煤加压气化设备的制作方法

本发明涉及煤炭加工领域，具体涉及可以褐煤为原料的煤加压气化设备。

背景技术：

我国民用及工业用天然气需求量逐年增加，但我国的天然气储量有限，而煤炭储量相当丰富。因此，为了满足国内日益增长的使用需求，我国煤制天然气项目逐渐发展起来，且趋于大型气化设备。然而，大型气化设备用煤量大，排灰多且设备多，为了提高大型气化设备自动化水平，减少气化设备操作人员数量降低人力资源成本，需要可自动控制的大型气化设备。

由于目前国内运行的碎煤加压气化设备气化炉煤锁、灰锁及气化剂自动控制系统都未完全实现全自动操作，因此用于操作煤锁、灰锁及气化剂系统操作的人员较多，不符合大型碎煤加压气化设备操作需要。另外，碎煤加压气化炉煤锁、灰锁手动操作经常会出现加煤、排灰不及时导致气化炉工况恶劣甚至停车，气化剂手动操作容易使入炉气化剂流量不稳，导致气化炉排出灰渣较细或者结渣，进而导致排灰困难造成气化炉工况恶化甚至停车，带来了较大的经济损失。

现有的碎煤加压气化炉煤锁、灰锁及气化剂控制系统，都是应用在3.0MPa碎煤加压气化设备中。然而，3.0MPa碎煤加压气化炉煤锁、灰锁及气化剂自动控制系统不适合在4.0MPa碎煤加压气化炉煤锁、灰锁及气化剂自动控制系统中使用。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种自动化程度较高的、可适用于高压如4.0MPa的煤加压气化设备。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种煤加压气化设备， 包括煤锁机构、灰锁机构和气化炉机构，其中，气化炉机构位于煤锁机构和灰锁机构之间并分别与煤锁机构和灰锁机构可开闭地连通，煤锁机构包括：煤锁壳体，其限定出煤锁内腔、顶部的煤锁进料口和底部的煤锁出料口；位于煤锁进料口处的煤锁圆筒阀；在煤锁圆筒阀下方且设置在煤锁进料口处的煤锁上阀；设置在煤锁出料口处的煤锁下阀；连接至煤锁壳体的煤锁充压阀机构和煤锁泄压阀；分别连接到煤锁壳体上的、用于检测煤锁温度的煤锁温度表、用于检测煤锁内腔内压力的煤锁压力表、煤锁报警器和煤锁计时器；煤锁检测单元；以及用于控制煤锁机构的操作的煤锁控制单元，煤锁控制单元被构造成，通过依次循环进行的排料过程、泄压过程、进料过程和充压过程来控制煤锁机构，从而将煤加入到气化炉机构内，且其中，煤锁控制单元和煤锁检测单元被构造成：在排料过程中，煤锁控制单元控制煤锁下阀打开并同时控制煤锁机构中的所有其它阀关闭且同时控制煤锁计时器开始计时，煤锁检测单元检测煤锁下阀在第一煤锁预定时间内是否开到位并检测煤锁压力是否大于第一预定煤锁压力，并发送信号给煤锁控制单元；在煤锁控制单元收到煤锁下阀在第一煤锁预定时间内未开到位和/或煤锁压力小于第一预定煤锁压力的信息时，其控制煤锁报警器报警并控制煤锁机构停止自动控制程序；在煤锁控制单元收到煤锁下阀在第一煤锁预定时间内已开到位且煤锁压力大于第一预定煤锁压力的信息时，其控制自动控制程序继续进行，并在煤锁检测单元检测到煤锁温度大于第一煤锁预定温度时，控制煤锁下阀关闭以结束排料过程，并控制煤锁计时器记录从排料过程开始至排料过程结束的实际煤锁排料时间。

本发明通过煤锁控制单元和煤锁检测单元的配合，实现了对煤锁机构的排料过程的自动监测和控制，煤锁机构的自动化程度高，生产效率高，节省人力且安全可靠。此外，煤锁控制单元能够根据煤锁检测单元检测到的煤锁下阀在第一煤锁预定时间内是否开到位以及检测到的煤锁压力是否大于第一预定煤锁压力的信息来控制排料过程的自动控制程序的继续进行或终止，有效保护了煤锁机构并保证了煤锁机构的排料过程的安全可靠进行。

优选地，该煤加压气化设备为4.0MPa碎煤加压气化设备。在一个优选实施方案中，第一煤锁预定时间为约10秒。第一预定煤锁压力为约3800kPa。第一煤锁预定温度为约60度。

优选地，煤锁控制单元和煤锁检测单元还被构造成：在煤锁机构的泄 压过程中，煤锁控制单元控制煤锁泄压阀打开并同时控制煤锁机构中的所有其它阀关闭，并控制进行煤锁下阀小差压泄漏实验，即煤锁检测单元检测在煤锁泄压阀打开后的第二煤锁预定时间内煤锁与气化炉差压是否大于第一煤锁/气化炉预定差压，并发送信号给煤锁控制单元；当煤锁控制单元收到在第二煤锁预定时间内煤锁与气化炉差压未大于第一煤锁/气化炉预定差压的信息时，其判定煤锁下阀小差压泄漏实验失败并控制煤锁泄压阀关闭、控制煤锁报警器报警，以及控制煤锁机构停止自动控制程序；当煤锁控制单元收到在第二煤锁预定时间内煤锁与气化炉差压已大于第一煤锁/气化炉预定差压的信息时，其判定煤锁下阀小差压泄漏实验通过并控制煤锁泄压阀继续泄压至煤锁压力小于第二预定煤锁压力，并随后控制煤锁泄压阀关闭，并控制泄压过程继续进行。

本发明通过煤锁控制单元和煤锁检测单元的进一步配合，实现了对煤锁机构的泄压过程的自动监测和控制，进一步减少了人力，提高了煤锁机构的自动化程度，提高了生产效率。此外，通过控制进行煤锁下阀小差压泄漏实验，并根据实验结果判定煤锁下阀小差压泄漏实验是否成功并在失败时控制煤锁泄压阀关闭、控制煤锁报警器报警，以及控制煤锁机构停止自动控制程序，这有效保护了煤锁机构并保证了煤锁机构的泄压过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第二煤锁预定时间为约5秒。第一煤锁/气化炉预定差压为约150kPa。第二预定煤锁压力为约3000kPa。

优选地，煤锁控制单元和煤锁检测单元进一步被构造成：在煤锁泄压阀关闭后控制进行煤锁下阀大差压泄漏实验，即煤锁检测单元检测在煤锁泄压阀关闭后的第三煤锁预定时间内煤锁压力是否小于第三预定煤锁压力，并发送信号至煤锁控制单元；当煤锁控制单元收到在第三煤锁预定时间内煤锁压力大于第三预定煤锁压力时，其判定煤锁下阀大差压泄漏实验失败并控制报警器报警并同时控制煤锁机构停止自动控制程序；当煤锁控制单元收到在第三煤锁预定时间内煤锁压力小于第三预定煤锁压力时，其判定煤锁下阀大差压泄漏实验通过并控制煤锁泄压阀打开以继续泄压，直到煤锁压力小于第四预定煤锁压力时控制煤锁泄压阀关闭以结束泄压过程，并控制煤锁计时器记录从泄压过程开始至泄压过程结束的实际煤锁泄压时间，并同时控制进入进料过程。

本发明通过控制进行煤锁下阀大差压泄漏实验，并根据实验结果判定 煤锁下阀大差压泄漏实验是否成功并在失败时控制报警器报警并同时控制煤锁机构停止自动控制程序。这进一步有效地保护了煤锁机构并保证了煤锁机构的泄压过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第三煤锁预定时间为约5秒。第三预定煤锁压力为约3100kPa。第四预定煤锁压力为约2kPa。

优选地，煤锁机构还包括用于检测料位的煤锁料位表，煤锁控制单元和煤锁检测单元还被构造成：在进料过程中，煤锁控制单元控制煤锁上阀打开并同时控制煤锁机构中的所有其它阀关闭，当煤锁检测单元检测到煤锁上阀已开到位后，煤锁控制单元控制煤锁圆筒阀打开，并在煤锁检测单元检测到煤锁圆筒阀已被开到位时控制煤锁计时器开始进料计时，当进料时间到达预定进料时间或者料位达到预定料位高度时，煤锁控制单元控制煤锁圆筒阀关闭，并随后控制煤锁上阀关闭，以及控制煤锁计时器记录从进料过程开始至进料过程结束的实际煤锁进料时间。

本发明通过煤锁控制单元和煤锁检测单元的配合，有效实现了对煤锁机构的进料过程的自动化控制，进一步节省了人力，提高了生产效率。

在一个优选实施方案中，预定进料时间为约140秒。

优选地，煤锁控制单元和煤锁检测单元被进一步构造成：煤锁检测单元检测煤锁实际装填时间是否短于预定装填时间或者检测在预定进料时间内煤粉是否达到预定料位高度，并发出信号给煤锁控制单元；当煤锁控制单元收到煤锁实际装填时间长于预定装填时间的信息或者收到在预定进料时间内煤粉未达到预定料位高度的信息后，其判定煤锁进料故障并控制煤锁报警器报警以及控制煤锁机构停止自动控制程序；当煤锁控制单元收到煤锁实际装填时间不长于预定装填时间的信息或者收到在预定进料时间内煤粉达到预定料位高度的信息后，其判定煤锁进料正常并控制煤锁机构进入充压过程。

本发明不仅进一步提高了煤锁机构的自动化程度，还通过检测煤锁实际装填时间是否短于预定装填时间或者检测在预定进料时间内煤粉是否达到预定料位高度，来判断煤锁进料过程是否正常进行，并在判断煤锁进料故障时控制煤锁报警器报警以及控制煤锁机构停止自动控制程序，进而进一步有效地保护了煤锁机构，保证了煤锁进料过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，预定装填时间为约330秒。

优选地，煤锁充压阀机构包括煤锁一次充压阀，煤锁控制单元和煤锁 检测单元还被构造成：在煤锁机构的充压过程中，煤锁控制单元控制煤锁一次充压阀打开，同时控制煤锁机构中的所有其它阀关闭，在煤锁一次充压阀打开的同时控制煤锁计时器开始充压计时，并控制进行煤锁上阀小差压泄漏实验，即煤锁检测单元检测在煤锁一次充压阀打开后的第四煤锁预定时间内煤锁压力是否大于第五预定煤锁压力，并发送信号给煤锁控制单元；当煤锁控制单元收到在第四煤锁预定时间内煤锁压力小于第五预定煤锁压力的信息时，其判定煤锁上阀小差压泄漏实验失败，并控制煤锁报警器报警、控制煤锁一次充压阀关闭，同时控制煤锁机构停止自动控制程序；当煤锁控制单元收到在第四煤锁预定时间内煤锁压力大于第五预定煤锁压力的信息时，其判定煤锁上阀小差压泄漏实验通过，并控制煤锁一次充压阀继续充压，当煤锁压力大于第六预定煤锁压力时，煤锁控制单元控制煤锁一次充压阀关闭。

本发明通过煤锁控制单元和煤锁检测单元的进一步配合，实现了对煤锁机构的充压过程的自动监测和控制，进一步减少了人力，提高了煤锁机构的自动化程度，提高了生产效率。此外，通过控制进行煤锁上阀小差压泄漏实验，并根据实验结果判定煤锁上阀小差压泄漏实验是否成功并在失败时控制煤锁报警器报警、控制煤锁一次充压阀关闭，同时控制煤锁机构停止自动控制程序，这有效保护了煤锁机构并保证了煤锁机构的充压过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第四煤锁预定时间为约5秒。第五预定煤锁压力为约200kPa。第六预定煤锁压力为约1000KPa。

优选地，煤锁充压阀机构还包括煤锁二次充压阀，煤锁控制单元和煤锁检测单元进一步被构造成：在关闭煤锁一次充压阀后控制进行煤锁上阀大差压泄漏实验，即煤锁检测单元检测在煤锁一次充压阀关闭后的第五煤锁预定时间内煤锁压力是否大于第七预定煤锁压力，并发送信号给煤锁控制单元；当煤锁控制单元收到在第五煤锁预定时间内煤锁压力小于第七预定煤锁压力的信息时，其判定煤锁上阀大差压泄漏实验失败，并控制煤锁报警器报警、同时控制煤锁机构停止自动控制程序；当煤锁控制单元收到在第五煤锁预定时间内煤锁压力大于第七预定煤锁压力的信息时，其判定煤锁上阀大差压泄漏实验通过，并控制煤锁一次充压阀继续充压，当煤锁/气化炉差压小于第一预定煤锁/气化炉差压时，煤锁控制单元控制煤锁一次充压阀关闭；随后控制煤锁二次充压阀打开，并且当煤锁/气化炉差压小 于第二预定煤锁/气化炉差压时，控制煤锁二次充压阀关闭，充压过程结束，同时控制煤锁计时器记录从煤锁机构的充压过程开始至充压过程结束的实际煤锁充压时间。

本发明通过控制进行煤锁上阀大差压泄漏实验，并根据实验结果判定煤锁上阀大差压泄漏实验是否成功并在失败时控制煤锁报警器报警、同时控制煤锁机构停止自动控制程序。这进一步有效保护了煤锁机构并保证了煤锁机构的充压过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第五煤锁预定时间为约5秒。在一个优选实施方案中，第七预定煤锁压力为约900kPa。在一个优选实施方案中，第一预定煤锁/气化炉差压为约100KPa。在一个优选实施方案中，第二预定煤锁/气化炉差压为约20kPa。

优选地，灰锁机构包括：灰锁壳体，其限定出灰锁内腔、顶部的灰锁进料口和底部的灰锁出料口；设于气化炉机构与灰锁壳体之间的炉蓖；位于灰锁进料口处的灰锁上阀；位于灰锁出料口处的灰锁下阀；连接至灰锁壳体并与灰锁内腔可开闭连通的灰锁充压阀；连接至灰锁壳体并与灰锁内腔连通的灰蒸汽膨胀冷却器以及与灰蒸汽膨胀冷却器连接的灰蒸汽膨胀冷却器充水阀、灰锁泄压阀机构；检测炉篦累计转数的炉蓖转数表、检测灰锁料位高度的灰锁料位表、检测灰锁压力的灰锁压力表以及灰蒸汽膨胀冷却器液位表；灰锁报警器和灰锁计时器；灰锁检测单元；以及用于控制该灰锁机构的操作的灰锁控制单元；灰锁控制单元被构造成通过依次循环进行的受灰过程、泄压过程、排灰过程和充压过程来控制将气化炉机构内的灰渣排出，且其中，灰锁控制单元和灰锁检测单元被构造成：在受灰过程中，灰锁控制单元控制灰锁上阀打开并控制灰锁机构中的所有其它阀关闭，灰锁检测单元检测灰锁压力范围是否落入预定灰锁压力范围内，并发送信号给灰锁控制单元；当灰锁控制单元收到灰锁压力未落入灰锁压力范围内的信息时，其判定灰锁压力不正常，并控制灰锁报警器报警并禁止灰锁启动；当灰锁控制单元收到灰锁压力落入灰锁压力范围内的信息时，其判定灰锁压力正常，并继续进行受灰过程，当灰锁检测单元检测到灰锁料位到达预定料位高度或炉篦累计转数达到第一设定值时，灰锁控制单元控制灰锁上阀关闭还可包括检测灰锁内温度的灰锁温度表。

本发明通过灰锁控制单元和灰锁检测单元的配合，实现了对灰锁机构的受灰过程的自动监测和控制，灰锁机构的自动化程度高，生产效率高， 减少了人力，且安全可靠。特别是，灰锁控制单元能够根据灰锁检测单元检测到的灰锁压力范围是否落入预定灰锁压力范围内的信息来判断灰锁压力是否正常，进而在不正常时控制灰锁报警器报警并禁止灰锁启动，有效保护了灰锁机构并保证了灰锁机构的受灰过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，预定灰锁压力范围为约3400kPa至约4000kPa。第一设定值为5转。

优选地，灰锁泄压阀机构包括灰锁一次泄压阀；灰锁控制单元和灰锁检测单元还被构造成：在灰锁的泄压过程中，在灰锁检测单元检测到灰锁上阀关到位时，灰锁控制单元先控制炉篦启动，再控制灰锁一次泄压阀打开，并同时控制进行灰锁上阀小差压泄漏实验且同时控制灰锁计时器开始灰锁上阀小差压泄漏实验计时、泄压时间计时和灰锁总循环时间(在此，灰锁总循环时间是灰锁上阀打开开始计时直到灰锁上阀再次关闭程序运行一个循环的总时间)计时；其中灰锁上阀小差压泄漏实验即灰锁检测单元检测在第一灰锁预定时间灰锁/气化炉之间差压是否大于第一预定灰锁/气化炉差压；当灰锁控制单元收到在达到第一灰锁预定时间时灰锁/气化炉之间差压小于第一灰锁/气化炉差压的信息时，其判定灰锁上阀小差压泄漏实验失败并控制灰锁报警器报警以及控制灰锁一次泄压阀关闭，并控制灰锁机构停止自动控制程序；当灰锁控制单元收到在达到第一灰锁预定时间时灰锁/气化炉之间差压大于第一灰锁/气化炉差压的信息时，其判定灰锁上阀小差压泄漏实验通过，并继续泄压至灰锁压力小于第一预定灰锁压力时关闭灰锁一次泄压阀，并继续泄压过程。

本发明通过灰锁控制单元和灰锁检测单元的进一步配合，实现了对灰锁机构的泄压过程的自动监测和控制，进一步减少了人力，提高了灰锁机构的自动化程度，提高了生产效率。此外，通过控制进行灰锁上阀小差压泄漏实验，并根据实验结果判定灰锁上阀小差压泄漏实验是否成功并在失败时控制灰锁报警器报警、控制灰锁一次泄压阀关闭，同时控制灰锁机构停止自动控制程序，这有效保护了灰锁机构并保证了灰锁机构的泄压过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第一灰锁预定时间为约5秒。第一预定灰锁/气化炉差压为约200kPa。第一预定灰锁压力为约3000kPa。

优选地，灰锁泄压阀机构还包括灰锁二次泄压阀；灰锁控制单元和灰锁检测单元被进一步构造成：在控制灰锁一次泄压阀关闭后，灰锁控制单 元控制进行灰锁上阀大差压泄漏实验，即灰锁检测单元检测灰锁压力在灰锁一次泄压阀完全关闭后的第二灰锁预定时间内灰锁压力的升高值是否小于第一灰锁压力增值，并发送信号给灰锁控制单元；当灰锁控制单元收到在该第二灰锁预定时间内灰锁压力升高值大于第一灰锁压力增值的信息时，其判定灰锁上阀大差压泄漏实验失败且灰锁泄压故障，并控制灰锁报警器报警并同时控制灰锁机构停止自动控制程序；当灰锁控制单元收到在该第二灰锁预定时间内灰锁压力升高值小于第一灰锁压力增值的信息时，其判定灰锁上阀大差压泄漏实验通过，并控制灰锁一次泄压阀再次打开以继续泄压，直至灰锁压力小于第二预定灰锁压力时控制灰锁二次泄压阀打开；当灰锁压力小于第三预定灰锁压力时控制灰锁计时器开始计时，并在计时达第三灰锁预定时间后，提示并控制灰锁计时器停泄压时间计时，同时记录从灰锁泄压开始至泄压结束的实际灰锁泄压时间，或者当灰锁压力小于第四预定灰锁压力时，提示并控制灰锁计时器停止泄压时间计时，同时记录从灰锁泄压开始至泄压结束的实际灰锁泄压时间。

本发明通过控制进行灰锁上阀大差压泄漏实验，并根据实验结果判定灰锁上阀大差压泄漏实验是否成功且灰锁泄压是否故障，并且在判定灰锁上阀大差压泄漏实验失败且灰锁泄压故障时控制灰锁报警器报警并同时控制灰锁机构停止自动控制程序。这进一步有效保护了灰锁机构并保证了灰锁机构的充压过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第二灰锁预定时间为约5秒。在一个优选实施方案中，第一灰锁压力增值为约100kPa。第二预定灰锁压力为约200kPa。第三预定灰锁压力为约2.5kPa。第三灰锁预定时间为约1分钟。第四预定灰锁压力为约1.5kPa。

优选地，灰锁控制单元和灰锁检测单元被进一步构造成：灰锁检测单元检测实际灰锁泄压时间，并发送信号给灰锁控制单元；当灰锁控制单元收到实际灰锁泄压时间超过预定灰锁泄压时间的信息时，其判定灰锁泄压故障，并控制灰锁报警器报警并同时控制灰锁机构停止自动控制程序；当灰锁控制单元收到实际灰锁泄压时间未超过预定灰锁泄压时间的信息时，其判定灰锁泄压正常，并控制进入排灰过程。

本发明通过灰锁控制单元和灰锁检测单元的进一步配合，并通过对实际灰锁泄压时间的检测来判定灰锁泄压是否故障，并在故障时控制灰锁报警器报警并同时控制灰锁机构停止自动控制程序。有效保证了灰锁泄压过 程的安全可靠进行，自动化程度高，生产效率高。

在一个优选实施方案中，预定灰锁泄压时间为约480秒。

优选地，灰锁控制单元和灰锁检测单元还被构造成：在排灰过程中，当灰锁上阀关闭并且灰锁压力小于第二预定灰锁压力时，灰锁控制单元控制灰锁下阀打开并同时控制灰锁计时器开始排灰计时，灰锁检测单元检测灰锁下阀在第四灰锁预定时间内是否开到位，并发送信号给灰锁控制单元；当灰锁控制单元收到灰锁下阀在第四灰锁预定时间内未开到位的信号时，其控制灰锁下阀进行不多于预定次数的开关操作，灰锁检测单元检测在该预定次数内灰锁下阀是否开到位，并发送信号给灰锁控制单元；当灰锁控制单元收到到达该预定次数时灰锁下阀仍未开到位的信息时，其判定灰锁下阀打不开并控制灰锁警报器报警同时控制灰锁机构停止自动控制程序；当灰锁控制单元收到灰锁下阀在第四灰锁预定时间内已开到位的信号时或者收到在预定次数的开关操作下该灰锁下阀已开到位的信号时，其判定灰锁下阀正常打开并控制进入排灰过程且同时控制灰锁计时器进行排灰计时。

本发明通过灰锁控制单元和灰锁检测单元的进一步配合，实现了灰锁排灰过程的自动监测和控制。特别是，灰锁控制单元能够根据灰锁检测单元检测到的灰锁下阀在第四灰锁预定时间内是否开到位的信息来判定灰锁下阀是否能够正常打开，并在无法正常打开时控制灰锁警报器报警同时控制灰锁机构停止自动控制程序。本发明有效保护了灰锁机构并保证了灰锁机构的排灰过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第二预定灰锁压力为约2.5kPa。第四灰锁预定时间优选为约3秒。

优选地，灰锁控制单元和灰锁检测单元还被构造成：灰锁检测单元检测到在预定排灰时间内灰锁料位高信号消失，灰锁控制单元控制灰锁下阀开关多次以震动灰锁壳体从而加快和确保灰的排出和排净；在震动灰锁壳体过程完成后，灰锁控制单元控制灰蒸汽膨胀冷却器充水阀打开，同时控制灰锁计时器启动充水时间计时，在第一预定充水时间后控制灰锁二次泄压阀关闭，再过第二预定充水时间后控制灰锁二次泄压阀打开，再过第三预定充水时间后控制灰锁二次泄压阀关闭；再控制灰锁二次泄压阀打开，且在灰蒸汽膨胀冷却器液位高时或达到第四预定充水时间时，控制灰锁二次泄压阀关闭，然后控制灰锁一次泄压阀关闭，再控制灰锁下阀关闭，排 灰过程结束，并控制进入充压过程。在这里，灰蒸汽膨胀冷却器液位是用雷达液位计测量的液位，当雷达液位计出现高位报警时即灰蒸汽膨胀冷却器液位高。在本实施方案中，第四预定充水时间的范围为300-500秒，即初始值为300秒，且最高不能超过500秒。且其中，在灰蒸汽膨胀冷却器液位高报时或者达到第四预定充水时间(300-500秒)时，证明灰膨胀冷却器水位充填到正常水位。

本发明通过灰锁控制单元和灰锁检测单元的进一步配合，进一步提高了灰锁排灰过程的自动化程度，保证了排灰过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，预定排灰时间为约50秒。第一预定充水时间优选为约5秒。第二预定充水时间优选为约3秒。第三预定充水时间优选为约3秒。

优选地，灰锁控制单元和灰锁检测单元还被构造成：在灰锁的充压过程中，灰锁控制单元控制灰锁充压阀打开并控制灰锁机构中的所有其它阀关闭，并控制进行灰锁下阀小差压泄漏实验，即灰锁检测单元检测灰锁压力在第五灰锁预定时间内是否大于第五预定灰锁压力，并发送信号给灰锁控制单元；当灰锁控制单元收到灰锁压力在第五灰锁预定时间内小于第五预定灰锁压力，其判定灰锁下阀泄漏且灰锁下阀小差压泄漏实验失败，并控制灰锁报警器报警并同时控制灰锁机构停止自动控制程序；当灰锁控制单元收到灰锁压力在第五灰锁预定时间内大于第五预定灰锁压力，其判定灰锁下阀泄漏且灰锁下阀小差压泄漏实验通过，其控制灰锁充压阀继续充压至灰锁压力大于第六预定灰锁压力，然后控制灰锁充压阀关闭。

本发明通过灰锁控制单元和灰锁检测单元的进一步配合，实现了对灰锁机构的充压过程的自动监测和控制，进一步减少了人力，提高了灰锁机构的自动化程度，提高了生产效率。此外，通过控制进行灰锁下阀小差压泄漏实验，并根据实验结果判定灰锁下阀小差压泄漏实验是否成功并在失败时控制灰锁报警器报警同时控制灰锁机构停止自动控制程序，这有效保护了灰锁机构并保证了灰锁机构的充压过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第五灰锁预定时间选自约5秒至约30秒的范围。第五预定灰锁压力优选为约300kPa。第六预定灰锁压力优选为约900KPa。

优选地，灰锁控制单元和灰锁检测单元还被构造成：在关闭灰锁充压阀后，控制进行灰锁下阀大差压泄漏试验，即灰锁检测单元检测灰锁压力 在灰锁充压阀关闭后的第四灰锁预定时间内压力下降值是否小于预定压降值，并发送信号给灰锁控制单元；在灰锁控制单元收到在第四灰锁预定时间内压力下降值小于该预定压降值时，其判定该灰锁下阀大差压泄漏试验通过，并控制灰锁充压阀继续打开，直至灰锁/气化炉差压小于第二预定灰锁/气化炉差压；之后控制灰锁充压阀关闭，充压过程结束，控制灰锁计时器停止充压时间计时、灰锁总循环时间计时，并同时记录从灰锁充压开始至充压结束的实际灰锁充压时间以及记录实际灰锁总循环时间。

本发明通过控制进行灰锁下阀大差压泄漏实验，并根据实验结果判定灰锁下阀大差压泄漏实验是否成功且灰锁泄压是否故障，并且只有在判定灰锁下阀大差压泄漏实验成功时才会控制灰锁充压阀继续打开，直至灰锁/气化炉差压小于第二预定灰锁/气化炉差压，并在失败时自动停止自动控制程序。这进一步有效保护了灰锁机构并保证了灰锁机构的充压过程的安全可靠进行。

在一个优选实施方案中，第四灰锁预定时间为约5秒。预定压降值优选为约50kPa。第二预定灰锁/气化炉差压优选为约10kPa。

优选地，灰锁控制单元和灰锁检测单元还被构造成：灰锁检测单元检测实际灰锁充压时间和/或实际灰锁总循环时间和/或炉篦转数，并发送信号给灰锁控制单元；当灰锁控制单元收到实际灰锁充压时间超过预定灰锁充压时间的信息时和/或实际灰锁总循环时间超过预定灰锁总循环时间的信息时和/或炉篦转数大于第二预定转数的信息时，其判定灰锁充压故障，并控制灰锁报警器报警并同时控制灰锁机构停止自动控制程序；当灰锁控制单元收到实际灰锁充压时间未超过预定灰锁充压时间且实际灰锁总循环时间未超过预定灰锁总循环时间且炉篦转数未大于第二预定转数的信息时，其判定灰锁泄压正常，并控制返回受灰过程，开始下一次循环。

本发明有效保护了灰锁机构的安全，防止了因在充压故障的情况下继续充压而导致的安全隐患，安全水平和自动化程度高。

在一个优选实施方案中，预定灰锁充压时间在约240至约480秒的范围内。预定灰锁总循环时间优选在约15至约20分钟的范围内。

优选地，气化炉机构包括：气化炉壳体，其限定出气化炉内腔、连接至或一体成形至煤锁出料口的气化炉进料口以及连接至或一体成形至灰锁进料口的气化炉出料口、连接至气化炉壳体的气化剂混合器；分别连接至气化剂混合器的气化剂蒸汽控制机构和气化剂氧气控制机构，气化剂蒸 汽控制机构包括串联的气化剂蒸汽调节阀和气化剂蒸汽流量计，气化剂氧气控制机构包括串联的气化剂氧气流量计和气化剂氧气调节阀；汽氧比调节器，其分别与气化剂蒸汽控制机构和气化剂氧气控制机构通讯连接；气化炉检测单元以及用于控制气化炉机构的操作的气化炉控制单元。本发明提供了气化炉机构的一个具体的实施方案，其自动化程度高，节省了人力。

优选地，气化炉控制单元被构造成，通过包括以下步骤的方法来控制气化炉机构的操作：a)当气化炉机构稳定运行氧气流量大于第一预定氧气流量时，在汽氧比调节器上手动输入某一汽氧比数值；b)当气化炉机构升降负荷时，在气化剂氧气流量计上手动输入气化炉负荷目标值，控制气化剂氧气流量计自动调节气化剂氧气调节阀进行自动开关，以达到在气化剂氧气流量计上的气化炉负荷目标值；c)同时，气化炉控制单元控制气化剂蒸汽流量计根据气化炉负荷目标值和汽氧比数值自动算出所需蒸汽流量，然后气化炉检测单元将所需蒸汽流量的信号发送至气化炉控制单元，该气化炉控制单元在收到信号后控制气化剂蒸汽调节阀自动进行开关以达到所需蒸汽流量。

在一个优选实施方案中，第一预定氧气流量为约2000Nm³/h。

进一步地，气化炉控制单元被构造成，通过在步骤a)之前的以下步骤来控制气化炉机构的操作：当气化炉切氧完成，并带一定负荷时，首先手动增加或减少气化剂蒸汽调节阀的开度，确保蒸汽流量随着开度的变化而变化，并重复该过程预定次数如3-4次；设置蒸汽控制机构的参数，随后将气化剂蒸汽调节阀投入自动控制并确保参数稳定；随后进行气化剂蒸汽调节阀定值扰动试验，即改变氧气调节阀开度来改变进入气化炉的氧气流量，以及使蒸汽控制的设定值根据当前汽氧比的设定来自动调节蒸汽控制阀的开度；定值扰动试验通过后，手动增加或减少气化剂氧气调节阀的开度，确保氧气流量随着开度的变化而变化，并重复该过程预定次数如3-4次；设置氧气控制机构的参数，随后将气化剂氧气调节阀投入自动控制并确保参数稳定；进行汽氧联合投入试验：首先选择手动进行汽氧比控制并确保系统稳定；随后进行对汽氧比控制的设定值的扰动试验，确保汽氧流量随着设定值的变化而变化；随后，保持现有气化炉的负荷，即氧气流量，进行对汽氧比控制的汽氧比设定参数的扰动试验，确保汽氧流量随着汽氧比设定参数的变化而变化；随后选择自动进行汽氧比控制，进行对汽氧比控制的偏置值的扰动试验，确保汽氧流量随着偏置值的变化而变化；汽氧 自动控制系统投运完成。

本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施方案的4.0MPa碎煤加压气化设备的煤锁机构的示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施方案的4.0MPa碎煤加压气化设备的灰锁机构的示意图；以及

图3示出了根据本发明的一个实施方案的4.0MPa碎煤加压气化设备的气化炉机构的示意图。

在本发明中，相同的附图标记被用来表示相同的或相似的特征。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“上”、“下”、“和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的装置中的方向。

如图1-3所示，本发明的一个实施方案提供了一种4.0MPa碎煤加压气化设备，该设备包括煤锁机构100、灰锁机构200和气化炉机构300。该气化炉机构300位于该煤锁机构100和灰锁机构200之间并且与煤锁机构100和灰锁机构200分别通过合适的机构如阀门可开闭地连通。尽管图1中示出了煤仓400，但应当理解，本发明的设备如煤锁机构100可以与煤仓400可开闭地连通或不相连，只要其具有可允许煤原料进入的结构即可。

如图1所示，本实施方案的设备中的煤锁机构100可包括煤锁壳体103，其限定出煤锁内腔108、顶部的煤锁进料口和底部的煤锁出料口，其中，煤锁进料口可与煤仓400的底部出料口可开闭连通。该煤锁壳体108 例如可包括中间筒状部和位于该筒状部上方的上端锥形部和下端锥形部。其中，该中间筒状部例如可具有圆形、椭圆形、矩形、卵形等等任何合适的形状，上端锥形部与煤锁进料口连接，下端锥形部与煤锁出料口连接。煤锁机构100还包括位于煤锁进料口处的煤锁圆筒阀101、在煤锁圆筒阀101的下方位置处设置在所述煤锁进料口处的煤锁上阀102，以及设置在煤锁出料口处并将煤锁壳体与气化炉机构可开闭连通的煤锁下阀104。煤锁机构100还可包括例如通过管道连接到煤锁壳体103的例如侧壁上的煤锁一次充压阀106、煤锁二次充压阀107和煤锁泄压阀105。煤锁机构100还可包括连接到煤锁壳体103上的煤锁温度表111、煤锁料位表112和煤锁压力表110。煤锁机构100用于将例如来自煤仓400的优选为常压的碎煤(如褐煤)加进优选通常为高压4.0MPa的气化炉机构300内。

具体地，在本实施方案中，煤锁机构100可通过包括依次循环进行的排料、泄压、进料和充压过程的方法来控制的。下面概括性地描述控制方法的各过程或步骤：

·排料：煤锁压力充至大致等于将在下方描述的气化炉内腔308内的压力时，打开煤锁下阀104，煤锁壳体103内的煤就会靠自身的重力加入到气化炉内腔308内；

·泄压：当煤锁机构100排空后关闭煤锁下阀104，然后打开煤锁泄压阀105；

·进料：当煤锁机构100泄至常压后关闭煤锁泄压阀105，打开煤锁上阀102和煤锁圆筒阀101，煤仓400内的煤加入到煤锁内腔108内；

·充压：当煤锁机构100加满高报时，关闭煤锁圆筒阀101和煤锁上阀102，打开煤锁一次充压阀106；煤锁压力充至接近煤锁一次充压总管压力时打开煤锁二次充压阀107。

在排料过程中，煤锁机构100的所有阀中仅打开煤锁下阀104且同时开始计时，确保煤锁下阀104在第一煤锁预定时间如10秒内开到位且确保煤锁压力大于第一预定煤锁压力如3800kPa；当煤锁温度大于第一煤锁预定温度如60度时，关闭煤锁下阀104，排料过程结束，记录排料时间。优选地，当煤锁温度大于60度时，点动关闭煤锁下阀104。

在泄压过程中，煤锁机构100的所有阀中仅打开煤锁泄压阀105，并进行煤锁上阀小差压泄漏实验，即确保在煤锁泄压阀105打开后的第二煤锁预定时间如5秒内煤锁与气化炉差压大于第一煤锁/气化炉预定差压如 150kPa；该小差压泄漏实验通过后继续泄压至煤锁压力小于第二预定煤锁压力如3000kPa，随后关闭煤锁泄压阀105；在煤锁泄压阀105关闭后开始进行煤锁下阀大差压泄漏实验，即确保在煤锁泄压阀105关闭后的第三煤锁预定时间如5秒内煤锁压力小于第三预定煤锁压力如3100kPa；该大差压泄漏实验通过后打开煤锁泄压阀105继续泄压，直到煤锁压力小于第四预定煤锁压力如2kPa时关闭煤锁泄压阀105，泄压过程结束，记录泄压时间。在这里，泄压时间是指从泄压开始到泄压结束所用的总时间，即从泄压开始时开始计时直到煤锁压力小于2kPa并关闭煤锁泄压阀105时计时结束。

在进料过程中，煤锁机构100的所有阀中仅打开煤锁上阀102直到开到位，随后打开煤锁圆筒阀101直到开到位，同时开始进料计时，当进料时间到达预定进料时间如140秒或煤锁料位达到预定高料位时，关闭煤锁圆筒阀101；随后点动关闭煤锁上阀102，记录进料时间。优选地，确保装填时间小于预定装填时间如330秒。其中，煤锁机构100的装填时间是指煤锁泄完压后，打开煤锁圆筒阀开始至煤锁机构100装满为止的时间。

在充压过程中，煤锁机构100的所有阀中仅打开煤锁一次充压阀106，并且进行煤锁上阀小差压泄漏实验，即确保在煤锁一次充压阀106打开后的第四煤锁预定时间如5秒内煤锁压力大于第五预定煤锁压力如200kPa，同时开始充压计时；在煤锁上阀小差压泄漏实验通过后，继续充压至煤锁压力大于第六预定煤锁压力如1000kPa，然后关闭煤锁一次充压阀106；接下来进行煤锁上阀大差压泄漏实验，即确保在煤锁一次充压阀106关闭后第五煤锁预定时间如5秒内煤锁压力大于第七预定煤锁压力如900kPa；在煤锁上阀大差压泄漏实验通过后，打开煤锁一次充压阀106继续充压，并且当煤锁/气化炉差压(即一次冲压煤气总管压力与煤锁压力之差)小于第一预定煤锁/气化炉差压如100kPa时，关闭煤锁一次充压阀106；随后打开煤锁二次充压阀107，并且当煤锁/气化炉差压小于第二预定煤锁/气化炉差压如20kPa时，关闭煤锁二次充压阀107，充压过程结束。本实施方案提供了一组例如在试车过程中采用的优选数据，采用这种方式，进一步保证了煤锁自动控制程序的自动操作。

如图2所示，在本实施方案中，如图2所示，灰锁机构200可包括：灰锁壳体201，其限定出灰锁内腔208、顶部的灰锁进料口和底部的灰锁出料口；设于气化炉机构300与灰锁壳体201之间的炉蓖(未示出)；位 于灰锁进料口处的灰锁上阀203；位于灰锁出料口处的灰锁下阀204；例如通过管道连接至灰锁壳体201的例如侧壁处并与灰锁内腔208可开闭连通的灰锁充压阀202；例如通过管道连接至灰锁壳体201的例如侧壁处并与灰锁内腔208连通的灰蒸汽膨胀冷却器210以及与灰蒸汽膨胀冷却器210连接的灰蒸汽膨胀冷却器充水阀205、灰锁泄压阀机构；检测炉篦累计转数的炉蓖转数表(未示出)、检测灰锁料位高度的灰锁料位表212、检测灰锁压力的灰锁压力表213以及灰蒸汽膨胀冷却器液位表214；灰锁报警器和灰锁计时器；灰锁检测单元；以及用于控制该灰锁机构200的操作的灰锁控制单元。

灰锁机构200用于将例如高压气化炉机构内的灰渣例如经由炉蓖旋转排出，例如排至常压的渣沟(未示出)内。

另外，灰锁机构200还可包括检测灰锁内温度的灰锁温度表211。灰锁壳体201可连接有其它装置如竖灰管209。本文中，灰锁充压阀202用于控制向灰锁201充入蒸汽。

优选地，在本实施方案中，灰锁机构200是例如可通过包括依次循环进行的受灰、泄压、排灰和充压过程的方法来控制的。下面概括性地描述所述控制方法的步骤：

·受灰：当灰锁压力充至与气化炉内腔308内压力大致相等时，打开灰锁上阀203，气化炉内腔308内的灰在炉蓖转动下靠自身重力排入灰锁内腔208内；

·泄压：当灰锁机构200高报时，关闭灰锁上阀203，打开灰锁一次泄压阀206；当泄至≤200kPa时打开灰锁二次泄压阀207；

·排灰：当灰锁机构200泄至常压时打开灰锁下阀204，灰渣排入渣沟；

·充压：当灰锁机构200排空灰渣后，关闭灰锁下阀204，打开灰锁充压阀202。

其中，在受灰步骤中，灰锁机构200的所有阀中仅打开灰锁上阀203且确保灰锁压力范围在预定灰锁压力范围如3400kPa至4000kPa内；当灰锁料位到达高位或炉篦累计转数(自打开灰锁上阀203开始计)达到第一设定值(例如5转)时或者自灰锁泄压阀打开时开始计时，到达1个小时后，关闭灰锁上阀203。在自动方式下，关闭灰锁上阀203优选地是点动关闭的，更优选地，是分多次如3次点动关闭的。在半自动方式下，灰锁 上阀203的关闭次数取决于是否严密关闭。采用这种方式能够防止灰锁一次打开灰锁下阀204排灰量多堵塞渣沟。

在泄压过程中，在灰锁上阀203关到位后，先启动炉篦，再开灰锁一次泄压阀206，同时开始灰锁上阀小差压泄漏实验计时、泄压时间计时和灰锁总循环时间计时；进行灰锁上阀小差压泄漏实验，即确保在第一灰锁预定时间如5秒内灰锁/气化炉之间差压大于第一预定灰锁/气化炉差压如200kPa；灰锁上阀小差压泄漏实验通过后，继续泄压至灰锁压力小于第一预定灰锁压力如3000kPa时关闭灰锁一次泄压阀206；随后进行灰锁上阀大差压泄漏实验，即确保灰锁压力在灰锁一次泄压阀206完全关闭后的第二灰锁预定时间如5秒时间段内升高小于第一灰锁压力增值如100kPa。灰锁上阀大差压泄漏实验通过后，再次打开灰锁一次泄压阀206以继续泄压，直至灰锁压力小于第二预定灰锁压力如200kPa时打开灰锁二次泄压阀207；当灰锁压力小于第三预定灰锁压力如2.5kPa时开始计时，第三灰锁预定时间如1分钟后，提示并停止泄压时间计时，或者当灰锁压力小于第四预定灰锁压力如1.5kPa时，提示并停止泄压时间计时。在本实施方案中，优选地，确保泄压时间不超过预定灰锁泄压时间如480秒，且优选将泄压时间控制在300秒至480秒的范围内。在本实施方案中，若泄压时间超过预定灰锁泄压时间如480秒时发出警报，停止自动控制程序。

在排灰步骤中，i)当灰锁上阀203关闭且灰锁压力小于第二预定灰锁压力如2.5kPa时，打开灰锁下阀204，确保灰锁下阀204在第四灰锁预定时间如3秒内开到位，同时开始排灰计时。若灰锁下阀204在3秒内未开到位，则要对灰锁下阀204进行数次开关操作，在规定次数内开到位，自动控制继续进行；否则发出报警，停止自动控制。优选地，开关操作为震动；更优选地，规定次数为3次。ii)进一步地，排灰计时在50秒内灰锁料位高信号消失后，将灰锁下阀204开关数次以震动灰锁从而加快和确保灰的排出和排净。在全自动方式下，优选地，灰锁下阀204被开关3次；更优选地，将灰锁下阀204开关数次是如下实现的：打开灰锁下阀204且开反馈收到后2秒发出关指令，3秒后发开指令且开反馈收到后4秒发出关指令，随后3秒后发开指令且开反馈收到后4秒发出关指令后打开灰锁下阀204，程序继续进行。需要注意的是，没有收到开反馈也要发出关指令。而在半自动方式下，给出提示以手动操作。若排灰计时在预定排灰时间如50秒到达后灰锁料位仍高，则发出报警并停止自动控制。iii)进一步 地，震动灰锁过程完成后，打开灰蒸汽膨胀冷却器充水阀205以向灰蒸汽膨胀冷却器210内充填少量水，同时启动充水时间计时，第一预定充水时间如5秒后关闭灰锁二次泄压阀207，再第二预定充水时间如3秒后打开灰锁二次泄压阀207以将灰蒸汽膨胀冷却器210内的水排掉以冲洗灰锁二次泄压阀207，再第三预定充水时间如3秒后关闭灰锁二次泄压阀207；灰蒸汽膨胀冷却器液位高时或达到第四预定充水时间(如300-500秒)时，证明灰蒸汽膨胀冷却器水位充填到正常水位，关灰锁二次泄压阀207，然后关闭灰锁一次泄压阀206，再关闭灰锁下阀204，排灰步骤结束。优选地，关闭灰锁下阀204在全自动方式下程序点动关闭数次，在半自动方式下给出提示以手动操作。在此，点动关闭次数可以是能够实现使灰锁下阀204被关严的任意合适次数，例如可以是点动2-3次或者更多次。

在充压过程中，灰锁机构200的所有阀中仅打开灰锁充压阀202，进行小差压泄漏实验，即确保灰锁压力在第五灰锁预定时间如5-30秒内大于第五预定灰锁压力如300kPa；小差压泄漏实验通过后，继续充压至灰锁压力大于第六预定灰锁压力900kPa时关闭灰锁充压阀202，进行大差压泄漏试验，即确保灰锁压力在灰锁充压阀202关闭后第四灰锁预定时间如5秒时间段内下降小于预定压降值如50kPa；大差压泄漏试验通过后继续打开灰锁充压阀202，直至灰锁/气化炉差压小于第二预定灰锁/气化炉差压如10kPa；关闭灰锁充压阀202，充压过程结束，停止充压时间计时、灰锁总循环时间计时并确保充压时间不超过预定灰锁充压时间，且灰锁总循环时间不超过预定灰锁总循环时间。随后返回受灰过程，开始下一次循环。优选预定灰锁充压时间为240秒至480秒。预定灰锁总循环时间选自15-20分钟。本实施方案提供了一种优选的冲压操作方式，且通过小差压泄漏实验和大差压泄漏实验进一步确保冲压过程的安全可靠。

在灰锁循环过程中，为防止灰锁装得过满，在打开灰锁上阀203之前，炉篦转数优选为第一设定值(如5转)的预定倍数，其中，该预定倍数优选为1-1.3倍。

再转到气化炉机构300，结合图3所示，在本实施方案中，气化炉机构300优选包括：气化炉壳体310，其限定出气化炉内腔308、连接至或一体成形至煤锁出料口的气化炉进料口以及连接至或一体成形至所述灰锁进料口的气化炉出料口；例如通过管道连通到气化炉310上的气化剂混合器306；分别通过管道连通到气化剂混合器306上的气化剂蒸汽控制机 构和气化剂氧气控制机构，气化剂蒸汽控制机构包括串联的气化剂蒸汽调节阀301和气化剂蒸汽流量计302，气化剂氧气控制机构包括串联的气化剂氧气流量计303和气化剂氧气调节阀304；以及汽氧比调节器305，其分别与气化剂蒸汽控制机构和气化剂氧气控制机构建立信号连接。

本文中的术语“气化剂”是指蒸汽、氧气或其混合物。气化剂蒸汽控制机构还可包括蒸汽压力表和蒸汽温度表。气化剂氧气控制机构还可包括氧气压力表和氧气温度表。

在本实施方案中，优选地，气化炉机构300可通过以下方法来控制的：a)当气化炉机构300稳定运行氧气流量大于第一预定氧气流量如2000Nm³/h时，在汽氧比调节器305上手动输入一定的汽氧比数值；b)当气化炉机构300升降负荷时，在气化剂氧气流量计303上手动输入气化炉负荷目标值，气化剂氧气流量计303自动调节气化剂氧气调节阀304进行自动开关，以达到气化炉负荷目标值；c)同时，气化剂蒸汽流量计302根据在气化剂氧气流量计303上的气化炉负荷目标值和汽氧比数值自动算出所需蒸汽流量，然后气化剂蒸汽流量计302将所需蒸汽流量的信号传给气化剂蒸汽调节阀301，使其自动进行开关以达到所需蒸汽流量。

优选地，气化炉机构300的控制方法还包括步骤a)之前的以下步骤：

当气化炉机构300切氧(即，从空气切至氧气)完成，并带一定负荷(氧气流量大于2000Nm³/h)时，首先手动增加或减少气化剂蒸汽调节阀301的开度，确保蒸汽流量随着开度的变化而变化，并重复该过程预定次数例如3-4次；

设置蒸汽控制机构的蒸汽流量参数，随后将气化剂蒸汽调节阀301投入自动控制并确保蒸汽流量参数稳定；

随后进行气化剂蒸汽调节阀301定值扰动试验，即改变氧气调节阀开度来改变进入气化炉内腔308内的氧气流量，以及使蒸汽控制的设定值(这里的设定值为变量)根据当前汽氧比的设定来自动调节蒸汽控制阀的开度；

定值扰动试验通过后，手动增加或减少气化剂氧气调节阀304的开度，确保氧气流量随着开度的变化而变化，并重复该过程3-4次；

设置氧气控制机构的氧气流量参数，随后将气化剂氧气调节阀304投入自动控制并确保氧气流量参数稳定；

进行汽氧联合投入试验：首先选择手动进行汽氧比控制并确保系统稳 定；随后进行对汽氧比控制的设定值的扰动试验，确保汽氧流量随着设定值(在此，设定值是指蒸汽流量和氧气流量的比值)的变化而变化；随后，保持现有气化炉机构300的负荷，即氧气流量，进行对汽氧比控制的汽氧比设定参数的扰动试验，确保汽氧流量随着汽氧比设定参数(在此，汽氧比设定参数是指汽氧比，即蒸汽流量和氧气流量的比值)的变化而变化；随后选择自动进行汽氧比控制，进行对汽氧比控制的偏置值(在此，偏置值是指汽氧比波动的上限和下限)的扰动试验，确保汽氧流量随着偏置值的变化而变化；汽氧自动控制系统(即气化炉机构)投运完成。

本实施方案中的4.0MPa碎煤加压气化设备取得了以下有益技术效果：

1.本发明的设备包括三个机构，三个机构投入运行能够有效减少气化设备操作人员数量，减少企业人力资源成本非常明显。例如，如果原来48台气化炉机构300、煤锁机构100、灰锁机构200操作人至少需要36人，三个控制单元投入运行后不需要手动操作煤锁机构100、灰锁机构200及气化炉机构300(气化剂系统)，因而减少36个操作人员，为企业每年多创收216万元人民币。

2.更进一步的，由于三个控制单元的应用，大大的提高了4.0MPa大型碎煤加压气化设备的自动化水平，即提高了生产效率，带来了较大的经济效益。

3.此外，有利于4.0MPa大型碎煤加压气化设备生产稳定连续运行，也对于保持长输管网输送压力的稳定，有利于天然气的稳定输送，并最终有利于稳定用户用气。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个实施例的4.0MPa碎煤加压气化设备的煤锁机构100的结构示意图。

在实际操作时，如图1所示的煤锁机构100可通过以下步骤实现该系统的自动化控制：

排料过程

1、排料

允许条件：充压完成，煤锁泄压阀105、煤锁一次充压阀106、煤锁上阀102、煤锁二次充压阀107、煤锁圆筒阀101关闭。

动作：打开下煤锁下阀104，同时启动计时器。

结果：在计时时间10秒内煤锁下阀104开到位，且煤锁压力大于3800KPa。条件满足后进入自动控制第一步，画面显示“排料”，“充压”显示复位。当煤锁温度大于60度时(在本实施例中，当小于等于60度时，证明煤锁壳体内有煤)，提示：1#煤锁壳体103空，同时进入泄压申请队列。

失败：煤锁下阀104未开或煤锁压力小于3800KPa，则停止程控程序并报警“煤锁禁止启动”。

排料过程中，要求煤锁下阀104点动。

2、点动关闭煤锁下阀104

允许条件：泄压队列发出允许。

动作：自动情况下，按照设定次数点动关闭煤锁下阀104。半自动下，运行人员手动点动关闭煤锁下阀104。阀门故障后，跳出程控。

泄压过程

3、泄压

允许条件：当煤锁上阀102、煤锁下阀104，煤锁一次充压阀106、煤锁二次充压阀107全部处于关位。

动作：开煤锁泄压阀105，煤锁泄压阀105打开后，开始煤锁程控总时间计时和煤锁装填计时。

泄压期间进行煤锁下阀小差压泄漏实验，在规定时间(5秒)内煤锁与气化炉差压大于150KPa，煤锁下阀小差压泄漏实验通过，继续泄压至煤锁压力小于3000KPa时，关闭煤锁泄压阀105。

煤锁泄压阀105关闭后，开始煤锁下阀大差压泄漏实验，若在5秒内煤锁压力小于3100KPa，煤锁泄压阀105继续泄压，当煤锁压力小于2KPa(可能卸不掉)时，关闭煤锁泄压阀105。泄压过程结束。停止泄压队列。

失败：

若5秒到达时，压差未大于150Kpa，则判定煤锁下阀小差压泄漏实验失败，则发出报警，并关闭煤锁下阀104，停止自动控制程序。

若5秒内压力大于3100Kpa，则认为大差压泄漏实验失败，发出报警，并停止自动控制。

进料过程

4、进料

允许条件：煤锁泄压阀105，煤锁一次充压阀106，煤锁二次充压阀 107，煤锁下阀104全部在关位。

动作：开煤锁上阀102，煤锁上阀102开到位后，开煤锁圆筒阀101，煤锁圆筒阀101开到位后同时开始进料计时，煤仓400内煤加入到煤锁内腔108内。

进料时间到达140秒或煤锁料位高时，关闭煤锁圆筒阀101，煤锁圆筒阀101关闭后，提示“煤锁满”，同时进入申请充压队列。

失败：

若在进料过程中给煤流量低，则停止自动控制，发出“煤仓堵塞”报警。(取消)

此时，若煤锁装填时间计时器大于330秒，则判断为煤锁进料故障，发出报警，停止自动控制，否则继续进行程控。在此，煤锁装填时间是指煤锁机构100泄完压后，打开煤锁圆筒阀101开始至煤锁机构100装满为止的时间。

5、点动关闭煤锁上阀102

允许条件：充压队列允许

动作：在全自动方式下，煤锁上阀102自动关闭设定次数。

在半自动方式下，操作员手动关闭煤锁上阀102数次，确认关闭后，点击“继续”，再次进入程控。

充压过程

6、充压

允许条件：煤锁上阀102，煤锁二次充压阀107，煤锁泄压阀105，煤锁下阀104处于关位

第一次充压动作：打开煤锁一次充压阀106开始充压。煤锁一次充压阀106打开后，对煤锁上阀102进行小差压泄漏实验，并开始充压计时，画面显示“充压”步骤。在5秒内煤锁压力大于200KPa，小差压实验通过。

继续充压至煤锁压力大于1000KPa时，关闭煤锁一次充压阀106。

失败：到达5秒后煤锁压力小于200KPa，煤锁上阀小差压泄漏实验失败，则发出报警，关闭煤锁一次充压阀106，同时停止自动控制。

第二次充压动作：关闭煤锁一次充压阀106关闭后，开始煤锁上阀大差压泄漏实验，在5秒内煤锁压力大于900KPa，则煤锁上阀大差压实验通过，打开煤锁一次充压阀106继续充压，当煤锁填充煤气差压小于 100KPa时，关闭煤锁一次充压阀106，退出充压队列。

失败：若大差压泄漏实验失败，则发出报警，停止自动控制。

平衡充压允许：煤锁一次充压阀106，煤锁泄压阀105，煤锁上阀102，煤锁下阀104全部处于关位

动作：开煤锁二次充压阀107。当煤锁/气化炉差压小于1KPa时，关闭煤锁二次充压阀107。

确认煤锁二次充压阀107，煤锁泄压阀105，煤锁上阀102，煤锁下阀104全部处于关位后，打开煤锁下阀104，若在10秒内煤锁下阀104开到位，说明煤锁下阀104打开正常。这一次煤锁装填程控结束，自动回到排料过程，开始下一次装填循环。

此时，若煤锁程控总时间计时超过480秒或充压时间计时超过150秒，则发出报警“煤锁装填总循环故障”或“煤锁充压故障”，停止自动控制。

实施例2

图2示出了根据本发明的一个实施方案的4.0MPa碎煤加压气化设备的灰锁机构200的示意图。

其中，图2中的灰锁机构200的控制方法如下：当灰锁高报时，关闭灰锁上阀203，打开灰锁一次泄压阀206，泄至≤200KPa时，打开灰锁二次泄压阀207；当灰锁泄至常压时，打开灰锁下阀204，灰渣排入渣沟，打开灰蒸汽膨胀冷却器充水阀205；当灰锁排空灰渣且灰蒸汽膨胀冷却器210冲水至正常液位后，关闭灰锁下阀204，打开灰锁充压阀202；当灰锁压力充至与气化炉内腔308内的压力基本相同时，打开灰锁上阀203，气化炉内腔308内的灰在炉蓖(未示出)转动下靠自身重力排入灰锁机构200。

在实际操作时，灰锁机构200通过以下步骤实现该系统自动化控制：

受灰步骤

1、受灰

启动允许条件：灰锁上阀203打开且灰锁压力(CP025大于等于3400Kpa)可修改的范围是3400Kpa至4000Kpa正常，否则发出报警“灰锁禁止启动”。

2、灰锁上阀203点动关闭

允许条件：当灰锁料位到达高位或炉篦累计转数达到第一设定值时5转或者自灰锁泄压阀打开时开始计时，到达1个小时后。

动作：提示“灰锁满”，停止炉篦，清空炉篦累计转数。

在自动方式下，灰锁上阀关闭3次，

在半自动方式下，关闭次数由操作员酌情决定，确认严密关闭后，点击“继续”，进入下一步。

泄压过程

3、泄压

允许：灰锁上阀关到位

动作：打开灰锁一次泄压阀206，并启动炉篦(先启动炉篦，再开灰锁一次泄压阀206)。灰锁一次泄压阀206打开后，画面显示“泄压”步骤。

小差压实验计时、泄压时间计时和灰锁总循环时间计时。若在5秒内，灰锁/气化炉差压CP021>200KPa时，小差压试验通过，继续泄压至灰锁压力CP025小于3000KPa，关闭灰锁一次泄压阀206。

失败：灰锁上阀小差压，若差压CP021在给定5秒到达时小于200Kpa，则小差压泄露失败，发出报警并关闭灰锁一次泄压阀206，停止程控。

大差压试验允许：灰锁一次泄压阀206关闭

大差压试验动作：在灰锁一次泄压阀206完全关闭收到关反馈后检测一个灰锁压力值P1，若在5秒时灰锁压力CP025上升的增值小于第一灰锁压力增值(该第一灰锁压力增值例如为35-100Kpa，且优选为100Kpa)，则大差压实验通过，灰锁一次泄压阀206再次打开继续泄压至灰锁压力CP024小于200KPa，然后打开灰锁二次泄压阀207，进入申请排灰队列。队列排灰允许后且灰锁下阀204关且灰锁压力CP023小于1.5Kpa，(小于2.5Kpa后开始计时，1分钟后)显示“排灰1”，停泄压时间计时。

失败：若泄压时间超过480秒，(可修改范围300秒-480秒)则发出警报“灰锁泄压故障”，停止自动控制。

4、开灰锁下阀204手动排灰

允许：排灰队列允许，且灰锁上阀203关且灰锁压力CP023<2.5Kpa.

动作：在全自动方式下，自动开灰锁下阀204，若3秒内灰锁下阀204开到位，则认为灰锁下阀204打开正常，同时开始排灰计时；若3秒内未开到位，则要对灰锁下阀204进行数次开关操作(震动)，在规定次数内(如3次)开到位，程控继续进行，否则发出报警“灰锁下阀打不开”，停止自动控制。

半自动方式下，画面给出提示“手动打开灰锁下阀”。操作员手动操作，确认灰锁下阀204正常打开后，点击“继续”，程序进行到下一步。

排灰步骤

5、排灰

排灰计时在规定的时间内(50秒)灰锁料位高信号消失后，在全自动方式下，程序会开关灰锁下阀204数次，确保灰锁下阀204对灰锁壳体产生震动加快和确保灰的排出和排净；半自动方式时，给出提示，有操作员手动操作。

在全自动方式下，3次开关灰锁下阀204：打开灰锁下阀204且开反馈收到后2秒发出关指令，3秒后发开指令且开反馈收到后4秒发出关指令，随后3秒后发开指令且开反馈收到后4秒发出关指令后打开灰锁下阀204，程序继续进行。需要注意的是，没有收到开反馈也要发出关指令。

若在50秒到达后灰锁料位仍高，则发出报警“灰锁堵塞”并停止自动控制。

震动灰锁壳体过程完成后，打开灰蒸汽膨胀冷却器充水阀205，启动充水时间计时，5秒后关闭灰锁二次泄压阀207，再3秒后发出开灰锁二次泄压阀207指令，再3秒后关灰锁二次泄压阀207。灰蒸汽膨胀冷却器10液位高时或达到第四预定充水时间(如300-500秒)时，关灰锁二次泄压阀207，发出提示“灰蒸汽膨胀冷却器填充完毕”，然后关闭灰锁一次泄压阀206。

6、灰锁下阀204点动关闭

在全自动方式下，程序点动关闭灰锁下阀204数次。半自动方式下，提示“手动关闭灰锁下阀”，操作员手动操作，确认严密关闭后，点击“继续”按钮，程序继续进行。进入申请充压队列。

充压过程

7、充压

允许：当申请充压队列成功，且灰锁上阀203关，灰锁下阀204关，灰锁一次泄压阀206关，灰锁二次泄压阀207关，灰蒸汽膨胀冷却器充水阀205关状态。

动作：打开灰锁充压阀202，解除灰锁满提示。

小差压泄漏实验：灰锁充压阀202打开后，开始灰锁下阀小差压泄漏实验，在5-30秒灰锁压力CP024大于300KPa，小差压泄漏实验通过，继续充压至灰锁压力CP025大于900KPa，然后关闭灰锁充压阀202。

失败：若充压计时5秒到达后，灰锁压力CP024小于300Kpa，则小 差压泄漏实验失败，发出报警“灰锁下阀泄漏”并停止自动控制。

灰锁下阀大差压泄漏实验：灰锁充压阀202关闭后且收到关反馈后自动检测一个压力值P2，开始大差压泄漏实验，若在5秒到达时灰锁压力CP025大于(P2-50)KPa，试验通过，继续打开灰锁充压阀202，直至灰锁/气化炉差压CP022小于10KPa。关闭灰锁充压阀202，退出充压队列。

在确认灰锁下阀204、灰锁一次泄压阀206、灰锁充压阀202、灰蒸汽膨胀冷却器充水阀205、灰锁二次泄压阀207全部关闭后，打开灰锁上阀203，若在10秒内灰锁上阀203未开到位，发出警报“灰锁上阀打不开”并停止自动控制。

此时，若灰锁循环总时间未超过15-20分钟，充压时间未超过240秒-480秒，则开灰锁上阀203，否则判断超时，发出报警并停止自动控制。灰锁上阀203打开过程中上述时间超限，也会判断程控超时失败。

另外，在灰锁循环过程中，由于灰箱容积有限，在灰锁上阀203打开之前，炉篦转数大于第一设定值(5转)的预定倍数时(该预定倍数可以是1-1.3倍)，程序会自动停止炉篦，并发出警报“炉篦停止”。

至此，灰锁循环结束，程序自动返回受灰步骤，开始下一次循环。

实施例3

图3示出了4.0MPa碎煤加压气化设备的气化炉机构300的示意图。

图3中所示气化炉机构300用于气化炉机构300负荷升降自动控制。气化炉机构300的控制方法如下：a)当气化炉机构300稳定运行氧气流量大于2000Nm³/h时，在汽氧比调节器305上手动输入一定的汽氧比数值；b)当气化炉机构300升降负荷时，在气化剂氧气流量计303上手动输入气化炉负荷目标值，气化剂氧气流量计303自动调节气化剂氧气调节阀304进行自动开关，以达到气化炉负荷目标值；c)同时，气化剂蒸汽流量计302会根据气化剂氧气流量计303上的氧气流量和汽氧比调节器305上的汽氧比自动算出所需蒸汽流量，然后气化剂蒸汽流量计302将信号传给气化剂蒸汽调节阀301自动进行开关，以达到在气化炉负荷目标值时所需的蒸汽流量。

应当理解，当气化炉机构300稳定运行氧气流量大于2000Nm³/h时，气化炉负荷的升高或者降低是通过手动输入氧气流量目标值来进行，然后蒸汽流量会根据设定的汽氧比自动调节所需蒸汽流量。

在实际操作时，通过以下步骤实现该气化炉机构300的自动化控制：

当气化炉机构300切氧(切除氧气)完成，并带一定负荷，根据被控对象的特点和气化炉机构300运行状况，分别做以下试验。

1、气化剂蒸汽调节阀301阀门开度-流量试验

当值工艺人员，在保证运行安全的前提下，手动在当前开度的基础上增加或减少(改变量的大小由工艺人员确定)气化剂蒸汽调节阀301的阀门开度，观察蒸汽流量的变化量。等待蒸汽流量变化趋于稳定，工艺人员恢复原有开度。等待稳定后，在保证气化炉机构300运行安全的前提下，逐步加大阀门动作的量值。重复3-4次后，试验结束。

2、气化剂蒸汽调节阀301自动投入试验

气化剂蒸汽调节阀301阀门开度-流量试验扰动试验完成后，电仪人员初步设定蒸汽控制系统的蒸汽流量参数，完成后，电仪人员通知当值工艺人员试投气化剂蒸汽调节阀301阀的自动控制。

工艺人员投入气化剂蒸汽调节阀301阀门自动状态，并严密监视阀门动作、流量变化情况，若变动过大导致系统参数变化剧烈，及时切除自动状态，并尽快操作，防止发生停车或安全事故。

3、气化剂蒸汽调节阀301定值扰动试验

气化剂蒸汽调节阀301自动投入试验后，若参数稳定，进行定值扰动试验。电仪人员通知当值工艺人员后，工艺人员操作气化剂氧气调节阀304阀门(氧气控制阀)，手动改变阀门开度，从而改变进入气化炉内腔308内的氧气流量，蒸汽控制的设定值会自动根据当前汽氧比设定调节蒸汽控制阀的开度。工艺人员在此过程中严密监视气化剂蒸汽调节阀301动作、蒸汽流量变化和实时汽氧比变化。若变化剧烈，工艺人员及时切除气化剂蒸汽调节阀301自动状态，并手动改变气化剂蒸汽调节阀301、气化剂氧气调节阀304的阀门开度，保证参数稳定，确保气化炉机构300安全运行。

4、气化剂氧气调节阀304阀门开度-流量试验

当值工艺人员在保证安全的前提下，在气化剂氧气调节阀304当前开度的基础上手动增加和减小(改变量值的大小由工艺确定)，观察氧气流量的变化，流量变化趋于稳定，工艺人员恢复原有开度。等待稳定后，在保证气化炉机构300运行安全的前提下，逐步加大阀门动作的量值。重复3-4次后，试验结束。

5、气化剂氧气调节阀304自动投入试验

气化剂氧气调节阀304阀门开度-流量试验扰动试验完成后，电仪人员 初步设定氧气控制系统的参数，完成后，电仪人员通知当值工艺人员试投气化剂氧气调节阀304阀的自动控制。

工艺人员投入气化剂蒸汽调节阀301阀自动状态，并投入气化剂氧气调节阀304阀的自动控制，并严密监视阀门动作、流量变化情况，若变动过大导致系统参数变化剧烈，及时切除自动状态，并尽快操作，防止发生停车或安全事故。

6、汽氧比联合控制自动投入试验

上述1-5试验完成后，进行汽氧联合投入试验。首先投入气化剂蒸汽调节阀301的自动状态，再次投入气化剂氧气调节阀304的自动状态；待系统稳定后，当值工艺人员在“汽氧比控制”操作端，选择“手动”，观察汽氧流量是否稳定。若不稳定切除自动，恢复手动控制。若系统稳定，工艺人员改变“汽氧比控制”操作端中的“设定值”(起初从较小扰动量开始)，观察气化剂蒸汽调节阀301阀和气化剂氧气调节阀304阀动作情况、汽氧流量变化情况以及汽氧比变化情况。若没有出现异常，待参数达到设定值，并且稳定，继续增大“设定值”扰动量，直到满足工艺要求。若过程中出现较大扰动，工艺人员应切除自动改为手动控制，恢复系统状态。

上述试验完成后，保持现有气化炉机构300的负荷(氧气流量)，当值工艺人员在工艺允许的范围内，修改“汽氧比控制”操作端的“汽氧比”设定参数(起初从较小扰动量开始)，观察气化剂蒸汽调节阀301阀和气化剂氧气调节阀304阀门动作情况、汽氧流量变化情况以及汽氧比变化情况。若过程中出现较大扰动，工艺人员应切除自动改为手动控制，恢复系统状态。

试投汽氧比控制“自动”功能，当值工艺人员在“汽氧比控制”操作端，选择“自动”，此时汽氧比控制处于“负荷控制”状态，气化炉负荷定值接收是负荷控制单元发送的指令(但是由于处于低负荷，负荷控制单元处于保持状态)，工艺人员可以通过改变“偏置”值来改变当前炉的负荷(氧气流量)。工艺人员改变“汽氧比控制”操作端中的“偏置”(起初从较小扰动量开始)，观察气化剂蒸汽调节阀301阀和气化剂氧气调节阀304阀动作情况、汽氧流量变化情况以及汽氧比变化情况。若过程中出现较大扰动，工艺人员应切除自动改为手动控制，恢复系统状态。

系统投入正常后，汽氧自动控制系统投运完成。经测算，在一个具体 的例子中，煤锁机构100、灰锁机构200及气化炉机构300投入运行，仅16台气化炉机构300操作人员就会减少12名操作人员，按每名操作人员每年企业支付工资6万元，企业将会每年节省72万元，48台气化炉机构300规模的气化设备每年企业将会节省216万元，另外煤锁机构100、灰锁机构200会减少由于操作失误导致气化炉机构300工况恶化降低负荷减少生产能力造成的经济损失也会很大，该系统的投运将会为企业带来很可观的经济效益。

尽管是上方仅以4.0MPa碎煤加压气化设备为例进行了说明，但应当理解，本发明的煤加压气化设备还可以适用于其它任何合适的煤加压气化设备，如3.0MPa或5.0MPa碎煤加压气化设备等。

某些实施方案和特征已经采用一组数值上限值和一组数值下限值进行了说明。应当理解，除另有说明，从任何下限值至任何上限值的范围是可以预期的。某些下限值、上限值和范围出现在以下一项或多项权利要求中。在本发明中的术语“约”、“大约”、“基本”和“几乎”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。即所有数值均是“约等于”或“近似于”该表示值，并且考虑到了本领域技术普通人员所能预期的实验误差和偏差。

尽管前述内容仅涉及本发明的几个实施方案，但本发明的其它或进一步的多个实施方案可在不背离其基础范围的情况下被想到，且其范围通过后方的权利要求书确定。