专利名称：粉煤加压气化装置氧煤比自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制系统，尤其涉及一种粉煤加压气化装置氧煤比自动控制 系统。
背景技术：
气流床粉煤加压气化技术是国际上最先进的煤气化技术之一，以粉煤为原料的气 流床加压气化技术具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高等技术优 势，有更强的市场竞争力。粉煤加压气化工艺是以粉煤和纯氧为原料，采用气流床反应器，在高温、高压、非 催化条件下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为有效成分的机合成气。控制炉温是提高碳转化率的关键，而为防止氧气过剩发生爆炸事故，必须对氧气 和粉煤的流量比例进行控制。氧气与煤粉的进料量控制又与氧煤比设定、负荷设定及前面 的氧气系统、后面的合成气系统等诸多因素相互关联制约，联锁逻辑十分复杂，稍有偏差就 会造成装置停车乃至爆炸。
发明内容
本发明的目的是提供一种能保证装置运行过程中氧气与煤粉流量的稳定调节、有 效避免因操作失误引起的氧气过量、同时减少工艺操作人员的操作次数、提高工艺指标精 确度的粉煤加压气化装置氧煤比自动控制系统。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为—种粉煤加压气化装置氧煤比自动控制系统，包括粉煤流量控制回路、氧气流量 控制回路、氧煤比交叉耦合控制回路、负荷控制加交叉限幅选择控制回路和气化炉，其特征 是粉煤流量控制回路设在与气化炉相连的粉煤输送管线上，粉煤流量控制回路包括依次 相连的煤粉流量调节器和三个煤粉流量计，煤粉流量调节器为一补气装置，包括两个载气 入口、一个物料入口、一个物料出口 ；载气管道上装有载气流量计和载气调节阀；氧气流量 控制回路设在与气化炉相连的氧气输送管线上，氧气流量控制回路包括依次相连的温度测 量仪表、压力测量仪表、三个氧气流量计和氧气调节阀；氧煤比交叉耦合控制回路包括有氧 煤比设定器，氧煤比设定器上连接有相并连的乘法器和除法器；负荷控制加交叉限幅选择 控制回路包括有负荷设定器，负荷设定器上连接有限幅器，限幅器上连接有相并连的高值 选择器和低值选择器。本发明利用离散控制系统(简称DCS)设计，应用于粉煤加压气化装置，按比例自 动控制氧气与煤粉流量，利用离散控制系统(简称DCQ实现了氧煤比自动控制，包括中值 选择、比例控制、温度压力补偿、选择控制、交叉耦合控制和交叉限幅控制等一系列综合控 制。使用本发明保证了装置运行过程中氧气与煤粉流量的稳定调节，可有效避免因操作失 误引起的氧气过量，同时减少工艺操作人员的操作次数，提高工艺指标的精确度，为生产装 置的安全运行提供了技术保障。
图1是本发明的控制原理示意图；图2是本发明的结构示意图。附图中1、粉煤流量控制回路；2、氧气流量控制回路；3、氧煤比交叉耦合控制回路；4、负 荷控制加交叉限幅选择控制回路5、气化炉。11、煤粉流量计；12、煤量中值选择器；13、载气流量调节器；14、煤粉流量调节器； 15、载气流量计；131、载气阀门控制器；132、载气调节阀。21、氧气流量计；22、压力测量仪表；23、温度测量仪表；24、温压补偿单元；25、氧 量中值选择器；26、氧气纯度校正器；27、氧气流量调节器；28、乘法计算器；271、氧气阀门 控制器；272、氧气调节阀。31、乘法器；32、除法器；33、氧煤比设定器。41、负荷设定器；42、限幅器；43、高值选择器；44、低值选择器。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述一种粉煤加压气化装置氧煤比自动控制系统，如图1、图2所示，包括粉煤流量控 制回路1、氧气流量控制回路2、氧煤比交叉耦合控制回路3、负荷控制加交叉限幅选择控制 回路4和气化炉5，粉煤流量控制回路1设在与气化炉5相连的粉煤输送管线上，粉煤流量 控制回路1包括依次相连的煤粉流量调节器14和三个煤粉流量计11，煤粉流量调节器14 为一补气装置，包括两个载气入口、一个物料入口、一个物料出口，载气经载气调节阀132 调节后由载气入口补入煤粉流量调节器14，载气调节阀132上装有载气阀门控制器131，用 于控制载气调节阀132开度，载气管道上装有载气流量计15用于测量载气流量，三个煤粉 流量计11测得的三个煤粉流量值送入离散控制系统(简称DCQ内煤量中值选择器12，经 选择得到煤粉流量值送给载气阀门控制器131。氧气流量控制回路2设在与气化炉5相连 的氧气输送管线上，氧气流量控制回路2包括依次相连的温度测量仪表23、压力测量仪表 22、三个氧气流量计21和氧气调节阀272，压力测量仪表22、温度测量仪表23和三个氧气 流量计21测得压力、温度及氧气流量值送入DCS系统的温压补偿单元M，温压补偿后的氧 气流量传给DCS系统内的氧量中值选择器25，从氧量中值选择器25输出的氧量值送入DCS 系统的乘法计算器观，与氧气纯度校正器沈给出的氧气纯度值进行计算得到的氧气量分 别送给氧气调节阀272的氧气阀门控制器271和氧煤比交叉耦合控制回路3的除法器32。 所述氧煤比交叉耦合控制回路3和负荷控制加交叉限幅选择控制回路4利用DCS系统设 计，氧煤比交叉耦合控制回路3包括有氧煤比设定器33，氧煤比设定器33上连接有相并连 的乘法器31和除法器32，乘法器31接受负荷控制加交叉限幅选择控制回路4的低值选择 器44的输出信号，除法器32输出信号给负荷控制加交叉限幅选择控制回路4的高值选择 器43相连；负荷控制加交叉限幅选择控制回路4包括有负荷设定器41，负荷设定器41上 连接有限幅器42，限幅器42上连接有相并连的高值选择器43和低值选择器44，高值选择 器43信号输出给载气阀门控制器131，低值选择器44接受煤量中值选择器12的输出值，低值选择器44的输出信号送给氧煤比交叉耦合控制回路3的乘法器31。上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构 思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本 发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的 技术内容，已经全部记载在权利要求书中。本发明是一种用于粉煤加压气化装置安全运行的氧煤比自动控制系统，能按设定 比例自动控制粉煤气化装置氧气流量与粉煤流量，氧气煤粉流量调节控制是该系统的核 心。本发明由粉煤流量控制回路、氧气流量控制回路、氧煤比交叉耦合控制回路和负 荷控制加交叉限幅选择控制回路等4个部分组成，下面分别介绍1、粉煤流量控制回路。粉煤流量控制回路1包括煤粉流量计11、煤量中值选择器12、载气流量调节器13 和煤粉流量调节器14。三个煤粉流量测量值同时输入煤量中值选择器，经中值选择后作为 煤粉流量最终值，载气流量调节器的输出值控制载气调节阀132动作，对煤粉载气量进行 调节，从而控制煤粉流量，使煤粉输送量保持在给定值上。其中，载气流量调节器包括一个 载气流量计15、一个载气调节阀，煤粉流量调节器14为一补气装置，包括两个载气入口、一 个物料入口、一个物料出口。载气通过该补气装置均勻补入输料管路，对煤粉流量进行调 节。粉煤流量控制回路中，由三个煤粉流量计11分别对煤粉流量进行测量，得到三个 测量值，将这三个测量值送入中值选择器进行中值选择，在这里，中值选择器对输入的测量 值进行比较，若三个测量值中没有坏值，则取其中值，若存在坏值，则取另二个测量值的平 均值。中值选择器的输出值作为煤粉流量最终值，将该值送入载气流量调节器，与煤粉流量 给定值进行比较，经PID(比例积分微分)控制器调节输出控制信号至载气调节阀，对煤粉 载气量进行调节，载气进入煤粉流量调节器从而控制煤粉流量，使煤粉输送量保持在给定 值上。2、氧气流量控制回路。氧气流量控制回路2对氧气流量进行控制，由氧气流量计21、压力测量仪表22和 温度测量仪表23所得测量值送入温压补偿单元M，经温压补偿计算后，再经氧气纯度校正 器26校正得到氧气量输送至氧气流量调节器27，该调节器输出值控制氧气调节阀272动 作，以控制氧气流量在给定值上。三个氧气流量计所得测量值分别送入温压补偿单元，依据氧气流量计前压力测 量仪表和温度测量仪表所得测量值进行温压补偿，将氧气测量值补偿至标准状态，公式如 下
权利要求
1.一种粉煤加压气化装置氧煤比自动控制系统，包括粉煤流量控制回路(1)、氧气流 量控制回路O)、氧煤比交叉耦合控制回路(3)、负荷控制加交叉限幅选择控制回路(4)和 气化炉(5)，其特征是粉煤流量控制回路(1)设在与气化炉( 相连的粉煤输送管线上， 粉煤流量控制回路(1)包括依次相连的煤粉流量调节器(14)和煤粉流量计(11)，煤粉流量 调节器(14)为一补气装置，包括两个载气入口、一个物料入口、一个物料出口 ；载气管道上 装有载气流量计(1 和载气调节阀(13 ；氧气流量控制回路( 设在与气化炉( 相连 的氧气输送管线上，氧气流量控制回路( 包括依次相连的温度测量仪表(23)、压力测量 仪表(22)、氧气流量计和氧气调节阀072)；氧煤比交叉耦合控制回路(3)包括有氧 煤比设定器(33)，氧煤比设定器(3 上连接有相并连的乘法器(31)和除法器(3 ；负荷 控制加交叉限幅选择控制回路(4)包括有负荷设定器Gl)，负荷设定器Gl)上连接有限幅 器0 ，限幅器0 上连接有相并连的高值选择器和低值选择器G4)。
2.根据权利要求1所述的粉煤加压气化装置氧煤比自动控制系统，其特征是所述煤 粉流量计(11)的数量为三个，依次串联；所述氧气流量计的数量为三个，在同一测量 点，相互并联。
全文摘要
一种能保证装置运行过程中氧气与煤粉流量的稳定调节、有效避免因操作失误引起的氧气过量、同时减少工艺操作人员的操作次数、提高工艺指标精确度的粉煤加压气化装置氧煤比自动控制系统，包括粉煤流量控制回路、氧气流量控制回路、氧煤比交叉耦合控制回路、负荷控制加交叉限幅选择控制回路和气化炉，粉煤流量控制回路设在与气化炉相连的粉煤输送管线上，粉煤流量控制回路包括依次相连的煤粉流量调节器和三个煤粉流量计；载气管道上装行载气流量计和载气调节阀；氧气流量控制回路设在与气化炉相连的氧气输送管线上，氧气流量控制回路包括依次相连的温度测量仪表、压力测量仪表、三个氧气流量计和氧气调节阀。
文档编号G05D11/13GK102063132SQ201110008249
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者傅进军, 刘宗峰, 刘珂, 孙西红, 宋甜甜, 尹洪清, 张鸿林, 李彩艳, 李磊, 王军, 王辉, 胡宇峰, 荆波, 路文学, 郭宝贵, 金刚, 闫风琴 申请人:水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心