一种气化炉的氧控煤负荷控制系统及其控制方法与流程

本发明属于煤气化，具体涉及一种气化炉的氧控煤负荷控制系统,同时还涉及该系统的控制方法。

背景技术：

1、科林煤气化工艺作为煤气化技术的代表，在各地应用广泛，其采用气流床反应器，以干煤粉为原料，进行加压气化，具有煤种适应性广、气化效率高、投资低、运行维护费用低、节能环保等优点。其装置采用入炉煤量作为负荷控制点，由于煤粉是固体介质，其流量计的准确度受工况和煤粉清洁程度以及流量计本身标定等众多因素影响，导致入炉煤流量波动大幅度，相应配比氧量难以准确把握，过氧烧坏气化炉内件的风险极大。同时，煤质的多变不但会对煤粉流量计产生影响，而且无形中也增加气化操作人员的工艺操作的难度。如果工况调整不及时或调整不当，轻则造成装置停车，重者气化炉内件烧坏，这些因素严重制约了科林气化炉的安全、稳定、长周期运行，且由于原料煤来源地广泛，煤质差异性大；煤粉流量计波动大，煤线稳定性差，煤线煤粉流量调节阀长期处于手动状态，整个以入炉煤量为控制基础的气化炉负荷控制、氧煤比控制、煤线自动控制回路难以投用。煤质波动大，造成了气化炉工况调整频繁，而手动操作不仅严重加大了气化操作员的操作难度，而且存在操作不及时或操作不当停炉或设备损坏的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种以氧气流量作为气化负荷的控制参数，并集成氧煤比控制，煤线控制，形成气化装置的氧负荷自动控制系统，达到简化和优化工艺操作，确保气化装置稳定运行的气化炉的氧控煤负荷控制系统及其控制方法。

2、本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的:

3、本发明的一种氧控煤负荷控制系统，包括负荷分配单元、氧煤比调节单元、煤线a煤量调节单元、煤线b煤量调节单元、煤线c煤量调节单元，其中，负荷分配单元数字连接氧煤比调节单元，氧煤比调节单元分别数字连接煤线a煤量调节单元、煤线b煤量调节单元、煤线c煤量调节单元，负荷分配单元由负荷输入设定模块、氧负荷斜波函数模块、氧负荷限制模块、氧阀控制器、实时氧量系数模块、取大模块、氧负荷分配模块组成，负荷输入设定模块数字连接氧负荷斜波函数模块，氧负荷斜波函数模块分别数字连接氧负荷限制模块、取大模块，氧负荷限制模块数字连接氧气总管调节阀氧阀控制器，氧阀控制器数字连接氧气总管调节阀，取大模块分别数字连接实时氧量系数模块、氧负荷分配模块，氧负荷分配模块分别数字连接煤线a煤量调节单元、煤线b煤量调节单元、煤线c煤量调节单元；

4、氧煤比调节单元由负荷-氧煤比预制函数模块、氧煤比修正模块、自动氧煤比修正值输入模块、自动氧煤比限制模块、手动氧煤比输入模块、手动氧煤比限制模块、手/自动方式选择模块、氧煤比斜波函数模块组成，负荷-氧煤比预制函数模块分别数字连接实时氧量系数模块、氧煤比修正模块，氧煤比修正模块分别数字连接自动氧煤比修正值输入模块、自动氧煤比限制模块，自动氧煤比限制模块数字连接手/自动方式选择模块，手/自动方式选择模块分别数字连接手动氧煤比限制模块、氧煤比斜波函数模块，手动氧煤比限制模块数字连接手动氧煤比输入模块，氧煤比斜波函数模块分别数字连接煤线a煤量调节单元、煤线b煤量调节单元、煤线c煤量调节单元；

5、煤线a煤量调节单元由煤线a氧煤比修正模块，煤线a氧煤比限制模块，煤线a设定煤量计算模块，煤线a煤量调节阀控制器，煤线a氧煤比修正值输入模块组成，煤线a氧煤比修正模块分别数字连接氧煤比斜波函数模块、煤线a氧煤比限制模块、煤线a氧煤比修正值输入模块，煤线a氧煤比限制模块数字连接煤线a设定煤量计算模块，煤线a设定煤量计算模块数字连接煤线a煤量调节阀控制器，煤线a煤量调节阀控制器数字连接a线煤流量调节阀；

6、煤线b煤量调节单元由煤线b氧煤比修正模块，煤线b氧煤比限制模块，煤线b设定煤量计算模块，煤线b煤量调节阀控制器，煤线b氧煤比修正值输入模块组成，煤线b氧煤比修正模块分别数字连接氧煤比斜波函数模块、煤线b氧煤比限制模块、煤线b氧煤比修正值输入模块，煤线b氧煤比限制模块数字连接煤线b设定煤量计算模块，煤线b设定煤量计算模块数字连接煤线b煤量调节阀控制器，煤线b煤量调节阀控制器数字连接b线煤流量调节阀；

7、煤线c煤量调节单元由煤线c氧煤比修正模块，煤线c氧煤比限制模块，煤线c设定煤量计算模块，煤线c煤量调节阀控制器，煤线c氧煤比修正值输入模块组成，煤线c氧煤比修正模块分别数字连接氧煤比斜波函数模块、煤线c氧煤比限制模块、煤线c氧煤比修正值输入模块，煤线c氧煤比限制模块数字连接煤线c设定煤量计算模块，煤线c设定煤量计算模块数字连接煤线c煤量调节阀控制器，煤线c煤量调节阀控制器数字连接c线煤流量调节阀。

8、一种气化炉的氧控煤负荷控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤；

9、1）负荷分配单元输入：

10、通过负荷输入设定模块手动输入设定的氧气负荷，输入的氧负荷设定值进入氧负荷斜波函数模块。斜波函数模块的作用是当负荷设定发生变化时，斜波函数可以从原设定负荷按照预定速率变化到新设定的负荷。氧负荷斜波函数模块的输出进入氧负荷限制器，以确保设定氧负荷在工艺设计的范围内，氧负荷限制器的输出一路作为氧阀控制器的设定值对氧气总管调节阀进行控制，另一路进入取大模块，来自现场的实际氧气流量，通过实时氧量系数模块乘以一个系数后，进入取大模块，取大模块的输出是实时氧量系数模块输出和氧负荷限制器输出值中的大的一个，在氧负荷分配模块中平均分成3份分别进入煤线a煤量调节单元、煤线b煤量调节单元、煤线c煤量调节单元。

11、2）氧煤比调节单元输入：

12、氧煤比调节单元有自动和手动两种模式。手动模式是在手动氧煤比输入模块设定氧煤比的值，后进入手动氧煤比限制模块以防止手动输入氧煤比超过设计范围，然后进入手/自动方式选择模块。自动模式是采用来自现场的实时氧气流量通过负荷-氧煤比预制函数模块，得到一个当前氧负荷对应的一个氧煤比，这个值与来自自动氧煤比修正值输入模块的氧煤比修正值一起进入氧煤比修正模块，在氧煤比修正模块内进行相加修正后的值，再通过自动氧煤比限制模块后，到达手/自动方式选择模块。手/自动方式选择模块的输出进入氧煤比斜波函数模块，使从原设定氧煤比按照预定速率变化到新设定的氧煤比。氧煤比斜波函数模块输出的氧煤比，分别进入煤线a煤量调节单元、煤线b煤量调节单元、煤线c煤量调节单元参与煤线煤量的控制。

13、3）煤线a煤量调节单元输入：

14、来自氧煤比调节单元氧煤比斜波模块的气化炉总体氧煤比与来自煤线a氧煤比修正值输入模块的煤线a氧煤比修正值，在煤线a氧煤比修正模块进行相加修正后，进入煤线a氧煤比限制模块，然后与来自负荷分配单元中的氧负荷分配模块分配来设定氧量一起进入煤线a设定煤量计算模块，煤线a设定煤量计算模块将得到设定氧量和氧煤比相除，得到煤线a在当前设定负荷下的煤量设定值，进入煤线a煤量调节阀控制器对其现场的a线煤流量调节阀进行自动控制。

15、4）煤线b煤量调节单元输入：

16、来自氧煤比调节单元氧煤比斜波模块的气化炉总体氧煤比与来自煤线b氧煤比修正值输入模块的煤线b氧煤比修正值，在煤线b氧煤比修正模块进行相加修正后，进入煤线b氧煤比限制模块，然后与来自负荷分配单元中的氧负荷分配模块分配来设定氧量一起进入煤线b设定煤量计算模块，煤线b设定煤量计算模块将得到设定氧量和氧煤比相除，得到煤线b在当前设定负荷下的煤量设定值，进入煤线b煤量调节阀控制器对其现场的b线煤流量调节阀进行自动控制。

17、5）煤线c煤量调节单元输入：

18、来自氧煤比调节单元氧煤比斜波模块的气化炉总体氧煤比与来自煤线c氧煤比修正值输入模块的煤线c氧煤比修正值，在煤线c氧煤比修正模块进行相加修正后，进入煤线c氧煤比限制模块，然后与来自负荷分配单元中的氧负荷分配模块分配来设定氧量一起进入煤线c设定煤量计算模块，煤线c设定煤量计算模块将得到设定氧量和氧煤比相除，得到煤线c在当前设定负荷下的煤量设定值，进入煤线c煤量调节阀控制器对其现场的c线煤流量调节阀进行自动控制。

19、所述取大模块是采用氧气流量作为负荷控制的参数，在分配到煤线的氧负荷中，采取实时氧量与设定氧量相结合的模式，防止气化炉发生过氧的情况。

20、所述a线煤流量调节阀进行自动控制、b线煤流量调节阀进行自动控制、c线煤流量调节阀进行自动控制是通过对氧负荷设定和自动氧煤比修正值输入模块设定，即可实现根据设定的负荷和氧煤比对煤线a煤量调节单元、煤线b煤量调节单元、煤线c煤量调节单元煤量的自动调整。

21、所述氧煤比调节单元中设有手动和自动模式，自动模式采用负荷-氧煤比预制函数模块加自动氧煤比限制模块的方式运行，在手动运行模式，采用手动氧煤比输入模块直接手动输入气化炉氧煤比的方式运行。

22、所述负荷斜波函数模块和氧煤比斜波函数模块可以使气化炉负荷和氧煤比调整时按照设定速率进行自动进行升降调整。

23、所述煤线a煤量调节单元、煤线b煤量调节单元、煤线c煤量调节单元分别设有煤线a氧煤比修正值输入模块、煤线b氧煤比修正值输入模块、煤线c氧煤比修正值输入模块，可以根据每一条煤线的实际运行情况，单独再次对单条煤线的氧煤比进行调整。

24、所述负荷输入设定模块、自动氧煤比修正值输入模块、手动氧煤比输入模块、煤线a氧煤比修正值输入模块、煤线b氧煤比修正值输入模块、煤线c氧煤比修正值输入模块，均设有快捷增减功能。

25、本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果；从以上技术方案可知：结合氧气流量稳定，煤粉流量波动大的特点，通过氧量来控制煤量，避免了煤量控制氧量造成的工况波动大，运行不平稳情况。该系统在气化炉正常运行前期间，只需通过对氧负荷设定和自动模式氧煤比修正值设定，即可实现对所有煤线煤量的自动调整，自动化程度高，运行高效可靠，避免了人工操作失误的情况发生，通过设定氧负荷与实际氧负荷相结合的方式对煤线负荷进行控制，在现场氧量发生波动时，可以及时自动的提高煤量，以避免气化炉过氧烧坏设备的情况发生，氧负荷斜波函数模块和氧煤比斜波函数模块的应用，使气化炉负荷和氧煤比调整时按照预定速率进行自动调整，避免了工况的剧烈变化，在氧煤比控制设有手动和自动模式。自动模式采用当前氧负荷预设氧煤比（负荷-氧煤比预制函数模块）加手动修正值方式用于正常运行时；在手动运行模式，特殊情况时采用（气化炉开车阶段），每一条煤线均设有各自的氧煤比修正模块（煤线a氧煤比修正值输入模块、煤线b氧煤比修正值输入模块、煤线c氧煤比修正值输入模块），操作人员可以根据每一条煤线的实际运行情况，单独再进行氧煤比修正，在所有的手动设定模块中（氧负荷设定输入模块、自动氧煤比修正值输入模块、手动氧煤比输入模块、煤线a氧煤比修正值输入模块、煤线b氧煤比修正值输入模块、煤线c氧煤比修正值输入模块），均设有快捷增减功能，点击按钮即可实现设定值的改变，避免了输入错误的情况发生，图中a表示煤线a煤量调节单元，图中b表示煤线b煤量调节单元，图中c表示煤线c煤量调节单元，实现了以氧气流量作为气化负荷的控制参数，并集成氧煤比控制，煤线控制，形成气化装置的氧负荷自动控制系统，达到简化和优化工艺操作，确保气化装置稳定运行。