20万吨/年合成氨煤气化炉装置仓泵式气力输送自动控制系统

杨家顺（江苏省化工设计院有限公司 210024）

一、合成氨煤气化炉装置仓泵式气力输送自动控制系统形成的背景

近些年来，随着我国经济的快速发展，社会对氨的需要量急剧增加，因此在我国广阔的大地上出现了许多小型的合成氨厂[1]。虽然这些小型的合成氨厂有许多不足的地方，但根据目前国内的发展情况，这些合成氨厂得继续生存。但这些小型合成氨厂必须加以改造，提升它们的规模，采用节能降耗的新技术、新方案，同时提高化肥的复合率。这就促成了合成氨煤气化炉装置仓泵式气力输送自动控制系统的形成。本文结合某工厂20万吨/年合成氨煤气化炉装置的应用，详细介绍仓泵式气力输送自动控制系统的应用经验与技术效果。

二、仓泵系统的工作原理

该工厂年产氨肥30万，配有4座φ600x13000mm铁板煤粉库，库容40m3，每库顶部各配 1个料位计，安全阀与收尘器，收尘处理能力为2500m3/h。

依据工作原理，气力输送装置主要分为吸送式和压送式两大类[2]。前者是将物料和大气同时吸入管道中，用比大气压力低的气流输送，因此也可称为真空吸送；吸送系统还可依据压强大小分为低真空(真空度小于1000mm H 2O)与高真空(真空度高于1000mm H 2O)两类。后者是运用高于大气压压缩空气输送物料。根据压送系统作用压强分为低压(压强小于0.5kg／m2)与高压(压强为 17 kg／m2)两种[3]。

气力输送属于流体输送的类型，它以空气作为输送的介质，通过气的流动将粉粒状物料准地确输送到指定地点。气力输送装置是指在管道中利用气流的波动，来输送粉粒状物料的一种新型输送装置，它在我国的粉粒状物料输送中得到了广泛应用。20世纪70年代以来，我国对气力输送系统进行了大量的研究和试验，取得了一些成果，受到有关部门和专家的高度重视[4]。我国在水泥、合成氨和粉煤灰等粉粒状物料的输送方面，已广泛采用仓式泵气力输送系统进行输送。

仓泵式气力输送系统采用正压气力输送方式输送煤粉物料，可以灵活在不同的地质和地形条件下，布置各种输送的管道，这样就能将这些物料集中地、大高度地、远距离地、分散地进行输送，输送物料的过程就受不到自然条件和环境的影响，这样就能保证物料使不受潮的、无污染的和环保的。仓泵式的气力输送的系统采用的是PLC控制系统，可对此进行手动或自动的控制。气力输送系统的质量是比较高的，性能也是很稳定的，输送的过程中环保无污染，它是很理想的气力输送的设备。

仓泵式的气力输送系统主要有两种不同的卸料方式，底部出料的方式是最常用的,罐内的粉状物料通过圆锥面充气槽充气、喷嘴喷气或其它方法得以液态化，在底部设置液态化充气板可使物料在罐的上部卸出[5]。输送气体在罐中不同输入平面上得分布情况取决于输送物料的性质。仓式泵输送是一个不连续的、间断的输送过程。在仓式泵进料以前，料仓内装有被输送的粉状物料，所有工作的阀门都是关闭的。

三、仓泵式气力输送自动控制系统的特点

1.料气比高

在气力输送系统中，粉状物料流化效果好，耗气量少，所以料气比很高。专家们通过多次的试验，发现当两者的距离在500米以内的时候，料气比会很高[7]。

2.流速低

设备的料气比很高，耗气量也较少，物料的流速在系统的管道内出现了部分流动的一种状态，这就是动静压输送物料的过程。所以，由于物料在输送的过程中流速很低，设备的一些阀门及相关管路的磨损的就少，易损零件的寿命就长。

3.高节能

在仓泵式气力的输送系统中，它的的流化结构是比较合理的，物料的流化状态是非常良好的，它的耗气量也比其他同类的产品低很多，利用此系统，大大提高了物料的生产效率，同时，也降低了物料生产的能耗[6]。

4.排堵方式独特

仓泵式气力输送系统采用了倒抽式的排堵方式，简单易行，运行方式合理，只需将料气混合物通过排堵阀及管道引至料仓或烟道入口即可。

5.调节的功能强

仓泵式的气力输送系统有很多种的调节手段，它会将系统调到优良的流化状态和最佳的用气量配比，然后使系统在这种状态下运行。

6.环保而且无污染

前面写到气力的输送系统的料气比很高，速度较低，耗气量也较小，对环境的污染也小。

四、PLC控制系统

PLC控制系统有主式程序和副式程序两种结构。此系统的主式程序只有调用子程序的简单的几条指令，副式程序包括了所有的具有控制功能的子程序。“M 0”是一其他的执行控制的程序，这样在气力输送过程中，可以避免发生程序错误或意外输出。所以PLC控制程序通常会采用主式程序和副式程序两种程序设计的结构。

PLC控制系统的应用很广泛，主要应用于冶金、机械制造、矿业生产、轻工业等多种领域，为我国工业自动化的发展提供了非常有力的技术支持，大大加速了我国工业机电的一体化的进程。PLC控制系统有位置模拟的功能，可以控制远程通信。在仓泵式气力输送系统中，可对物料在管道中具体的位置进行模拟，充分保障物料的安全。因此,PLC控制系统在仓泵式的气力输送物料的控制系统中有着非常重要的地位。

五、系统中常见的故障

1.仓泵气力输送系统中一些部件会发生磨损，在物料运输中，气力输送系统的出口管道阀门磨损破坏严重，部件维护的工作量比较大

2.仓泵气力输送系统中，粉粒状物料在输送的管道内经常出现粘结的现象，从而造成管道堵塞。

3.气力输送系统出力偏小或不足难以使系统正常运行。

4.合成氨缓冲到管道里发生旋转，使阀门磨损破坏较快，造成严重渗漏。

六、常见故障相应的解决措施

1.提高设备的料气比，这样运输的物料在管道中会出现部分流运动的现象，这样物料在输送的时候流速会变低，设备的一些阀门和相关管路的磨损量就会小，易损零件的寿命就会变长。

2.气体流速的提高必将提高物颗粒对管壁的磨损，对输送管进径进行变径：使输送管径增大，可以使气流静压提高，流速降低，从而能有效降量。

3.直管道的磨损量相对较小，可以采用普通的厚壁无缝的钢管。但管道的弯头部分的磨损量是很大的，所以为了延长设备的使用寿命，保证输送系统的安全可靠性的运行，就可以用耐磨式的陶瓷弯头。

4.使用多泵制输送方式取代小仓泵正压浓相气力输送系统单泵循环发送方式，能够有效提高系统出力。

结语

近些年来，我国经济快速发展，工业水平也得到很大提高。各种散物料把气力输送的方式作为主要的输送方式，这种输送方式广泛的应用在我国工业的生产中，是我国物料运输的重要组成部分。我国合成氨的运输就是运用这种仓泵式气力运输方式。给工业的发展带来了很大的便利。但是，目前的气力输送系统还不尽完善，仍有许多不足，所以在使用气力输送系统时要小心它随时发生的故障。还要不断完善仓泵式气力输送系统。

[1]上憧具贞.粉粒体的空气输送[M].北京:电力工业出版社，1982:75-76.

[2]李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M].北京：电子工业出版出版，2008:12-13.

[3]OTTJIES JA.Digital simulation of pneumatic transport[J].ChemicalEngineering Science,1978.33(9):783-786.

[4]SACCANIC.Solid speed and pressure loss in pneumatic con⁃veying plants;Simulation and experimental measurements[J].Bulk Solid Handing，1996.16(3):383-390.

[5]HUBER N，SOMMERFELDM.Modeling and numerical cal⁃culation of dilute-phase pneumatic conveying in pipe systems[J].Powder Technology，1998,99:90-101.

[6]毕立恒，刘玉宾.一种实用单片机和CPLD最小应用系统的设计[J].自动化技术与应用，2009,28(8)：111-113.

[7]郝爱民,李新生,魏庭富,刘富华,宋永玮;型煤在煤气发生炉中的气化及工艺条件的优化[J];煤炭转化;2002,02：34-35