一种循环流化床气化炉炉温控制系统的制作方法

本实用新型涉及煤化工循环流化床煤制气技术领域，尤其涉及一种循环流化床气化炉炉温控制系统。

背景技术：

循环流化床气化炉炉温受煤质、给煤量、风量、蒸汽量等因素的影响，使其控制特性较为复杂。各个变量之间相互影响，造成在实际运行时，循环流化床气化炉的自动控制投入率较低。

现阶段的循环流化床炉温控制主要是通过操作员进行手动调节，在操作过程中由于操作员的经验问题以及监控度不够问题会导致炉温过高或者过低，温度过高会导致气化炉内结焦停炉、温度过低会导致气化炉熄火，结果都会影响气化炉正常生产。

气化炉炉温如通过调节配风量的方法进行控制会导致气化炉内与煤产生反应的气化剂发生变化，此方法不仅影响煤气的有效成分发生变化而且会导致煤气的产量发生变化，不仅会减少煤气的产量还会降低煤气的品质。

中国发明专利，公开号：101749730B，公开日：2011年5月18日，公开了一种燃煤热载体炉高精度温度调节燃烧控制方法，涉及DCS工业控制系统技术领域，具体指大型链条煤层燃热载体炉(简称“热媒炉”)高精度温度调节燃烧控制。如所周知，燃煤热媒炉的温度控制取决于燃煤热媒炉的燃烧控制。为此选用合适的传感器和变送器，获取燃烧过程中影响燃烧和热媒出口温度的参数；将影响燃烧和热媒出口温度的各因素区别对待，采用多回路调节，抓住主要问题进行击破，避免各环节的相互影响；在控制算法除在常规的PID基础上，采用分段控制、前馈控制加自适应控制。基于上述方案，克服非线性、干扰多和滞后大等带来的影响，实现升温过程的自动化控制和正常供热时的自动化调节，实际热媒出口温度控制精度已达±0.7℃。其不足之处是：该专利仅是对升温过程进行控制，不能够实现降温过程的控制，不适用于气化炉上。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

针对现有技术的气化炉炉温控制监控度不够导致炉温过高或者过低，影响气化炉正常生产的问题，本实用新型提供了一种循环流化床气化炉炉温控制系统。它可以实现自动控制策略降低操作人员的工作量，保证气化炉安全稳定运行。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种循环流化床气化炉炉温控制系统，它包括DCS控制系统、气化炉和螺旋给煤机，它还包括给煤调节器和温度变送器，其中，温度变送器设置在气化炉上，温度变送器与DCS控制系统电连接，DCS控制系统与给煤调节器电连接，给煤调节器与螺旋给煤机电连接，螺旋给煤机与气化炉连接。

温度变送器从气化炉采集的气化炉炉温传输给DCS控制系统，DCS控制系统处理后，输送给给煤调节器，给煤调节器控制螺旋给煤机向气化炉内的煤粉投加量，进而通过煤粉参与燃烧的量控制气化炉的温度值，实现对气化炉的自动化控制。

优选地，给煤调节器为变频控制器，变频控制器的输入端与DCS控制系统输出端连接，变频控制器的输出端与螺旋给煤机连接。

DCS控制系统输出的对给煤量的控制信号通过4-20mA模拟量输入到变频控制器，变频控制器接受控制信号将其转换成相应的频率输出来控制螺旋给煤机的转速以达到控制给煤机的给煤量。

优选地，温度变送器为N型热电偶，包括热电偶TI1、TI2和TI3。

N型热电偶采集气化炉内的温度传送给DCS控制系统，实现温度自动化采集和控制。

优选地，热电偶TI1、TI2和TI3分别对应设置在气化炉上部、中部和下部三个位置上。

三支N型热电偶采集气化炉上、中、下三个测点的温度，采用3o2取平均值的形式进行炉温判断，通过采集两个时间段炉温变化与设定值比较的控制逻辑来控制给煤量。

优选地，螺旋给煤机共有三台，对应地，变频控制器共有三个。

此三台螺旋给煤机是相同规格型号的产品并排放置于气化炉一侧，当DCS控制系统对给煤量进行控制输出时，DCS控制系统的程序中将控制信号进行三等分的分配给每一台螺旋给煤机连接的变频控制器，从而达到三台螺旋给煤机的负荷均衡，保证给螺旋煤机的正常运行。

优选地，温度变送器位于气化炉一侧，气化炉另一侧设有给煤调节器和螺旋给煤机。

优选地，气化炉一侧的上部、中部和下部三个位置上分别对应设置热电偶TI1、TI2和 TI3，气化炉另一侧设有三台螺旋给煤机，以及与三台螺旋给煤机对应连接的三个变频控制器。

DCS控制系统主要实现对螺旋给煤机的给煤量、气化炉温度的测量量进行数据采集，采集的数据通过工程师在系统内所做控制逻辑对气化炉进行炉温控制。

气化炉炉温通过安装于炉壁上的热电偶进行测量，经过温度变送器传输到DCS控制系统内实现对炉温的监控，温度监控采用上中下3o2的形式进行炉温判断，给煤系统是由螺旋给煤机，变频控制器组成。给煤量的多少是通过控制系统控制变频控制器，再由变频控制器调节螺旋给煤机的转速来控制给煤量。DCS控制系统通过炉温与设定的温度进行对比再通过内部设定程序来控制给煤机的给煤量，从而控制气化炉温度。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，温度变送器从气化炉采集的气化炉炉温传输给DCS控制系统，DCS控制系统处理后，输送给给煤调节器，给煤调节器控制螺旋给煤机向气化炉内的煤粉投加量，进而通过煤粉参与燃烧的量控制气化炉的温度值，实现对气化炉的自动化控制；

(2)本实用新型的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，DCS控制系统输出的对给煤量的控制信号通过4-20mA模拟量输入到变频控制器，变频控制器接受控制信号将其转换成相应的频率输出来控制螺旋给煤机的转速以达到控制给煤机的给煤量；

(3)本实用新型的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，N型热电偶采集气化炉内的温度传送给DCS控制系统，实现温度自动化采集和控制；

(4)本实用新型的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，通过采集两个时间段炉温变化与设定值比较的控制逻辑来控制给煤量；

(5)本实用新型的结构原理简单、制作成本低、易于实现。

附图说明

图1本实用新型气化炉炉温控制闭环控制系统图；

图2本实用新型气化炉炉温控制设备分部图及连锁逻辑关系示意图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

如图1和2所示，本实施例的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，包括DCS控制系统、气化炉和螺旋给煤机，还包括给煤调节器和温度变送器，其中，温度变送器设置在气化炉上，温度变送器与DCS控制系统电连接，DCS控制系统与给煤调节器电连接，给煤调节器与螺旋给煤机电连接，螺旋给煤机与气化炉连接。

温度变送器从气化炉采集的气化炉炉温传输给DCS控制系统，DCS控制系统处理后，输送给给煤调节器，给煤调节器控制螺旋给煤机向气化炉内的煤粉投加量，进而通过煤粉参与燃烧的量控制气化炉的温度值，实现对气化炉的自动化控制。

实施例2

如图1和2所示，本实施例的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，在实施例1的基础上，给煤调节器为变频控制器，变频控制器的输入端与DCS控制系统输出端连接，变频控制器的输出端与螺旋给煤机连接。

DCS控制系统输出的对给煤量的控制信号通过4-20mA模拟量输入到变频控制器，变频控制器接受控制信号将其转换成相应的频率输出来控制螺旋给煤机的转速以达到控制给煤机的给煤量。

实施例3

如图1和2所示，本实施例的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，在实施例1或2的基础上，温度变送器为N型热电偶，包括热电偶TI1、TI2和TI3。

N型热电偶采集气化炉内的温度传送给DCS控制系统，实现温度自动化采集和控制。

实施例4

如图1和2所示，本实施例的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，在实施例1或2或 3的基础上，热电偶TI1、TI2和TI3分别对应设置在气化炉上部、中部和下部三个位置上。

三支N型热电偶采集气化炉上、中、下三个测点的温度，采用3o2取平均值的形式进行炉温判断，通过采集两个时间段炉温变化与设定值比较的控制逻辑来控制给煤量。

实施例5

如图1和2所示，本实施例的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，在实施例1-4的基础上，螺旋给煤机共有三台，对应地，变频控制器共有三个。

此三台螺旋给煤机是相同规格型号的产品并排放置于气化炉一侧，当DCS控制系统对给煤量进行控制输出时，DCS控制系统的程序中将控制信号进行三等分的分配给每一台螺旋给煤机连接的变频控制器，从而达到三台螺旋给煤机的负荷均衡，保证给螺旋煤机的正常运行。

实施例6

如图1和2所示，本实施例的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，在实施例1-5的基础上，温度变送器位于气化炉一侧，气化炉另一侧设有给煤调节器和螺旋给煤机。

实施例7

如图1和2所示，本实施例的一种循环流化床气化炉炉温控制系统，在实施例1-6的基础上，气化炉一侧的上部、中部和下部三个位置上分别对应设置热电偶TI1、TI2和TI3，气化炉另一侧设有三台螺旋给煤机，以及与三台螺旋给煤机对应连接的三个变频控制器。

DCS控制系统主要实现对螺旋给煤机的给煤量、气化炉温度的测量量进行数据采集，采集的数据通过工程师在系统内所做控制逻辑对气化炉进行炉温控制。

气化炉炉温通过安装于炉壁上的热电偶进行测量，经过温度变送器传输到DCS控制系统内实现对炉温的监控，温度监控采用上中下3o2的形式进行炉温判断，给煤系统是由螺旋给煤机，变频控制器组成。给煤量的多少是通过控制系统控制变频控制器，再由变频控制器调节螺旋给煤机的转速来控制给煤量。DCS控制系统通过炉温与设定的温度进行对比再通过内部设定程序来控制给煤机的给煤量，从而控制气化炉温度。

本发明采用的方案是：气化炉炉温通过安装于炉壁上的热电偶进行测量，经过温度变送器传输到DCS控制系统内实现对炉温的监控，温度监控采用上中下3o2的形式进行炉温判断，给煤系统是由螺旋给煤机，变频控制器组成。给煤量的多少是通过控制系统控制变频控制器，再由变频控制器调节螺旋给煤机的转速来控制给煤量。DCS控制系统通过炉温与设定的温度进行对比再通过内部设定程序来控制给煤机的给煤量，从而控制气化炉温度。

与现有控制方案相比，本发明采用3o2的形式判断气化炉温度能够更正确的判断炉温状态，避免了单点测量故障时造成的误判导致气化炉停车的危险。

与现有控制方案相比，本发明采用两段式的调节方案进行炉温控制更加的稳定化，合理化、安全化；在炉温小幅变化时通过采取固定量的调节方式来小幅的调节炉温。当炉温超过正常设定的范围时则开始切换到PID自动调节，通过比例、积分、微分的形式对炉温进行动态调节。从而更有效的抑制炉温的超限。保证气化炉稳定运行。

图1示出了本发明气化炉炉温控制的闭环控制系统，其中主要包括温度监测模块、给煤控制模块、螺旋给煤模块、DCS控制系统模块等。各个模块之间通过闭环控制逻辑实现对气化炉炉温稳定运行的调节。

图1示出了本发明气化炉炉温控制的闭环控制系统，其中炉温监测模块是通过三支N型热电偶采用气化炉上、中、下三个测点采用3o2取平均值的形式进行炉温判断，通过采集两个时间段炉温变化与设定值比较的控制逻辑来控制给煤量。

图1示出了本发明气化炉炉温控制的闭环控制系统，在DCS控制系统内实现两段温度调节控制策略，第一阶段为温度在正常值范围内波动，变化量绝对值在一定量以内不进行调节，当大于一定量时则对给煤量进行定量调节，当温度继续变化超出设定的正常范围时则切除第一阶段的调节改由PID调节器进行精确调节，直到调节到正常范围内则退出PID调节，实现炉温的精确调节。

图2示出了本发明气化炉炉温控制设备布置图及连锁逻辑关系示意图，此图主要反映了炉温控制系统的主要关联设备热电偶、DCS控制系统、气化炉、变频控制器、螺旋给煤机的相互关系及连锁逻辑关系。

图2示出了气化炉炉温是通过TI1、TI2、TI3三支N型热电偶进行测量，三个温度测量值通过变送器输入DCS控制系统，在控制系统内进行3o2取平均值的算法处理，处理结果与程序设定值进行对比从而控制给煤量。

图2示出了用于控制螺旋给煤机的变频控制器，DCS控制系统输出的对给煤量的控制信号通过4-20mA模拟量输入到变频控制器、变频控制器接受控制信号将其转换成相应的频率输出来控制螺旋给煤机的转速以达到控制给煤机的给煤量。

图2示出了螺旋给煤系统共有三台给煤机，此三台给煤机是相同规格型号的产品并排放置于气化炉一侧，当DCS控制系统对给煤量进行控制输出时程序中将控制信号进行三等分的分配(对应图2中的1#控制器、2#控制器和3#控制器进行分配)给每一台给煤机，从而达到三台给煤机的负荷均衡，保证给煤机的正常运行。

图2示出了DCS控制系统主要实现对螺旋给煤机的给煤量、气化炉温度的测量量进行数据采集，采集的数据通过工程师在系统内所做控制逻辑对气化炉进行炉温控制。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。