机与螺旋输送机；
可选地，所述拆包机还设置有粉碎机，螺旋输送机和震动筛中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，所述原料仓底部设置有一只或多只喂料用螺旋输送机，用于对所述称重料仓喂料；
可选地，所述原料仓进料口设置有气动插板阀；
可选地，所述原料仓还设置有气浮盘、震动下料锥、气锤和震动电机中的一种或多种的组合；
可选地，所述原料仓设置一只或多只料位计，用于显示料位。
4.根据权利要求1或3所述的粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，所述计量单元的称重料仓为一个或多个，可选为两个称重料仓；所述每个称重料仓均设置有称重传感器，以负责相应的称重料仓的称重；所述称重传感器与所述粉体储存单元的原料仓底部的喂料用螺旋输送机连锁，根据控制单元的指令，以一次或多次的形式，将原料仓中的原料通过喂料螺旋输送机输送给所述称重料仓进行计量，在达到指定数量时控制喂料用螺旋输送机停止喂料；
可选地，所述称重料仓设置有除尘器；
可选地，所述称重料仓的出料口设置有旋转阀。
5.根据权利要求1所述的粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，
所述仓泵的个数与称重料仓的个数对应，每个仓泵设置在对应称重料仓出料口处，且分别与气力输送管道相连；
可选地，所述每个仓泵均设置有称重传感器；
可选地，所述每个仓泵的进料口设置有气动插板阀；
可选地，所述每个仓泵的出料口设置有气动球阀；
可选地，所述分离仓设置于目标反应容器上方；
可选地，所述输送单元还包括气动三通阀、气力增强器、气锤和震动电机中一种或多种的组合；
可选地，在分离仓后增加一个或多个管链输送机和/或螺旋输送机；
可选地，所述输送单元的分离仓和除尘器分开式设置或一体化设置；
可选地，所述分离仓的进料口设置有气动插板阀；
可选地，所述分离仓的出料口设置有旋转阀和气动插板阀。
6.根据权利要求1所述的粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，所述控制单元采用PLC和/或DCS根据生产要求向原料的目标使用点位准确输送物料；
可选地，所述控制单元采用PLC和/或DCS，与化工反应参数进行连锁，以实现自动进料和/或反应参数的自动化调节或控制；
可选地，所述控制单元还可以实现整套自动计量输送系统异常状况报警、紧急停机、自动生成工作日志等功能。
7.根据权利要求1-6任一项所述的粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，所述粉体物料自动计量输送系统还可以通过充入氮气和/或二氧化碳气体对原料进行保护。
8.根据权利要求1-7任一项所述的粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，所述的粉体物料包括细粉状或颗粒状固体或易粉碎的其他固体物料；
可选地，所述粉体物料可以为无机物、有机物或它们的复合体或混合体。
9.根据权利要求1-8任一项所述的粉体物料自动计量输送系统，其特征在于，所述粉体物料自动计量输送系统还包括原料扫码识别设备。
10.一种粉体物料自动计量输送方法，其特征在于，所述输送方法采用权利要求1-9中任一项所述的粉体物料自动计量输送系统，包括以下步骤：将粉体物料投入粉体储存单元的原料仓中储存，或将粉体物料经投料单元的拆包机拆包后，再经投料单元的输送机输送至粉体储存单元的原料仓中储存，接着在计量单元的称重料仓中对粉体物料进行称重计量，称重计量完成后，启动输送单元的仓泵，经输送单元的气力输送管道输送至输送单元的分离仓中，将粉体物料与气体进行分离，分离后将粉体物料投至目标反应器中；
所述各输送步骤采用控制单元与整套自动计量输送系统联锁，根据化工生产参数指令控制自动计量输送系统自动化运行，实现自动加料和反应参数的自动化调节或控制。
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