分析两段式煤气发生炉自动控制系统的设计

分析两段式煤气发生炉自动控制系统的设计

【摘要】本文首先介绍了两段式煤气发生炉的基本原理，接着对该生产工艺控制系统的硬件要求进行阐述，最后根据实践经验，总结了两段式煤气发生炉自动控制系统的调试过程，希望为同行提供参考。

【关键词】两段式煤气发生炉；硬件；PLC；传感器

1、两段式煤气发生炉的介绍

两段式煤气发生炉的工作流程主要为干馏和气化两部分组成。首先，煤气发生炉内设有两组输煤阀，储存在煤气发生炉顶端煤仓内的煤将由这两个输煤阀送到煤气发生炉内部进行充分的干燥和长时间的低温干馏，在干馏过程中，水分逐渐减少、温度逐渐升高，原煤将慢慢进入一个半焦的状态，于是便进入气化阶段。在生产过程中，两段式煤气发生炉会往炉内注入气化剂，这时炽热的半焦原煤与气化剂进行氧化还原反应，产生气化煤气。因该设施具有两个煤气出口，上出口输出干馏煤气，下出口输出气化煤气，从而提高了煤气的气化效率。而且，两段式煤气发生炉的操作简单，稳定性和自动化的程度高，大大降低了工人劳动强度，其对原煤的充分利用，大大减少了环境污染。

2、两段式煤气发生炉自动控制系统的硬件要求

2.1检测仪表

在该生产工艺中，将输出气化煤气和干馏煤气，而在输出前必须进行除杂，因此该设施内过程检测仪表的质量，将直接决定煤气发生炉输出的煤气的品质，因此在对两段式煤气炉的设计时，要注重对检测仪表选型，充分考虑到仪表的灵敏度、精度、动态误差等参数。

2.2传感器

传感器是测量系统的前端信息获取原件，它是一种可以将化学量或者物理量转变成电信号的装置。两段式煤气炉内的加温过程、气化剂的加入过程、干馏煤气内焦油的含量、气化煤气内灰尘的含量、输出煤气的数量等都需要传感器来改变成信号以供使用者观察煤气发生器的运行状况和煤气质量。

2.3液动阀

液动阀主要是用来控制两段式煤气发生炉的滑阀。是两段式煤气发生炉的一种保护措施。由上文可知，两段式煤气发生炉中有上下两个输出煤气出口。上、下两段煤气出口都设有液动阀，此外，该生产工艺中中还有一个安全装置，即放散液动钟罩阀。

在两段式煤气发生炉正常生产时，放散液动钟罩阀是闭合状态，只有两段煤气出口的液动阀是打开状态；当两段式煤气发生炉的运作出现停炉或故障等问题时，液动阀将关闭上段煤气出口和下段煤气出口的滑阀，然后打开放散液动钟罩阀，如果有任何一个液动阀没有完成关闭或打开活动，两段式煤气发生炉将发出故障警报，发生炉将停止工作。

2.4料位探测器和振动给料机

由于两段式煤气发生炉主要的原材料是煤炭，所以料位探测器也是该工艺中必不可少的。

在煤气的发生过程中，料位探测器将时刻探测机器内可供发生煤气用的煤炭的数量。当煤炭不足时，料位探测器将发出缺料信号，于是主控程序将打开两段式煤气发生炉的上翻板阀，振动给料机则开始为煤气发生炉添加原料，以保证两段式煤气发生炉的持续运行。

2.5除灰设备

现行的两段式煤气发生炉除灰方法通常是，在对称的两侧通常装两个液压缸，通过液压缸的反复运动带动棘爪推动棘轮和炉篦，如此一来灰犁就能把炉内的煤灰清除出来，起到了除灰的作用。

2.6电磁换向阀

利用电磁铁的磁力推动阀芯，控制电磁换向阀中液流的方向。电磁换向阀简便了煤气发生炉自动控制系统操作，因此得到了较为广泛的应用。电磁换向阀的工作原理是依靠电磁铁操作滑阀的阀芯前后移动，完成自动控制。因此，对于阀芯的结构没有太大的要求，可以采用二位二通、二位三通、二位四通、三位四通和三位五通等多种型式。二位阀需要使用两个电磁铁，三位阀需要使用两个电磁铁，不会由于通路的变化而变化。阀门的电压一般为正常安全交流电压220v，瞬间启动时启动力较大，不过换向的时间不会太长。如果阀芯卡住或者出现吸力不足时，电流会变得极大，烧坏电磁铁，降低煤气发生炉的使用寿命。直流电磁铁工作电压较低，仅为24v，即便发生了故障，也不会使电磁铁烧坏，影响煤气发生炉的使用寿命。目前研发出的湿电磁铁在煤气发生炉中得到了一定的应用，其优点在于推杆间无须密封，消除了O形密封圈处的摩擦力，散热性与绝缘性极佳，保证了煤气发生炉的使用寿命。

2.7可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器（PLC）是一种为工业生产专门设计的计算机控制系统。它内置了一种可用来编制程序的储存设备，操作人员可以将两段式煤气发生炉内其它设备运行的指令输入到PLC中，以此来实现设备自动化的逻辑运算、顺序运算、计时计数等。可编程逻辑控制器之于两段式煤气发生炉，就如大脑之于人类，其它的相关设备则是四肢。需注意的是，煤气是一种非常易燃易爆的气体，

两段式煤气发生炉在长时间的运作过程中难免会出现一些无法预知的问题，因此用来安装在两段式煤气发生炉上的传感器、液动阀、探测器、除灰设备等等都必须是防爆耐用的。毕竟，与生产效率和投入资金相比，人身安全才是最重要的。

3、两段式煤气发生炉自动控制系统的调试

通过上文的论述可以发现，实现两段式煤气发生炉的自动控制需要非常复杂的工序，当我们完成自动控制系统的设计和安装之后，我们又将面临另一个非常重要的问题，那就是如何将自动控制系统投入到实际生产的过程中去，尤其还是两段式煤气发生炉这种工艺较为复杂的机械。两段式煤气发生炉自动控制系统的开发是为了加快煤气生产效率和质量，所以，为了达到这个目的，我们还需要一丝不苟的、科学的对自动控制系统进行相关的调试。

3.1调试前的准备

在调试两段式煤气发生炉之前，调试员需要充分熟悉两段式煤气发生炉自动控制构建的过程、各项自动化系统的特点、自动化系统的设计意图、相关故障的处理方法。

首先，调试员要检查两段式煤气发生炉的电气线路是否存在接错、短路、断路、漏电等问题；其次进行相关零件的检查，例如传感器的精确度、灵敏度是否能达到要求，电磁换向阀的输出信号是否正常等等；最后，完成之前的两个步骤后还要对两段式煤气发生炉进行一次综合检查，毕竟煤气是非常容易泄露和爆炸的，如果因为调试时的大意而导致了重大的安全事故，就得不偿失了。

3.2两段式煤气发生炉控制系统的调试过程

（1）现场安装好两段式煤气发生炉，着重检查有无线路接错情况、短路情况以及气路漏堵现象。（2）在可编程逻辑控制器中输入两段式煤气发生炉的自动化控制程序，并将可编程逻辑控制器与实际设备连接起来（过程中注意连线顺序），启动机械，看各设备能否正常启动和运作。（3）当可编程逻辑控制器与设备连接无误后，机械会提示缺少煤炭正处于空载运行，此时调试人员则放入少量煤炭到煤气发生炉内，如果一切正常无报错现象，则说明系统正常。完成调试后，两段式煤气发生炉就可投入运行了。

4、结束语

综上所述，两段式煤气发生炉的自动控制系统的实现是一个较为复杂的过程，在此也只是对其做一个简要的分析，希望能在大家的实际工作过程中提供相关的帮助。

参考文献

[1]黄国彬.两段式煤气发生炉与单段式煤气发生炉之比较[J].广东建材，2009