一种气化炉的双优化控制方法和系统与流程

本申请涉及气化炉控制，特别是涉及一种气化炉的控制方法和系统。

背景技术：

1、煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、流化床或携带床)转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气和氢气。煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一。

2、随着冶金企业生产能力的不断提高，以煤化气技术生产可燃气技术的气化炉设备不断增多，因此，如何提高气化炉的合成气生产率受到越来越多人的重视。现有的气化炉的控制基本使用基于单回路自动控制给煤量、氧量，或者根据依据人工经验全部手动控制。

3、例如，中国专利文献cn109323318a《煤炭地下气化伺服混合实验系统及其气化方法》中提到通过在气化炉出气口处设置温度传感器，用于监测气化炉内部的反应温度和气化产物的瞬时温度，利用气相色谱仪监测冷却后的气化气体产物热值、产物组成、产物含量，将产物的有关信息和气化炉的温度反馈给智能制氧机后调整氧气的流量从而保证气化炉的流量稳定。

4、因此，可以看出，现有的技术方案都是基于常规的温度、气化炉产物信息实施的自动控制，然后在气化炉实际的运行过程中，由于气化炉干扰变量众多，耦合严重又存在大滞后的控制系统，导致依据少量指标不能精确控制气化炉的有效气产量，导致有效气流量低。

技术实现思路

1、基于此，针对上述技术问题，提供一种气化炉的双优化控制方法和系统，用以解决现有技术的单回路自动控制给氧量导致气化炉有效气流量低的问题。

2、第一方面，一种气化炉的双优化控制方法，，所述方法包括：针对氧气阀的控制；

3、获取当前工况下给煤量、氧气流量、水冷壁热负荷、蒸汽流量以及气化炉压力的实测值，并输入至预先构建的预测模型中，且不断改变预测模型中氧气流量，直至找出利用所述预测模型预测出来的有效气流量最大时的氧气流量，并记为氧气流量预测值；所述有效气流量为合成气流量和有效气占比的乘积；所述预测模型的构建是将给煤量、氧气流量、水冷壁热负荷、蒸汽流量以及气化炉压力作为预测模型的输入参数，将合成气流量、有效气占比作为预测模型的输出变量，利用历史数据对所述预测模型进行训练后得到的；

4、基于当前工况下的氧气流量与所述氧气流量预测值计算氧气阀的控制量。

5、上述方案中，可选地，所述方法还包括：针对给煤阀的控制：根据当前工况下的合成气的压力值与标准压力值的偏差计算给煤量修正值，再基于煤量修正值与当前状况下的基本煤量计算给煤阀的控制量。

6、上述方案中，进一步可选地，每隔10～20分钟进行一次氧气流量和给煤量的调节。

7、上述方案中，可选地，利用历史数据对所述预测模型进行训练前，对历史数据进行非正常数据的筛选。

8、上述方案中，可选地，所述不断改变预测模型中氧气流量包括：保持给煤量不变，以设定的变化率改变氧气流量与给煤流量的比例，计算得到改变后的氧气流量。

9、上述方案中，进一步可选地，所述不断改变预测模型中氧气流量，直至找出利用所述预测模型预测出来的有效气流量最大时的氧气流量包括：

10、在当前工况下的氧气流量的基础上，按照设定的变化率逐步增大氧煤比以此调节氧气流量，当调节至预测的有效气流量与上一次预测的有效气流量的差值小于预设的优化精度，则判断优化失败，记录上一次调节的氧气量以及有效流量，分别记为第一氧气量和第一有效气流量；

11、再在当前状况下的氧气量的基础上，按照设定的变化率逐步减小氧煤比以调节氧气流量，同样，调节至预测的有效气流量与上一次预测的有效气流量的差值小于预设的优化精度，记录上一次调节的氧气量以及有效流量，分别记为第二氧气量和第二有效气流量；

12、比较第一有效气流量和第二有效气流量的大小，若第一有效气流量大于第二有效气流量，则第一氧气量为预测出来的有效气流量最大时的氧气量，若第一有效气流量小于第二有效气流量，则第二氧气量为预测出来的有效气流量最大时的氧气量。

13、上述方案中，进一步可选地，所述预设的优化精度的大小为上一次预测的有效气流量的0.1％。

14、第二方面，一种气化炉的双优化控制系统，所述系统包括：

15、预测模型模块：用于预测合成气流量、有效气占比；所述预测模型模块是通过将给煤量、氧气流量、水冷壁热负荷、蒸汽流量以及气化炉压力作为预测模型的输入参数，将合成气流量、有效气占比作为预测模型的输出变量，利用大量的历史数据对所述预测模型进行训练后得到的；

16、氧气流量优化模块：用于不断调整氧气流量并保持当前状况下的其他输入参数的值不变，将调整的氧气流量和其他输入参数的值输入至所述预测模型模块，直到找出利用所述预测模型预测出来的有效气流量最大时的氧气流量，并记为氧气流量调整值；所述有效气流量为合成气流量和有效气占比的乘积；

17、氧气流量先控模块：用于接收所述氧气流量调整值，并基于当前状况下的基本氧气流量计算氧气阀的控制量，下发氧气阀的控制量的控制命令。

18、上述方案中，可选地，所述系统还包括给煤阀的控制系统；

19、给煤量先控模块：用于根据当前工况下的合成气的压力值与标准压力值的偏差计算给煤量修正值；

20、给煤量计算模块：基于所述给煤量修正值和当前状况下的给煤量计算给煤阀的控制量。

21、上述方案中，可选地，所述气化炉的双优化控制系统每隔10～20分钟进行一次氧气流量和给煤量的调节。

22、本申请至少具有以下有益效果：

23、本申请通过根据利用大量的历史数据构建预测合成气流量和有效气占比的预测模型，使得该模型的建立符合实际并具有适应性，能够克服影响气化炉有效气体输出的参数过多、且互相耦合，使得能够准确预测有效气体的流量。以此通过该预测模型，找到实际工况下有效气流量最大时氧气量，实现相同燃料下所产生的合成气量最多，有效气比例最大，获取最优的有效气产量。

技术特征：

1.一种气化炉的双优化控制方法，其特征在于，所述方法包括：针对氧气阀的控制；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：针对给煤阀的控制：根据当前工况下的合成气的压力值与标准压力值的偏差计算给煤量修正值，再基于煤量修正值与当前状况下的基本煤量计算给煤阀的控制量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每隔10～20分钟进行一次氧气流量和给煤量的调节。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用历史数据对所述预测模型进行训练前，对历史数据进行非正常数据的筛选。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不断改变预测模型中氧气流量包括：保持给煤量不变，以设定的变化率改变氧气流量与给煤流量的比例，计算得到改变后的氧气流量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述不断改变预测模型中氧气流量，直至找出利用所述预测模型预测出来的有效气流量最大时的氧气流量包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设的优化精度的大小为上一次预测的有效气流量的0.1％。

8.一种气化炉的双优化控制系统，其特征在于，所述系统包括：氧气阀的控制系统；

9.根据权利要求8所述的气化炉的双优化控制系统，其特征在于，所述系统还包括给煤阀的控制系统；

10.根据权利要求9所述的气化炉的双优化控制系统，其特征在于，所述气化炉的双优化控制系统每隔10～20分钟进行一次氧气流量和给煤量的调节。

技术总结
本申请公开了一种气化炉的双优化控制方法，包括：获取当前工况下给煤流量、氧气流量、水冷壁热负荷、蒸汽流量以及气化炉压力的值，并输入至预先构建的预测模型中，且不断改变预测模型中氧气流量，直至找出利用预测模型预测出来的有效气流量最大时的氧气流量，并记为氧气流量调整值；预测模型的构建是将给煤流量、氧气流量、水冷壁热负荷、蒸汽流量以及气化炉压力作为预测模型的输入参数，将合成气流量、有效气占比作为预测模型的输出变量，利用大量的历史数据对预测模型进行训练后得到的。基于当前状况下的氧气流量与氧气流量调整值计算氧气阀的控制量。通过本申请方法，能够精准控制有效气流量最大化。

技术研发人员：于现军,姜海明,李丽婷
受保护的技术使用者：北京和隆优化科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15