氣化爐煤粉輸送系統的控制策略

氣化爐煤粉輸送系統的控制策略姚國鵬,任永強,王劍釗西安熱工研究院有限公司,陜西西安710032[摘要]結合整體煤 氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)機組氣化爐煤粉輸送系統的工藝特點(diǎn),介紹了煤粉輸送系統的控制策略。在順序控制程序下實(shí)現了煤粉儲罐向放料罐,放料罐向給料罐輸送物料過(guò)程的自動(dòng)控制,并且在復雜、簡(jiǎn)單和聯(lián)鎖控制邏輯的控制下保證了氣化爐煤粉輸送系統的連續穩定運行。[關(guān)鍵詞] IGCC;氣化爐;煤氣化;煤粉輸送;煤粉;聯(lián)鎖;自動(dòng)控制[中圖分類(lèi)號] TK323[文獻標識碼] A[文章編號] 1002 - 3364(2011)11 - 0078 - 03[D0I編號] 10. 3969/j. issn. 1002 - 3364. 2011. 11. 078CONTROL STRATEGY OF PULVERIZED COAL CONVEYINGSYSTEM FOR GASIFICATION FURNACEYAO Guopeng, REN Yongqiang , W ANG JianzhaoXi'an Thermal Power Research Institute Co Ltd,Xi'an 710032 ,Shaanxi Province ,PRCAbstract:Combined with technological features of pulverized coal conveying system for gasification fur-nace of integrated gasification combined cycle (IGCC) unit , the control strategy of pulverized coal con-verying system has been presented. Under control of the sequence control programme, the automaticcontrol of material conveying process from storage tank to discharge tank , and from discharge tank tofeeding tank of pulverized coal has been realized, and under control of complex , simple, and interlockcontrol logics , continious and stable operation of the pulverized coal conveying system for gasificationfurnace being ensured.Key words: IGCC; gasification furnace; coal gasification ; pulverized coal conveying; automatic control技華能天津IGCC電廠(chǎng)250MW機組的化工島包括煤粉輸送系統采用獨立的3個(gè)管線(xiàn),其中A.B管壇空分系統、氣化系統、脫硫及硫回收系統。氣化系統包線(xiàn)分別向一段氣化爐輸送煤粉,管線(xiàn)向二段氣化爐括磨煤與干燥、煤粉加壓與輸送、氣化/合成氣冷卻、排輸送煤粉。依據設計煤種,A、B管線(xiàn)提供50%氣化爐勢力渣、干法除灰 、濕法洗滌、初步水處理等子系統。氣化生產(chǎn)能力的設計煤種,C管線(xiàn)提供15%氣化爐生產(chǎn)能第備爐為二段式氣化爐[ ,機組DCS采用美國衢尼韋爾公力的設計煤種。煤粉輸送系統的相關(guān)控制包括順序控司制造的PKSDCS。制、復雜控制、簡(jiǎn)單控制和聯(lián)鎖控制邏輯[2]。明二作者簡(jiǎn)介:姚國鵬(1975 -),男,山西臨猗人,碩士,工程師,從事熱工過(guò)程自動(dòng)化動(dòng)力工程及工程熱物理研究。E- mail: yaoguopeng@ tpri. com. cn中國煤化工MHCNMH G .781順序控制(6)磨煤和干燥子系統連續為煤粉儲罐輸送物料。1.1順序控制程序1.2除橋程序干煤粉輸送系統主要設備有粉煤布袋過(guò)濾器、粉在放料計時(shí)器計時(shí)結束后,若放料罐無(wú)法清空，則煤儲罐、放料罐和給料罐.其系統結構見(jiàn)圖1。說(shuō)明在放料罐與給料罐之間存在煤粉架橋,控制系統將自動(dòng)啟動(dòng)除橋程序。開(kāi)啟放料罐底部至管道吹掃器器的氮氣閥和至布風(fēng)器的氮氣閥,同時(shí)啟動(dòng)除橋計時(shí)器，在除橋期間關(guān)閉放料罐底部和平衡管線(xiàn)上的閥門(mén)隔離煤粉米白磨煤與干燥F系統(媒煤粉* H瀝環(huán)管線(xiàn)粉放料罐和給料罐,除橋過(guò)程結東后關(guān)閉氮氣閥并重新儲開(kāi)通放料罐與給料罐之間的壓力平衡管線(xiàn)。在除橋計時(shí)器計時(shí)結束前，若放料罐清空則重新進(jìn)入順序控制畜樂(lè )包'(料罐程序,否則將進(jìn)入除橋程序?？刂瞥绦蛟试S進(jìn)行2次除橋過(guò)程,在2個(gè)除橋程序運轉周期結束后,放料罐依然未被清空,則停止程序并發(fā)出聲音報警。此時(shí),操作n.嘴商壓氮(員有2種選擇:(1)如果給料罐的低料位信號消失,則模擬低料位信號。(2) 如果給料罐的低料位信號仍然圍1煤粉加壓輸送 系統存在且無(wú)放料罐低料位信號,重新啟動(dòng)除橋程序。干煤粉加壓輸送過(guò)程由順序給料控制程序實(shí)現，2復雜控制分別對應A、B、C管線(xiàn)。正常運行時(shí),煤粉加壓輸送過(guò)程由順序給料控制程序控制,給料控制程序根據煤燒2.1給料罐通 氣椎氮氣流控制嘴對煤粉的需求量自動(dòng)調節給料閥開(kāi)放，以間斷的方在給料罐底部設置了通氣椎,通過(guò)氮氣控制閥向式向給料罐輸送物料。順序給料控制程序具有18個(gè)步序,每- - 步序包括通氣椎充氮,以保證給料罐出口煤粉流量的穩定。正執行條件和動(dòng)作指令,在啟動(dòng)給料控制程序前,需確認常情況下高壓氮氣調節閥由流量控制，當通氣錐管道放料瓘罐已在高壓滿(mǎn)瓘狀態(tài)后,進(jìn)行如下的控制:堵塞或其它原因造成通氣椎兩側壓差增大時(shí),為了保(1)隨著(zhù)給料罐連續將煤粉送至煤燒嘴,其料位不.證通氣椎不破裂損壞,控制系統切至壓差控制。給料斷下降，當料位降低到設定值以下時(shí),開(kāi)啟放料罐底部罐通氣錐氮氣流量控制見(jiàn)圖2。閥門(mén)向給料罐輸送物料,同時(shí)啟動(dòng)放料計時(shí)器。PIDSP(2)如在計時(shí)時(shí)間內放料罐放空,通過(guò)關(guān)閉放料閥大給料罐壓力raohs。 TPV和平衡閥隔離放料罐和給料罐,然后開(kāi)啟減壓閥對放流最控制--PIDSuB料罐逐步減壓,減壓過(guò)程分3個(gè)步序進(jìn)行,前2個(gè)步序觜通過(guò)限流孔板和切斷閥將氮氣通過(guò)煤粉過(guò)濾器排入大氣,第3個(gè)步序通過(guò)放料罐和過(guò)濾器之間的平衡閥保證放料罐和給料罐之間壓力平衡。商壓氨氣一喚調節閥(3)開(kāi)啟煤粉儲罐底部閥門(mén),煤粉依靠重力流入放料罐。圖2通氣椎氮氣流控制(4)當放料罐料位達到設定值后,關(guān)閉填料閥和平衡閥隔離粉煤儲罐和放料罐。2.2給料罐 壓力控制(5)開(kāi)啟放料罐底部通氣椎和罐頂部的高壓氮氣給料罐設置了壓力控制閥,采用壓力和壓差2種三°閥對放料罐進(jìn)行重新加壓,直至放料罐和給料罐壓力控制方式。在氣化爐吹掃期間,煤粉由循環(huán)管線(xiàn)循環(huán)相同,開(kāi)通放料罐和給料罐之間的壓力平衡管線(xiàn)使其回送至輸送系統,此時(shí)采用壓力控制方式。當起動(dòng)煤幼平衡。燒嘴點(diǎn)燃后,為了維持給中國煤化工,采1YHCNMHG9i動(dòng)用壓差控制方式。通過(guò)A加壓閥對給料罐加壓或通調節放料罐至粉煤過(guò)濾器的排放量,實(shí)現給料罐和放過(guò)B泄壓閥對粉煤過(guò)濾器排氮，將給料罐壓力維持在料罐之間的壓力平衡控制。該控制只在順序控制程序設定值范圍內。給料罐壓力控制邏輯見(jiàn)圖3。投入過(guò)程中使用。去煤燒嘴氧氣流量4聯(lián)鎖控制氣化爐壓刀H PID|MAXSUBJp若煤粉儲罐料位高度達到允許的最高料位時(shí),通給料罐壓力]過(guò)聯(lián)鎖控制停止磨煤和干燥子系統。氣化爐開(kāi)、停車(chē)給料罐壓力設定值ID期間,煤粉通過(guò)氣化爐煤燒嘴人口的循環(huán)管線(xiàn)回到煤起動(dòng)煤燒嘴粉儲罐。吹掃在輸送系統中存在2個(gè)不同的壓力等級，粉煤儲罐為低壓級,給料罐為高壓級,放料量罐根據填放料量100%切換壓力等級。為了防止回流和超壓,需要一直保證低壓和高壓系統之間隔離,即放料罐填料期間處于低文壓狀態(tài),所有連接給料罐的閥門(mén)閉鎖操作;放料罐在放圖3給料罐壓力控制料期間處于高壓狀態(tài),所有通向粉煤儲罐及煤粉過(guò)濾器的閥門(mén)閉鎖操作。3簡(jiǎn)單控制[參考文獻]放料罐使用高壓氮氣充壓,一部分氮氣通過(guò)底部1] 許世森,劉剛.新型兩段式煤氣化工藝進(jìn)料系統的研發(fā)的通氣椎直接進(jìn)入罐中,為了保護通氣椎的通氣板,在2] 王劍釗.干煤粉加壓氣化工藝的控制策略[J].熱力發(fā)電，[J].熱力發(fā)電,2007(5).氮氣加壓管線(xiàn)上設置了壓差控制閥。在充壓或者除橋2010(4).期間,壓差控制閥控制進(jìn)入通氣椎的氮氣壓力和放料[3]任永強,夏軍 倉.華能綠色煤電天津IGCC電站項目2 000罐頂部壓差。該控制只接收順控控制程序啟動(dòng)和停止*t/d煤氣化島PDP工藝包[R].西安熱工研究院有限公指令。司,2007.在連通放料罐與給料罐之間的平衡管線(xiàn)前,通過(guò)(上接第77頁(yè))(2)控制系統模型采 用Ovation DCS虛擬控制仿真系統支持ODBC、API. DDE/NETDDE、OPC等.器技術(shù)構建控制系統仿真模型。對虛擬控制系統進(jìn)行數據通信方式,其中APROS軟件具有ACL數據通信配置,其包括按照Ovation DCS的要求進(jìn)行硬件配置方式。本文選擇OPC數據通信方式實(shí)現了過(guò)程模型和根據實(shí)際機組控制設備數量進(jìn)行軟件配置;由于使與控制模型間的數據通信。對于指令通信,控制模型、術(shù)用Windows操作系統便于系統的故障診斷,且在過(guò)程模型均采用API數據通信方式。壇Windows環(huán)境下可選擇工業(yè)上常用的OPC數據通信方式,因此使用Windows環(huán)境下的工程師站;將DCS[1]王立志,封官斌,翟水杰.虛擬DCS技術(shù)及實(shí)現[].山東想工程文件直接導人虛擬控制系統后，根據仿真的需要電力技術(shù),2004(5):63 - 65.策發(fā)對DCS工程文件進(jìn)行編輯處理,并下裝到各虛擬控制[2] Q/HNYH209. 09- -2006, 華能玉環(huán)電廠(chǎng)機組運行規程40電器進(jìn)行仿真運算。(3)通訊通訊包括控制模型和過(guò)程模型之間的[3]徐曉臻 .劉永昌,吳毅,等.基于OVATION的電站控制系[S葦O數據通信和教練員站程序分別與過(guò)程模型和控制模型統仿真方案設計[J].電站系統工程,2004(4).之間的指令通信。APROS 軟件平臺支持API、OPC[4]蔡寶玲,王哲 ,魏湘,等.超臨界600 MW機組仿真系統動(dòng)等數據通信方式,由OvationDCS虛擬控制器組成的態(tài)數學(xué)中國煤化工力發(fā)電,2006 (2).YHCNMHG0