專利名稱：活性炭加工制備自動控制方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活性炭加工制備領(lǐng)域，尤其涉及一種活性炭加工制備自動控制方法和 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在活性炭企業(yè)中，炭化和活化工段所有操作，如活化時間、半爐切換、溫度調(diào) 節(jié)、蒸汽流量、配風(fēng)量、煙道間板等過程控制都是借助經(jīng)驗通過手動完成?；就Ａ粼诨钚?炭行業(yè)初始水平。采用人工手動控制或簡單的儀表控制，隨意性大，勞動強度大，工效低，增加了勞 動成本，且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、波動大，產(chǎn)品燒失率高，嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。另外，手動 控制還存在著很多的安全隱患。因此，有必要設(shè)計一種新型的活性炭加工制備自動控制方法和系統(tǒng)，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于活性炭加工制備的自動控制 方法和系統(tǒng)。本發(fā)明提供的活性炭加工制備自動控制方法包括a.接收溫度信號和流量信號， 所述溫度信號包括炭化爐溫度信號和活化爐溫度信號，所述流量信號包括活化爐的蒸汽進 口的蒸汽流量信號；b.當(dāng)所述溫度信號大于預(yù)設(shè)溫度時，減小電動閥門開度，當(dāng)所述溫度 信號小于預(yù)設(shè)溫度時，增大電動閥門開度；c.當(dāng)所述流量信號大于預(yù)設(shè)溫度時，減小蒸汽 閥門開度，當(dāng)所述流量信號小于預(yù)設(shè)溫度時，增大蒸汽閥門開度；d.以預(yù)定時間間隔對活 化爐的兩個半爐交替進行加熱和冷卻；e.根據(jù)產(chǎn)品道的具體指標(biāo)，以不同的排料時間對活 化爐進行排料。優(yōu)選地，在步驟a中，還包括al.檢測是否已經(jīng)接收到全部溫度信號或流量信號； a2.如果未接收到全部溫度信號或流量信號，發(fā)出報警信號。優(yōu)選地，步驟d包括dl.打開加熱半爐的空氣閘閥，關(guān)閉加熱半爐蒸汽閘閥，打開 加熱半爐煙道閘閥，以實現(xiàn)對加熱半爐的冷卻；d2.打開冷卻半爐的蒸汽閘閥，關(guān)閉冷卻半 爐空氣閘閥，關(guān)閉冷卻半爐煙道閘閥，以實現(xiàn)對冷卻半爐的加熱。優(yōu)選地，步驟e包括在距離設(shè)定排料時間還剩余預(yù)定時間時，啟動空氣壓縮機， 以產(chǎn)生用于排料的工作氣壓，當(dāng)排料時間到時，開始排料。本發(fā)明還提供了一種活性炭加工制備自動控制系統(tǒng)溫度檢測單元、流量檢測單 元、溫度判別單元、流量判別單元，電動閥門控制單元、蒸汽閥門控制單元、交換控制單元和 排料控制單元，其中溫度檢測單元安裝在炭化爐和活化爐中，用于接收溫度信號；流量檢 測單元安裝在活化爐上，用于接收活化爐的蒸汽進口的蒸汽流量信號；溫度判別單元用于 將接收到的溫度信號與預(yù)設(shè)溫度進行比較；流量判別單元用于將接收到的流量信號與預(yù)設(shè)流量進行比較；電動閥門控制單元用于根據(jù)溫度判別單元的輸出增大或減小電動閥門的開 度；蒸汽閥門控制單元用于根據(jù)流量判別單元的輸出增大或減小蒸汽閥門的開度；交換控 制單元用于以預(yù)定時間間隔對活化爐的兩個半爐交替進行加熱和冷卻；排料控制單元用于 根據(jù)產(chǎn)品的具體指標(biāo)，以不同的排料時間對活化爐進行排料。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括報警單元，所述報警單元用于在未接收到全部溫度信號 或流量信號時，發(fā)出報警信號。優(yōu)選地，交換控制單元包括閘閥控制單元，閘閥控制單元用于實現(xiàn)對活化爐的兩 個半爐交替加熱和冷卻，當(dāng)打開加熱半爐空氣閘閥、關(guān)閉加熱半爐蒸汽閘閥、打開加熱半爐 煙道閘閥時，對加熱半爐進行冷卻；當(dāng)打開冷卻半爐蒸汽閘閥、關(guān)閉冷卻半爐空氣閘閥、關(guān) 閉冷卻半爐煙道閘閥時，對冷卻半爐進行加熱。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于避免了人工控制的隨意性，用科學(xué)的、程序化 的控制方法替代了人工的、憑經(jīng)驗的控制方法，有效地控制了活性炭生產(chǎn)過程中的炭化和 活化條件，減少了燒失率，提高了產(chǎn)品的獲得率和質(zhì)量，也使產(chǎn)品指標(biāo)的波動范圍大幅度降 低。


圖1是本發(fā)明一種具體實施方式
中活性炭加工制備自動控制方法的流程圖；圖2是本發(fā)明一種具體實施方式
中活性炭加工制備自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明一種具體實施方式
中炭化爐的示意圖；圖4是本發(fā)明一種具體實施方式
中炭化爐的示意圖。
具體實施例方式圖1是本發(fā)明一種具體實施方式
中活性炭加工制備自動控制方法的流程圖。所述 方法包括在步驟101，接收溫度信號和流量信號。所述溫度信號包括炭化爐溫度和活化爐溫 度。所述溫度由各溫度傳感器檢測，溫度傳感器可以是熱電偶或其他感溫元件。由于需要采集的炭化爐溫度和活化爐溫度的點很多，因此，優(yōu)選地，在步驟102，需 要判斷是否已經(jīng)檢測到全部檢測點的溫度和流量。檢測是否已經(jīng)接收到全部溫度信號和流 量信號，如果已經(jīng)接收到全部的溫度檢測點的溫度信號，則繼續(xù)后續(xù)處理步驟；如果未接收 到全部溫度信號和流量信號，則發(fā)出報警信號，以便操作人員對各個檢測點進行檢查和維 護。如果已經(jīng)接收到全部的溫度檢測點的溫度信號，則分別對炭化爐溫度和活化爐溫 度與預(yù)設(shè)溫度進行比較。具體地在步驟103，對炭化爐和活化爐的溫度進行判斷。當(dāng)所述溫度大于預(yù)設(shè)溫度時，則 轉(zhuǎn)至步驟111，減小電動閥門開度，當(dāng)所述溫度小于預(yù)設(shè)溫度時，則轉(zhuǎn)至步驟112，增大電動 閥門開度。例如，在對炭化爐的溫度控制過程中，當(dāng)炭化爐某點的溫度低于預(yù)設(shè)溫度時，中 央控制計算機根據(jù)得到熱電偶經(jīng)變送器送來的溫度信號開啟供風(fēng)系統(tǒng)中的電動調(diào)節(jié)閥門， 對炭化爐室增加供氧量，用調(diào)節(jié)燃燒室的溫度來實現(xiàn)對炭化爐溫度的控制；當(dāng)炭化爐某點 的溫度高于控制溫度時，中央控制計算機根據(jù)得到熱電偶經(jīng)變送器送來的溫度信號關(guān)閉供風(fēng)系統(tǒng)中的電動調(diào)節(jié)閥門。同樣，在對活化爐的溫度控制過程中，中央控制計算機根據(jù)活化 爐內(nèi)的熱電偶經(jīng)變送器送來的溫度信號，向安裝與檢測點的電動調(diào)節(jié)閥給出開啟或關(guān)閉電 動調(diào)節(jié)閥門的開度的信號，用調(diào)節(jié)給各檢測點的供氧量實現(xiàn)調(diào)節(jié)溫度。在步驟104，對活化爐的蒸汽進口的流量進行判斷。在活化爐的蒸汽進口安裝有 流量計，中央控制計算機根據(jù)流量計送來的蒸汽流量信號，控制電動蒸汽閥門的開啟或關(guān) 閉來調(diào)節(jié)進入活化爐的蒸汽流量。當(dāng)活化爐的蒸汽進口的蒸汽流量大于預(yù)設(shè)流量時，轉(zhuǎn)至 步驟113，減小蒸汽閥門開度，當(dāng)所述流量小于預(yù)設(shè)流量時，轉(zhuǎn)至步驟114，增大蒸汽閥門開 度。在步驟105，以預(yù)定時間間隔對活化爐的兩個半爐交替進行加熱和冷卻。加熱和冷 卻兩個半爐的轉(zhuǎn)換，是指通過中央控制計算機將控制信號傳輸給電動機的電間閥，通過打 開或關(guān)閉蒸汽、空氣和煙道閘閥，完成加熱和冷卻兩個半爐的定時切換。在步驟106，進行活化時間控制。即，中央控制計算機根據(jù)活化爐內(nèi)各產(chǎn)品道的具 體指標(biāo)，驅(qū)動卸料器的開啟或關(guān)閉，來控制炭料在活化爐內(nèi)的活化時間。優(yōu)選地，中央控制計算機還可以按照預(yù)定的程序?qū)ιa(chǎn)過程進行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)器 件故障時，能及時診斷并報警。圖2示出了本發(fā)明一種具體實施方式
中的活性炭加工制備自動控制系統(tǒng)200。所 述系統(tǒng)200包括溫度檢測單元201、流量檢測單元202、溫度判別單元203、流量判別單元 204，電動閥門控制單元205、蒸汽閥門控制單元206、交換控制單元207和排料控制單元 208。溫度檢測單元201可以有多個，分別安裝在炭化爐和活化爐中，用于接收溫度信 號。溫度檢測單元201可以由熱電偶形成，由于熱電偶感測的溫度信號較為微弱，可以附加 溫度變送器以提高信號強度。流量檢測單元202可以安裝在活化爐上，用于接收流量信號。流量檢測單元202 可以是孔板流量計或其他流量計量器具。溫度判別單元203用于將溫度信號與預(yù)設(shè)溫度進行比較。在比較之后，溫度判別 單元203將比較的結(jié)果發(fā)送到電動閥門控制單元205，使電動閥門控制單元205執(zhí)行相應(yīng)的 動作。流量判別單元204用于將接收到的流量信號與預(yù)設(shè)流量進行比較。在比較之后， 流量判別單元204將比較的結(jié)果發(fā)送到蒸汽閥門控制單元206，使蒸汽閥門控制單元206執(zhí) 行相應(yīng)的動作。電動閥門控制單元205用于增大或減小電動閥門的開度。當(dāng)所述溫度信號大于預(yù) 設(shè)溫度時，減小電動閥門的開度，當(dāng)所述溫度信號小于預(yù)設(shè)溫度時，增大電動閥門開度。電 動閥門控制單元205可以由電機實現(xiàn)，也可以由其他適合的機電裝置來實現(xiàn)。蒸汽閥門控制單元206用于根據(jù)流量判別單元的輸出增大或減小蒸汽閥門的開 度。當(dāng)流量信號大于預(yù)設(shè)溫度時，減小蒸汽閥門的開度，當(dāng)所述流量信號小于預(yù)設(shè)溫度時， 增大蒸汽閥門開度。蒸汽閥門控制單元205可以由電機實現(xiàn)，也可以由其他適合的機電裝 置來實現(xiàn)。交換控制單元207用于以預(yù)定時間間隔對活化爐的兩個半爐交替進行加熱和冷 卻。優(yōu)選地交換控制單元包括閘閥控制單元，閘閥控制單元用于實現(xiàn)對活化爐的兩個半爐交替加熱和冷卻，當(dāng)打開加熱半爐空氣閘閥、關(guān)閉加熱半爐蒸汽閘閥、打開加熱半爐煙道閘 閥時，對加熱半爐進行冷卻；當(dāng)打開冷卻半爐蒸汽閘閥、關(guān)閉冷卻半爐空氣閘閥、關(guān)閉冷卻 半爐煙道閘閥時，對冷卻半爐進行加熱。排料控制單元208用于根據(jù)產(chǎn)品的具體指標(biāo)，以不同的排料時間對活化爐進行排 料。排料控制單元208可以通過排料閥和相應(yīng)的控制元件來實現(xiàn)，以完成定時、定量排料的 功能。優(yōu)選地，本發(fā)明的活性炭加工制備自動控制系統(tǒng)還包括報警單元。所述報警單元 用于在未接收到全部溫度信號或流量信號時，發(fā)出報警信號。所述報警單元可以用各種適 合的聲、光報警裝置來實現(xiàn)，例如，喇叭、蜂鳴器等等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明活性炭加工制備自動控制系統(tǒng)中的各單元所需 要執(zhí)行的運算、比較、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出等功能都需要通過計算機裝置的軟件、硬件模塊 來實現(xiàn)。其具體過程，在此不再贅述。如圖3所示的炭化爐，在本發(fā)明的一個實施例中，依據(jù)炭化工藝的要求，要控制回 轉(zhuǎn)式炭化爐的爐頭301燃燒室內(nèi)的氧氣含量小于7%，保證爐頭301炭化溫度800士50°C， 爐中302溫度500士50°C，爐尾303溫度200 280°C。在炭化爐的爐頭301、爐中302、爐尾 303部位分別安裝有溫度測量范圍200 1000°C，K分度號的三個熱電偶304、305、306作 為溫度信號檢測元件。每一個熱電偶配加一個溫度變送器，將熱電偶的微小信號轉(zhuǎn)換成便 于運輸、抗干擾能力強的4-20mA大電流信號，并將所述電流信號送入中央控制計算機。當(dāng) 炭化爐某點的溫度低于或高于控制溫度時，中央控制計算機相應(yīng)地自動開啟或關(guān)閉供風(fēng)系 統(tǒng)中的電動調(diào)節(jié)閥門，增加或減少對炭化爐燃燒室的供氧量，通過調(diào)節(jié)燃燒室的溫度來實 現(xiàn)對炭化爐溫度的控制。圖4所示是本發(fā)明一種具體實施方式
中炭化爐的示意圖。在本發(fā)明的一個實施例 中，活化爐分為左半爐407和右半爐408，在活化爐左右兩個半爐407、408內(nèi)共設(shè)12個配風(fēng) 點，對應(yīng)爐內(nèi)的每個配風(fēng)點409都安裝有500 1300°C，K分度號的熱電偶410采集溫度信 號。每個熱電偶410配加一個溫度變送器，將電流信號輸入中央控制計算機。中央控制計 算機對各配風(fēng)點采集的溫度輸出信號進行計算后，按照預(yù)定的控制程序，向安裝于各配風(fēng) 點的電動調(diào)節(jié)閥給出開啟或關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥開啟度大小的信號，通過調(diào)節(jié)配風(fēng)點的供氧量 調(diào)節(jié)各配風(fēng)點的溫度，來實現(xiàn)對活化爐溫度的控制。在活化爐的蒸汽進口安裝有孔板流量計，水蒸汽經(jīng)過所述孔板流量計進入蓄熱 室，中央控制計算機根據(jù)孔板流量計送來的蒸汽流量信號，控制電動蒸汽閥門開啟或關(guān)閉， 從而調(diào)節(jié)進入活化爐蓄熱室的蒸汽流量，將蒸汽流量控制為1000 士 50Kg/h。通過控制活性炭在活化爐內(nèi)的停留時間，通過定時定量出料來控制活化時間?；?性炭的制造是一個緩慢的活化過程，全程約在72小時左右，而且各產(chǎn)品道的指標(biāo)差異性較 大，因此，可以依據(jù)由用戶輸入的各產(chǎn)品道的具體指標(biāo)而中央控制計算機分別排出不同的 排料時間，單獨進行排料。在一個實施例中，各產(chǎn)品道的排料時間采用倒計時，當(dāng)距離設(shè)定 的排料時間還剩3分鐘時，中央控制計算機閉合中間繼電器，啟動空氣壓縮機，以產(chǎn)生足夠 的氣壓，當(dāng)排料時間到時，中央控制計算機向汽缸推力為6Kg/cm2的啟動活塞汽缸輸出執(zhí)行 信號，氣動活塞汽缸開始啟動、關(guān)閉的全過程，開始排料，從而實現(xiàn)物料活化時間的自動控 制。
活化爐分為左右兩個半爐，按操作及化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)將加活化劑-水蒸汽半爐為冷 卻半爐，加助燃劑-空氣半爐為加熱半爐。在生產(chǎn)過程中，每30分鐘加熱和冷卻半爐都要 進行一次交換，以保證活化爐的自然熱平衡。中央控制計算機根據(jù)預(yù)設(shè)程序，兩個半爐自動 切換時完成下列動作1.打開加熱半爐空氣閘閥，關(guān)閉冷卻半爐空氣閘閥；2.打開冷卻半 爐蒸汽閘閥，關(guān)閉加熱半爐蒸汽閘閥；3.打開加熱半爐煙道閘閥，關(guān)閉冷卻半爐煙道閘閥。 切換周期為30分鐘。優(yōu)選地，中央控制計算機還可以對系統(tǒng)運行中的檢測元件和炭化爐供風(fēng)系統(tǒng)電動 調(diào)節(jié)閥門、活化爐電動調(diào)節(jié)閥、活化爐電動蒸汽閥、活化爐排料閥門、活化爐空氣和煙道閘 閥等執(zhí)行機構(gòu)進行檢測，出現(xiàn)異常情況時自動報警和診斷，并提示故障發(fā)生的部位和故障 類型，并自動進行記錄；對出現(xiàn)停電、停汽等情況可使上述執(zhí)行機構(gòu)能自動進入安全狀態(tài)； 還可以自動存儲記錄歷史數(shù)據(jù)，并自動繪制和打印工藝曲線記錄。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，盡管本發(fā)明是通過上述的優(yōu)選實施例進行描述的，但 是其實現(xiàn)形式并不局限于上述的實施方式。應(yīng)該認(rèn)識到在不脫離本發(fā)明主旨的情況下，本 領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明做出不同的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種活性炭加工制備自動控制方法，其特征在于，所述方法包括a.接收溫度信號和流量信號，所述溫度信號包括炭化爐溫度信號和活化爐溫度信號， 所述流量信號包括活化爐的蒸汽進口的蒸汽流量信號；b.當(dāng)所述溫度信號大于預(yù)設(shè)溫度時，減小電動閥門開度，當(dāng)所述溫度信號小于預(yù)設(shè)溫 度時，增大電動閥門開度；c.當(dāng)所述流量信號大于預(yù)設(shè)溫度時，減小蒸汽閥門開度，當(dāng)所述流量信號小于預(yù)設(shè)溫 度時，增大蒸汽閥門開度；d.以預(yù)定時間間隔對活化爐的兩個半爐交替進行加熱和冷卻；e.根據(jù)產(chǎn)品道的具體指標(biāo)，以不同的排料時間對活化爐進行排料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟a中，還包括 al.檢測是否已經(jīng)接收到全部溫度信號或流量信號；a2.如果未接收到全部溫度信號或流量信號，發(fā)出報警信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d包括dl.打開加熱半爐的空氣閘閥，關(guān)閉加熱半爐蒸汽閘閥，打開加熱半爐煙道閘閥，以實 現(xiàn)對加熱半爐的冷卻；d2.打開冷卻半爐的蒸汽閘閥，關(guān)閉冷卻半爐空氣閘閥，關(guān)閉冷卻半爐煙道閘閥，以實 現(xiàn)對冷卻半爐的加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的方法，其特征在于，步驟e包括在距離設(shè)定 排料時間還剩余預(yù)定時間時，啟動空氣壓縮機，以產(chǎn)生用于排料的工作氣壓，當(dāng)排料時間到 時，開始排料。
5.一種活性炭加工制備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括溫度檢測單元、流 量檢測單元、溫度判別單元、流量判別單元，電動閥門控制單元、蒸汽閥門控制單元、交換控 制單元和排料控制單元，其中溫度檢測單元安裝在炭化爐和活化爐中，用于接收溫度信號； 流量檢測單元安裝在活化爐上，用于接收活化爐的蒸汽進口的蒸汽流量信號； 溫度判別單元用于將接收到的溫度信號與預(yù)設(shè)溫度進行比較； 流量判別單元用于將接收到的流量信號與預(yù)設(shè)流量進行比較； 電動閥門控制單元用于根據(jù)溫度判別單元的輸出增大或減小電動閥門的開度； 蒸汽閥門控制單元用于根據(jù)流量判別單元的輸出增大或減小蒸汽閥門的開度； 交換控制單元用于以預(yù)定時間間隔對活化爐的兩個半爐交替進行加熱和冷卻； 排料控制單元用于根據(jù)產(chǎn)品的具體指標(biāo)，以不同的排料時間對活化爐進行排料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括報警單元，所述報警單 元用于在未接收到全部溫度信號或流量信號時，發(fā)出報警信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，交換控制單元包括閘閥控制單元，閘 閥控制單元用于實現(xiàn)對活化爐的兩個半爐交替加熱和冷卻，當(dāng)打開加熱半爐空氣閘閥、關(guān) 閉加熱半爐蒸汽閘閥、打開加熱半爐煙道閘閥時，對加熱半爐進行冷卻；當(dāng)打開冷卻半爐蒸 汽閘閥、關(guān)閉冷卻半爐空氣閘閥、關(guān)閉冷卻半爐煙道閘閥時，對冷卻半爐進行加熱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種的活性炭加工制備自動控制方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括溫度檢測單元、流量檢測單元、溫度判別單元、流量判別單元，電動閥門控制單元、蒸汽閥門控制單元、交換控制單元和排料控制單元。本發(fā)明的優(yōu)點在于避免了人工控制的隨意性，用科學(xué)的、程序化的控制方法替代了人工的、憑經(jīng)驗的控制方法，有效地控制了活性炭生產(chǎn)過程中的炭化和活化條件，減少了燒失率，提高了產(chǎn)品的獲得率和質(zhì)量，也使產(chǎn)品指標(biāo)的波動范圍大幅度降低。
文檔編號C01B31/10GK102109826SQ20101060818
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者呂全勝, 張振武, 徐迎節(jié), 李光明, 楊忠福, 王文林, 霍煥儒, 馬紅梅 申請人:神華寧夏煤業(yè)集團有限責(zé)任公司, 神華寧夏煤業(yè)集團有限責(zé)任公司活性炭分公司, 神華集團有限責(zé)任公司