气化炉煤粉输送系统的控制策略

气化炉煤粉输送系统的控制策略姚国鹏,任永强,王剑钊西安热工研究院有限公司,陕西西安710032[摘要]结合整体煤 气化联合循环(IGCC)机组气化炉煤粉输送系统的工艺特点,介绍了煤粉输送系统的控制策略。在顺序控制程序下实现了煤粉储罐向放料罐,放料罐向给料罐输送物料过程的自动控制,并且在复杂、简单和联锁控制逻辑的控制下保证了气化炉煤粉输送系统的连续稳定运行。[关键词] IGCC;气化炉;煤气化;煤粉输送;煤粉;联锁;自动控制[中图分类号] TK323[文献标识码] A[文章编号] 1002 - 3364(2011)11 - 0078 - 03[D0I编号] 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技华能天津IGCC电厂250MW机组的化工岛包括煤粉输送系统采用独立的3个管线,其中A.B管坛空分系统、气化系统、脱硫及硫回收系统。气化系统包线分别向一段气化炉输送煤粉,管线向二段气化炉括磨煤与干燥、煤粉加压与输送、气化/合成气冷却、排输送煤粉。依据设计煤种,A、B管线提供50%气化炉势力渣、干法除灰 、湿法洗涤、初步水处理等子系统。气化生产能力的设计煤种,C管线提供15%气化炉生产能第备炉为二段式气化炉[ ,机组DCS采用美国衢尼韦尔公力的设计煤种。煤粉输送系统的相关控制包括顺序控司制造的PKSDCS。制、复杂控制、简单控制和联锁控制逻辑[2]。明二作者简介:姚国鹏(1975 -),男,山西临猗人,硕士,工程师,从事热工过程自动化动力工程及工程热物理研究。E- mail: yaoguopeng@ tpri. com. cn中国煤化工MHCNMH G .781顺序控制(6)磨煤和干燥子系统连续为煤粉储罐输送物料。1.1顺序控制程序1.2除桥程序干煤粉输送系统主要设备有粉煤布袋过滤器、粉在放料计时器计时结束后,若放料罐无法清空，则煤储罐、放料罐和给料罐.其系统结构见图1。说明在放料罐与给料罐之间存在煤粉架桥,控制系统将自动启动除桥程序。开启放料罐底部至管道吹扫器器的氮气阀和至布风器的氮气阀,同时启动除桥计时器，在除桥期间关闭放料罐底部和平衡管线上的阀门隔离煤粉米白磨煤与干燥F系统(媒煤粉* H沥环管线粉放料罐和给料罐,除桥过程结東后关闭氮气阀并重新储开通放料罐与给料罐之间的压力平衡管线。在除桥计时器计时结束前，若放料罐清空则重新进入顺序控制畜乐包'(料罐程序,否则将进入除桥程序。控制程序允许进行2次除桥过程,在2个除桥程序运转周期结束后,放料罐依然未被清空,则停止程序并发出声音报警。此时,操作n.嘴商压氮(员有2种选择:(1)如果给料罐的低料位信号消失,则模拟低料位信号。(2) 如果给料罐的低料位信号仍然围1煤粉加压输送 系统存在且无放料罐低料位信号,重新启动除桥程序。干煤粉加压输送过程由顺序给料控制程序实现，2复杂控制分别对应A、B、C管线。正常运行时,煤粉加压输送过程由顺序给料控制程序控制,给料控制程序根据煤烧2.1给料罐通 气椎氮气流控制嘴对煤粉的需求量自动调节给料阀开放，以间断的方在给料罐底部设置了通气椎,通过氮气控制阀向式向给料罐输送物料。顺序给料控制程序具有18个步序,每- - 步序包括通气椎充氮,以保证给料罐出口煤粉流量的稳定。正执行条件和动作指令,在启动给料控制程序前,需确认常情况下高压氮气调节阀由流量控制，当通气锥管道放料瓘罐已在高压满瓘状态后,进行如下的控制:堵塞或其它原因造成通气椎两侧压差增大时,为了保(1)随着给料罐连续将煤粉送至煤烧嘴,其料位不.证通气椎不破裂损坏,控制系统切至压差控制。给料断下降，当料位降低到设定值以下时,开启放料罐底部罐通气锥氮气流量控制见图2。阀门向给料罐输送物料,同时启动放料计时器。PIDSP(2)如在计时时间内放料罐放空,通过关闭放料阀大给料罐压力raohs。 TPV和平衡阀隔离放料罐和给料罐,然后开启减压阀对放流最控制--PIDSuB料罐逐步减压,减压过程分3个步序进行,前2个步序觜通过限流孔板和切断阀将氮气通过煤粉过滤器排入大气,第3个步序通过放料罐和过滤器之间的平衡阀保证放料罐和给料罐之间压力平衡。商压氨气一唤调节阀(3)开启煤粉储罐底部阀门,煤粉依靠重力流入放料罐。图2通气椎氮气流控制(4)当放料罐料位达到设定值后,关闭填料阀和平衡阀隔离粉煤储罐和放料罐。2.2给料罐 压力控制(5)开启放料罐底部通气椎和罐顶部的高压氮气给料罐设置了压力控制阀,采用压力和压差2种三°阀对放料罐进行重新加压,直至放料罐和给料罐压力控制方式。在气化炉吹扫期间,煤粉由循环管线循环相同,开通放料罐和给料罐之间的压力平衡管线使其回送至输送系统,此时采用压力控制方式。当起动煤幼平衡。烧嘴点燃后,为了维持给中国煤化工,采1YHCNMHG9i动用压差控制方式。通过A加压阀对给料罐加压或通调节放料罐至粉煤过滤器的排放量,实现给料罐和放过B泄压阀对粉煤过滤器排氮，将给料罐压力维持在料罐之间的压力平衡控制。该控制只在顺序控制程序设定值范围内。给料罐压力控制逻辑见图3。投入过程中使用。去煤烧嘴氧气流量4联锁控制气化炉压刀H PID|MAXSUBJp若煤粉储罐料位高度达到允许的最高料位时,通给料罐压力]过联锁控制停止磨煤和干燥子系统。气化炉开、停车给料罐压力设定值ID期间,煤粉通过气化炉煤烧嘴人口的循环管线回到煤起动煤烧嘴粉储罐。吹扫在输送系统中存在2个不同的压力等级，粉煤储罐为低压级,给料罐为高压级,放料量罐根据填放料量100%切换压力等级。为了防止回流和超压,需要一直保证低压和高压系统之间隔离,即放料罐填料期间处于低文压状态,所有连接给料罐的阀门闭锁操作;放料罐在放图3给料罐压力控制料期间处于高压状态,所有通向粉煤储罐及煤粉过滤器的阀门闭锁操作。3简单控制[参考文献]放料罐使用高压氮气充压,一部分氮气通过底部1] 许世森,刘刚.新型两段式煤气化工艺进料系统的研发的通气椎直接进入罐中,为了保护通气椎的通气板,在2] 王剑钊.干煤粉加压气化工艺的控制策略[J].热力发电，[J].热力发电,2007(5).氮气加压管线上设置了压差控制阀。在充压或者除桥2010(4).期间,压差控制阀控制进入通气椎的氮气压力和放料[3]任永强,夏军 仓.华能绿色煤电天津IGCC电站项目2 000罐顶部压差。该控制只接收顺控控制程序启动和停止*t/d煤气化岛PDP工艺包[R].西安热工研究院有限公指令。司,2007.在连通放料罐与给料罐之间的平衡管线前,通过(上接第77页)(2)控制系统模型采 用Ovation DCS虚拟控制仿真系统支持ODBC、API. DDE/NETDDE、OPC等.器技术构建控制系统仿真模型。对虚拟控制系统进行数据通信方式,其中APROS软件具有ACL数据通信配置,其包括按照Ovation DCS的要求进行硬件配置方式。本文选择OPC数据通信方式实现了过程模型和根据实际机组控制设备数量进行软件配置;由于使与控制模型间的数据通信。对于指令通信,控制模型、术用Windows操作系统便于系统的故障诊断,且在过程模型均采用API数据通信方式。坛Windows环境下可选择工业上常用的OPC数据通信方式,因此使用Windows环境下的工程师站;将DCS[1]王立志,封官斌,翟水杰.虚拟DCS技术及实现[].山东想工程文件直接导人虚拟控制系统后，根据仿真的需要电力技术,2004(5):63 - 65.策发对DCS工程文件进行编辑处理,并下装到各虚拟控制[2] Q/HNYH209. 09- -2006, 华能玉环电厂机组运行规程40电器进行仿真运算。(3)通讯通讯包括控制模型和过程模型之间的[3]徐晓臻 .刘永昌,吴毅,等.基于OVATION的电站控制系[S苇O数据通信和教练员站程序分别与过程模型和控制模型统仿真方案设计[J].电站系统工程,2004(4).之间的指令通信。APROS 软件平台支持API、OPC[4]蔡宝玲,王哲 ,魏湘,等.超临界600 MW机组仿真系统动等数据通信方式,由OvationDCS虚拟控制器组成的态数学中国煤化工力发电,2006 (2).YHCNMHG0