Điều khiển và khống chế lò tạo khí - phần 2 docx

Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 8 Trong giai đoạn này không khí đ ợc đ a vào đáy lò thông qua tầng than . Khí than khô đ ợc đ a ra ở đỉnh lò , qua lò đốt , lò hơi nhiệt thừa rồi phóng ra không khí qua ống khói . ở giai đoạn này chỉ có van không khí đ ợc mở , còn van hơi n ớc vẫn đóng . 2.2 Giai đoạn thổi lên chế khí lần 1 . Hỗn hợp không khí và hơi n ớc quá nhiệt đ ợc đ a vào đáy lò nh là một tác nhân khí hoá . Hỗn hợp khí than đ ợc đ a ra ở đỉnh lò , qua lò đốt hơi nhiệt thừa , túi rửa thuỷ phong rồi ra két khí . Trong giai đoạn này nhiệt độ ở zôn khí hoá giảm đi , khí than tạo ra là hỗn hợp của khí than khô và khí than ẩm . ở giai đoạn này tại zôn khí hoá xảy ra các phản ứng sau : C + O 2 = CO 2 2C + O 2 = 2CO H 2 O + C = CO + H 2 Môi tr ờng khí bao quanh cục than còn d O 2 nên phản ứng tiếp tục xảy ra để tạo ra CO và H 2 . Càng lên cao nồng độ CO 2 và CO càng tăng nh ng nồng độ O 2 càng giảm . ở cuối zôn khí hoá môi tr ờng khí quyển chuyển dần sang dạng khử , nồng độ oxy trở nên vô cùng nhỏ , nồng độ CO , CO 2 tăng vọt lên , trong zôn khử CO 2 và H 2 O lại bị khử thành CO và H 2 . Hơi n ớc quá nhiệt vào zôn oxy hoá sẽ làm giảm nhiệt độ của zôn này vì phản ứng thu nhiệt . Trong dòng khí có hiện t ợng cháy CO và H 2 nên bề mặt nhiên liệu thấp hơn hẳn so với nhiệt độ dòng khí , điều đó ngăn trở việc tạo dạng xỉ , dẫn đến quá trình khí hoá l u thông dễ dàng và đều đặn hơn . 2.3 Giai đoạn thổi xuống chế khí . Trong giai đoạn này hỗn hợp hơi n ớc và không khí đ ợc đ a qua lò đốt (nhằm đốt nóng khí) rồi đ ợc đ a sang lò khí hoá theo chiều từ dỉnh lò đến đáy lò . Tại đây tác nhân khí hoá (không khí và hơi n ớc quá nhiệt) sẽ phản ứng với nhiên liệu làm phát sinh khí than , khí than này đ ợc đ a ra ở đáy lò , qua van 3 ngả vào túi rửa , tháp rửa và két khí . Các phản ứng xảy ra cũng t ơng tự nh ở giai đoạn thổi lên chế khí lần 1 . 2.4 Giai đoạn thổi lên chế khí lần 2 . Giai đoạn này t ơng tự nh giai đoạn thổi lên chế khí lần 1 . 2.5 Giai đoạn thổi sạch . Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 9 Giống nh giai đoạn thổi gió nh ng ở đây khí than khô đ ợc đ a về két khí , mục đích nhằm thu hồi khí than và tăng l ợng khí N 2 trong khí than . Thổi sạch các khí than còn d trong các lò , chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo . 5 giai đoạn công nghệ kể trên đ ợc thực hiện trong một chu kỳ chế khí , hết chu kỳ này sẽ thực hiện chu kỳ tiếp theo nh cũ . Mỗi chu kỳ đ ợc thực hiện trong vòng xấp xỉ 180 giây . 3. Hệ thống điều khiển van công nghệ của lò tạo khí . Để thực hiện các giai đoạn công nghệ kể trên và lặp lại theo từng chu kỳ ở đây sử dụng hệ thống dầu cao áp để đóng mở các van công nghệ . Nguyên lý hoạt động đóng mở van công nghệ đ ợc mô tả tóm tắt trên hình vẽ I_4 . Tại các van công nghệ đ ợc bố trí các xylanh pittôn để điều khiển đóng mở . Các xylanh này có thể đ ợc điều khiển bằng dầu cao áp . Khi đóng mở các van công nghệ hệ thống điều khiển sẽ điều khiển dầu cao áp tác dụng vào mặt trái hoặc mặt phải của pittôn làm cho pittôn dịch chuyển kéo theo cần đóng mở của van công nghệ . Hệ thống dầu cao áp đ ợc thực hiện nhờ máy bơm cao áp và đ a về thùng chứa cao áp . Thùng này đ ợc coi là bộ dữ trữ năng l ợng cho hệ thống hoạt động khi mất điện , máy bơm ngừng hoạt động . 4. Nguyên tắc đảm bảo an toàn . Khí than là một hỗn hợp dễ nổ , mặt khác khí ra lò có nhiệt độ cao , vì vậy nếu có không khí lọt vào là nổ ngay . Do đó nguyên tắc thiết kế hệ thống tự động phải đảm bảo đ ợc : - ở giai đoạn nào đó , van nào phải mở van nào phải đóng , đóng sớm bao nhiêu , muộn bao nhiêu giây là phải đúng nh vậy không đ ợc sai sót . - Nhiều khi trục trặc đột xuất nh hệ thống điều khiển dừng , mất điện, cơ cấu gãy hỏng thì các van công nghệ phải về vị trí dừng máy (tức là vị trí an toàn , khí than và không khí không thể lẫn vào nhau đ ợc) .Vị trí dừng máy đ ợc xác định trong bảng trạng thái các van ở các giai đoạn . Để giải quyết vấn đề an toàn trên hệ thống cần đạt đ ợc : 4.1 : Van không khí tăng N 2 thổi lên , van thêm không khí thêm N 2 thổi xuống phải đóng sớm và mở muộn so với van hơi n ớc khi thổi lên , thổi xuống là 3% . 4.2 : Van không khí lần 2 phải đóng sớm hơn van ống khói và phải làm sao khi đóng phải rất nhanh và khi mở phải chậm . Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 10 4.3 : Thời gian đóng mở của các van phải đạt đ ợc : các van hơi n ớc và van không khí tăng N 2 , thời gian đóng mở là từ 1 đến 2 giây . Các van 3 ngả, ống khói , van không khí lần 1 (van thổi gió) là từ 2 đến 3 giây . 4.4 : Tr ờng hợp mất điện đột xuất thì các van phải tự đóng về vị trí dừng máy an toàn, tr ờng hợp này thực hiên nhờ các cơ cấu sau đây : Khi mất điện hệ thống điều khiển không hoạt động , các tín hiệu ra đều bằng 0 . Bơm dầu cao áp cũng dừng , song áp lực dầu cao áp do có thùng dầu cao áp dự trữ nên không giảm ngay mà vẫn đủ để thao tác đóng mở các van công nghệ (có thể tác dụng trong vài giờ) . Các rơle trung gian đ ợc bố trí các trạng thái sao cho khi toàn bộ hệ thống không điện thì các vị trí đóng mở đ ờng ống dầu cao áp cho nó đ ợc giãn đến các van cần đóng mở và đ a chúng về vị trí dừng máy an toàn đã nêu . Các vấn đề nêu ở 4.1 , 4.2 , 4.3 là do hệ thống điều khiển thực hiện . I_4 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển . Nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều khiển nh hình I_5 . Toàn bộ máy bao gồm các bộ phận chính sau : - Bộ điều khiển tự động ZK . - Bộ thao tác bằng tay SC . - Bảng hiển thị quá trình làm việc . - Các rơle trung gian DF điều khiển hệ thống dầu cao áp . - Và sensor cảm biến vị trí các van công nghệ . Bộ phận trung tâm của hệ thống điều khiển là bộ điều khiển tự động ZK cấu tạo bằng bộ điều khiển ch ơng trình PLC . Bộ này có chức năng đ a các tín hiệu điện để điều khiển tự động các rơle trung gian DF . Các rơle này khi có tín hiệu sẽ tác động đóng mở các đ ờng ống dẫn cao áp đến xylanh pittôn của các van công nghệ . Vị trí đóng mở các van công nghệ sẽ là tín hiệu có hay không có điện của các rơle t ơng ứng . Bộ thao tác bằng tay SC cho các tín hiệu ra t ơng tự nh bộ tự động ZK và đ ợc nối song song với bộ tự động ZK . Tuy nhiên bộ SC không điều khiển tự động mà phải thao tác các giai đoạn bằng tay . Bộ này có tác dụng thay thế bộ tự động khi khởi động lò hoặc khi có sự cố . Tại các van công nghệ còn bố trí các sensor cảm biến trạng thái kiểu điện từ JC đ a tín hiệu về để hiển thị trên bảng trạng thái hệ thống , đồng thời phản hồi ng ợc về bộ tự động ZK . Tại đây tín hiệu Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 11 sẽ đ ợc xử lý và tác động vào các trạng thái làm việc của hệ thống , đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn . Các thông số đặt thời gian của các giai đoạn , cả chu kỳ và các thao tác khi vận hành máy đ ợc đặt trên các phím bấm của bộ tự động ZK hoặc điêù khiển trên bộ thao tác bằng tay . Thời gian mỗi giai đoạn trong một chu kỳ phụ thuộc vào tính chất của nhiên liệu để quyết định và th ờng xuyên phải thay đổi cho phù hợp với tính chất của nhiên liệu từng thời kỳ từng ngày cũng nh yêu cầu của công nghệ trong việc khống chế tỷ lệ thành phần khí than theo yêu cầu sản xuất NH 3 . Ch ơng II : xây dựng hệ điều khiển khống chế lò tạo khí Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 12 Hệ thống điều khiển công nghệ lò tạo khí đ ợc thiết kế gồm 4 bộ phận chính đảm nhiệm các chức năng sau : - Bộ điều khiển tự động . - Bộ thao tác bằng tay . - Các rơle trung gian . - Bộ hiển thị , các sensor kiểm tra các trạng thái van công nghệ và nguồn cung cấp . Trong đó bộ điều khiển tự động là quan trọng nhất , nó đảm nhiệm hầu hết các chức năng điều khiển . Với phạm vi của đồ án này em chỉ đề cập tới thiết kế và xây dựng bộ điều khiển tự động . Các bộ phận khác có liên quan lấy các thông số kỹ thuật , cách lắp đặt giống nh của hệ thống điều khiển tự động hiện có do Trung Quốc lắp đặt tại nhà máy . II_1 : Cơ sở tính toán thiết kế và xây dựng bộ điều khiển tự động . 1. Yêu cầu chung . Việc tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cần thỏa mãn đ ợc các yêu cầu chung sau : - Đảm bảo điều khiển các van công nghệ đúng trạng thái (theo bảng trạng thái) chỉ định cho công nghệ và mỗi chu kỳ thời gian cũng nh thời gian của từng giai đoạn . - Đảm bảo chặt chẽ các yêu cầu về an toàn , thứ tự đóng mở các van công nghệ giữa các giai đoạn chế khí và thời gian đóng mở của các van nh đã trình bày ở trên . - Đảm bảo độ tin cậy , có thể thao tác sang bộ điều khiển bằng tay khi quá trình kiểm tra nội bộ phát hiện có hiện t ợng bị trục trặc . - Đáp ứng một số chức năng cho việc theo dõi vận hành . - Đảm bảo tính năng có thể thay đổi mềm dẻo theo các yêu cầu công nghệ về chu kỳ , tỷ lệ phần trăm các giai đoạn công nghệ và ph ơng thức và ph ơng thức vận hành . 2. Trạng thái vận hành của các van công nghệ . Với quy trình công nghệ đã nói ở trên : việc đóng mở các van công nghệ sẽ đ ợc thực hiện theo 5 giai đoạn . Đồng thời căn cứ vào các yêu cầu an toàn trong . II : xây dựng hệ điều khiển khống chế lò tạo khí Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 12 Hệ thống điều khiển công nghệ lò tạo khí đ ợc thiết kế. thổi lên chế khí lần 1 . 2. 4 Giai đoạn thổi lên chế khí lần 2 . Giai đoạn này t ơng tự nh giai đoạn thổi lên chế khí lần 1 . 2. 5 Giai đoạn thổi sạch . Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org. Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 8 Trong giai đoạn này không khí đ ợc đ a vào đáy lò thông qua tầng than . Khí than khô đ ợc đ a ra ở đỉnh lò