雙流化床煤氣化工藝負(fù)荷的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤氣化領(lǐng)域，尤其涉及一種雙流化床煤氣化工藝負(fù)荷的控制方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，機(jī)械、冶金、建材、輕工、化工、耐材等行業(yè)熱加工車間已廣泛使用燃料煤氣 作為燃料氣的主要來源之一。作為燃料煤氣生產(chǎn)裝置煤氣發(fā)生爐水平可直接反映上述行業(yè) 總體水平。與傳統(tǒng)的兩段固定床煤氣發(fā)生爐裝置相比，雙流化床煤氣發(fā)生裝置在技術(shù)上、安 全性、環(huán)保上有了很大提高，具體表現(xiàn)在：應(yīng)用流態(tài)化技術(shù)處理低階、高灰分的碎煤，煤氣余 熱回收利用不存在因換熱造成爆燃爆炸安全隱患，無酚水，無焦油等等。
[0003] 但是，雙流化床煤氣化工藝負(fù)荷調(diào)節(jié)往往由由下游生產(chǎn)的煤氣需求量來決定，煤 氣需求量變化直接影響工藝操作參數(shù)調(diào)節(jié)和煤氣質(zhì)量；而且工況變化時(shí)，氣化用煤量、氣化 劑用量與產(chǎn)氣量之間的關(guān)系會(huì)發(fā)生線性時(shí)變變化，而傳統(tǒng)的PID控制（比例、積分、微分控 制）適用于線性定常系統(tǒng)，常用于固定床煤氣發(fā)生爐，對(duì)雙流化床煤氣化工藝負(fù)荷調(diào)節(jié)控 制效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種雙流化床煤氣化工藝負(fù)荷的控制方法及系統(tǒng)，提高了煤 氣化裝置對(duì)工況的適應(yīng)性，提高了工藝負(fù)荷調(diào)整期間的工藝抗沖擊能力，以及提高了設(shè)備 的壽命。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種雙流化床煤氣化工藝負(fù)荷的控制方法，包括：
[0007] 測量雙流化床煤氣發(fā)生裝置的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流量；
[0008] 根據(jù)測量到的數(shù)據(jù)判斷雙流化床煤氣發(fā)生裝置是否為正常運(yùn)行狀態(tài)；
[0009] 若是，則采用預(yù)設(shè)的進(jìn)料控制算法并根據(jù)雙流化床煤氣發(fā)生裝置當(dāng)前所處的負(fù)荷 狀態(tài)，以及空氣流量及蒸汽流量的變化量計(jì)算相應(yīng)的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流量控制參 數(shù)；
[0010] 根據(jù)計(jì)算到的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流量控制參數(shù)對(duì)雙流化床煤氣發(fā)生裝置進(jìn) 行進(jìn)料調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制。
[0011] 進(jìn)一步的，所述判斷雙流化床煤氣發(fā)生裝置是否為正常運(yùn)行狀態(tài)包括：
[0012] 計(jì)算實(shí)時(shí)負(fù)荷 Load :Load = F(coal)/F(standard) X 100% ;其中，F(xiàn)(coal)為測 量到的進(jìn)煤量，F(xiàn)(standard)為設(shè)計(jì)滿負(fù)荷；
[0013] 根據(jù)計(jì)算到的實(shí)時(shí)負(fù)荷Load并結(jié)合預(yù)設(shè)的判定閾值判斷雙流化床煤氣發(fā)生裝置 的是否為正常運(yùn)行狀態(tài)；若a < Load，則判定雙流化床煤氣發(fā)生裝置為正常運(yùn)行狀態(tài)，若 0 < Load〈a，則判定為開車或故障狀態(tài)；
[0014] 若為正常運(yùn)行狀態(tài)則進(jìn)一步判定其負(fù)荷狀態(tài)：當(dāng)a < Load〈b，判定為低負(fù)荷狀態(tài)； 當(dāng)b < Load〈c，判定為正常負(fù)荷狀態(tài)；當(dāng)Load>c，判定為高負(fù)荷狀態(tài)；
[0015] 其中，a〈b〈100% <c。
[0016] 進(jìn)一步的，當(dāng)雙流化床煤氣發(fā)生裝置處于低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，采用預(yù)設(shè)的進(jìn)料控制算 法計(jì)算相應(yīng)的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流量控制參數(shù)的步驟包括：
[0017] 假設(shè)進(jìn)煤量設(shè)定值為S11，空氣流量設(shè)定值為S21，蒸汽流量設(shè)定值為S31 ;
[0018] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的雙流化床煤氣發(fā)生裝置負(fù)荷與設(shè)定負(fù)荷之間 的偏差分別記為dLlll、dLl 12及dLl 13,則通過進(jìn)煤PID算法計(jì)算進(jìn)煤量設(shè)定值Sll的公 式如下：
[0019] Sll = S11+KP11X (dLlll-dL112)+TIllXdLlll+TDllX (dLlll-2dL112+dL113)；
[0020] 其中，KP11、Till及TDll分別為低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)進(jìn)煤PID算法的比例、積分及微分 參數(shù)；
[0021 ] 根據(jù)進(jìn)煤量設(shè)定值SI 1計(jì)算進(jìn)煤螺旋頻率Wl 1 ;
[0022] 之后，并根據(jù)煤量設(shè)定值Sll計(jì)算空氣流量設(shè)定值S21及蒸汽流量設(shè)定值S31 :
[0023] S21 = C11XS11 ；S31 = C21XS11 ；
[0024] 其中，Cll與C21分別為低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)空氣流量、蒸汽流量比例控制中與進(jìn)煤量的 比值系數(shù)；
[0025] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的空氣流量與空氣流量設(shè)定值S21之間的偏差 分別記為dF211、dF212及dF213 ;則通過空氣PID算法計(jì)算空氣閥門輸出值V21的公式如 下：
[0026] V21 = V21+KP21X (dF211-dF212)+TI21XdF211+TD21X (dF211-2dF212+dF213);
[0027] 其中，KP21、Tm及TD21分別為低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)空氣PID算法的比例、積分及微分 參數(shù)；
[0028] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的蒸汽流量與蒸汽流量設(shè)定值S31之間的偏差 分別記為dF311、dF312及dF313 ;則通過蒸汽PID算法計(jì)算蒸汽閥門輸出值V31的公式如 下：
[0029] V31 = V31+KP31X (dF311-dF312)+TI31XdF311+TD31X (dF311-2dF312+dF313);
[0030] 其中，KP31、TI31及TD31分別為低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)蒸汽PID算法的比例、積分及微分 參數(shù)。
[0031] 進(jìn)一步的，當(dāng)雙流化床煤氣發(fā)生裝置處于正常負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，采用預(yù)設(shè)的進(jìn)料控制 算法計(jì)算相應(yīng)的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流量控制參數(shù)的步驟包括：
[0032] 假設(shè)進(jìn)煤量設(shè)定值為S12,空氣流量設(shè)定值為S22,蒸汽流量設(shè)定值為S32 ;
[0033] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的雙流化床煤氣發(fā)生裝置負(fù)荷與設(shè)定負(fù)荷之間 的偏差分別記為dL121、dL122及dL123,則通過進(jìn)煤PID算法計(jì)算進(jìn)煤量設(shè)定值S12的公 式如下：
[0034] S12 = S12+KP12X (dL121-dL122)+TI12XdL121+TD12X (dL121-2dL122+dL123);
[0035] 其中，KP12、TI12及TD12分別為正常負(fù)荷狀態(tài)時(shí)進(jìn)煤PID算法的比例、積分及微 分參數(shù)；
[0036] 根據(jù)進(jìn)煤量設(shè)定值S12計(jì)算進(jìn)煤螺旋頻率W12 ;
[0037] 之后，根據(jù)煤量設(shè)定值S12計(jì)算空氣流量設(shè)定值S22及蒸汽流量設(shè)定值S32 :
[0038] S22 = C12XS12 ；S31 = C22XS12 ；
[0039] 其中，C12與C22分別為正常負(fù)荷狀態(tài)時(shí)空氣流量、蒸汽流量比例控制中與進(jìn)煤量 的比值系數(shù)；
[0040] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的空氣流量與空氣流量設(shè)定值S22之間的偏差 分別記為dF221、dF222及dF223 ;則通過空氣PID算法計(jì)算空氣閥門輸出值V22的公式如 下：
[0041] V22 = V22+KP22X (dF221-dF222)+TI22XdF221+TD22X (dF221-2dF222+dF223);
[0042] 其中，KP22、TI22及TD22分別為正常負(fù)荷狀態(tài)時(shí)空氣PID算法的比例、積分及微 分參數(shù)；
[0043] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的蒸汽流量與蒸汽流量設(shè)定值S32之間的偏差 分別記為dF311、dF312及dF313 ;則通過蒸汽PID算法計(jì)算蒸汽閥門輸出值V31的公式如 下：
[0044] V32 = V32+KP32X (dF321-dF322)+TI32XdF321+TD32X (dF321-2dF322+dF323);
[0045] 其中，KP32、TI32及TD32分別為正常負(fù)荷狀態(tài)時(shí)蒸汽PID算法的比例、積分及微 分參數(shù)。
[0046] 進(jìn)一步的，當(dāng)雙流化床煤氣發(fā)生裝置處于高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，采用預(yù)設(shè)的進(jìn)料控制算 法計(jì)算相應(yīng)的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流量控制參數(shù)的步驟包括：
[0047] 假設(shè)進(jìn)煤量設(shè)定值為S13,空氣流量設(shè)定值為S23,蒸汽流量設(shè)定值為S33 ;
[0048] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的雙流化床煤氣發(fā)生裝置負(fù)荷與設(shè)定負(fù)荷之間 的偏差分別記為dL131、dL132及dL133,則通過進(jìn)煤PID算法計(jì)算進(jìn)煤量設(shè)定值S13的公 式如下：
[0049] S13 = S13+KP13X (dL131-dL132)+TI13XdL131+TD13X (dL131-2dL132+dL133);
[0050] 其中，KP13、TI13及TD13分別為高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)進(jìn)煤PID算法的比例、積分及微分 參數(shù)；
[0051 ] 根據(jù)進(jìn)煤量設(shè)定值S13計(jì)算進(jìn)煤螺旋頻率W13 ;
[0052] 之后，根據(jù)煤量設(shè)定值S13計(jì)算空氣流量設(shè)定值S23及蒸汽流量設(shè)定值S33 :
[0053] S23 = C13XS13 ；S33 = C23XS13 ；
[0054] 其中，C13與C23分別為高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)空氣流量、蒸汽流量比例控制中與進(jìn)煤量的 比值系數(shù)；
[0055] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的空氣流量與空氣流量設(shè)定值S23之間的偏差 分別記為dF231、dF232及dF233 ;則通過空氣PID算法計(jì)算空氣閥門輸出值V23的公式如 下：
[0056] V23 = V23+KP23X (dF231-dF232)+TI23XdF231+TD23X (dF231-2dF232+dF233);
[0057] 其中，KP23、TI23及TD23分別為高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)空氣PID算法的比例、積分及微分 參數(shù)；
[0058] 將當(dāng)前周期、上一周期、上上周期的蒸汽流量與蒸汽流量設(shè)定值S33之間的偏差 分別記為dF331、dF332及dF333 ;則通過蒸汽PID算法計(jì)算蒸汽閥門輸出值V33的公式如 下：
[0059] V33 = V33+KP33X (dF331-dF332)+TI33XdF331+TD33X (dF331-2dF332+dF333);
[0060] 其中，KP33、TI33及TD33分別為高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)蒸汽PID算法的比例、積分及微分 參數(shù)。
[0061] -種雙流化床煤氣化工藝負(fù)荷的控制系統(tǒng)，包括：
[0062] 數(shù)據(jù)測量模塊，用于測量雙流化床煤氣發(fā)生裝置的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流 量；
[0063] 運(yùn)行狀態(tài)判斷模塊，用于根據(jù)測量到的數(shù)據(jù)判斷雙流化床煤氣發(fā)生裝置是否為正 常運(yùn)行狀態(tài)；
[0064] 控制參數(shù)計(jì)算模塊，用于當(dāng)雙流化床煤氣發(fā)生裝置為正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用預(yù)設(shè) 的進(jìn)料控制算法并根據(jù)雙流化床煤氣發(fā)生裝置當(dāng)前所處的負(fù)荷狀態(tài)，以及空氣流量及蒸汽 流量的變化量計(jì)算相應(yīng)的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流量控制參數(shù)；
[0065] 進(jìn)料調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)計(jì)算到的進(jìn)煤量、空氣流量及蒸汽流量控制參數(shù)對(duì)雙流 化床煤氣發(fā)生裝置進(jìn)行進(jìn)料調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制。
[0066] 進(jìn)一步的，所述判斷雙流化床煤氣發(fā)生裝置是否為正常運(yùn)行狀態(tài)包括：
[0067] 計(jì)算實(shí)時(shí)負(fù)荷 Load :Load = F(coal)/F(standard) X 100% ;其中，F(xiàn)(coal)為測 量到的進(jìn)煤量，F(xiàn)(standard)為設(shè)計(jì)滿負(fù)荷；
[0068] 根據(jù)計(jì)算到的實(shí)時(shí)負(fù)荷Load并結(jié)合預(yù)設(shè)的判定閾值判斷雙流化床煤氣發(fā)生裝置 的是否為正常運(yùn)行狀態(tài)；若a < Load，則判定雙流化床煤氣發(fā)生裝置為正常運(yùn)行狀態(tài)，若 0 < Load〈a，則判定為開車或故障狀態(tài)；