全自動(dòng)加煤控制技術(shù)在4.0Mpa碎煤加壓氣化爐上的應(yīng)用

摘要：將煤鎖自動(dòng)化控制技術(shù)引入碎煤加壓氣化爐設(shè)備控制中，不僅可以大大提高氣化爐煤鎖自動(dòng)化控制的先進(jìn)程度，減少人員操作，降低勞動(dòng)成本，還可防止由于操作人員誤操作，導(dǎo)致停爐或事故發(fā)生，在氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行上也起到了非常重要的作用。本文重點(diǎn)介紹了內(nèi)蒙古大唐果國(guó)際克什克騰煤制天然氣公司4.0Mp碎煤氣化爐煤鎖全自動(dòng)化控制的方法和實(shí)際運(yùn)行過(guò)程。

關(guān)鍵詞：氣化爐;煤鎖;自動(dòng)化控制技術(shù)

引言：隨著我國(guó)民用及工業(yè)用天然氣需求量逐年增加，為了滿足國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的天然氣使用需求，我國(guó)逐漸發(fā)展了許多的4.0MPa碎煤加壓氣化大型煤制天然氣項(xiàng)目。然而，4.0MPa碎煤加壓氣化大型氣化裝置用煤量大，氣化爐加煤多且加煤設(shè)備多，為了提高4.0MPa碎煤加壓氣化大型氣化裝置自動(dòng)化水平，減少氣化爐煤鎖操作人員數(shù)量降低人力資源成本，防止由于誤操作給生產(chǎn)帶來(lái)的安全隱患，為此，經(jīng)過(guò)攻關(guān)，全自動(dòng)加煤控制技術(shù)在內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司4.0Mp碎煤加壓氣化爐上得到了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了氣化爐自動(dòng)加煤，進(jìn)行穩(wěn)定連續(xù)大規(guī)模氣化生產(chǎn)。

一、煤鎖自動(dòng)控制方法（見(jiàn)圖1）

煤鎖機(jī)構(gòu)100可通過(guò)包括依次循環(huán)進(jìn)行的排料、泄壓、進(jìn)料和充壓過(guò)程的方法來(lái)控制的。

1、排料過(guò)程。煤鎖機(jī)構(gòu)100的所有閥中僅打開(kāi)煤鎖下閥104且同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，確保煤鎖下閥104在第一煤鎖預(yù)定時(shí)間如10秒內(nèi)開(kāi)到位且確保煤鎖壓力大于第一預(yù)定煤鎖壓力如3800kPa;當(dāng)煤鎖溫度大于第一煤鎖預(yù)定溫度如60度時(shí)，關(guān)閉煤鎖下閥104，排料過(guò)程結(jié)束，記錄排料時(shí)間。優(yōu)選地，當(dāng)煤鎖溫度大于60度時(shí)，點(diǎn)動(dòng)關(guān)閉煤鎖下閥104。

2、泄壓過(guò)程。煤鎖機(jī)構(gòu)100的所有閥中僅打開(kāi)煤鎖泄壓閥105，并進(jìn)行煤鎖上閥小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)，即確保在煤鎖泄壓閥105打開(kāi)后的第二煤鎖預(yù)定時(shí)間如5秒內(nèi)煤鎖與氣化爐差壓大于第一煤鎖/氣化爐預(yù)定差壓如150kPa;該小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)通過(guò)后繼續(xù)泄壓至煤鎖壓力小于第二預(yù)定煤鎖壓力如3000kPa，隨后關(guān)閉煤鎖泄壓閥105;在煤鎖泄壓閥105關(guān)閉后開(kāi)始進(jìn)行煤鎖下閥大差壓泄漏實(shí)驗(yàn)，即確保在煤鎖泄壓閥105關(guān)閉后的第三煤鎖預(yù)定時(shí)間如5秒內(nèi)煤鎖壓力小于第三預(yù)定煤鎖壓力如3100kPa;該大差壓泄漏實(shí)驗(yàn)通過(guò)后打開(kāi)煤鎖泄壓閥105繼續(xù)泄壓，直到煤鎖壓力小于第四預(yù)定煤鎖壓力如2kPa時(shí)關(guān)閉煤鎖泄壓閥105，泄壓過(guò)程結(jié)束，記錄泄壓時(shí)間。在這里，泄壓時(shí)間是指從泄壓開(kāi)始到泄壓結(jié)束所用的總時(shí)間，即從泄壓開(kāi)始時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)直到煤鎖壓力小于2kPa并關(guān)閉煤鎖泄壓閥105時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。

3、進(jìn)料過(guò)程。煤鎖機(jī)構(gòu)100的所有閥中僅打開(kāi)煤鎖上閥102直到開(kāi)到位，隨后打開(kāi)煤鎖圓筒閥101直到開(kāi)到位，同時(shí)開(kāi)始進(jìn)料計(jì)時(shí)，當(dāng)進(jìn)料時(shí)間到達(dá)預(yù)定進(jìn)料時(shí)間如140秒或煤鎖料位達(dá)到預(yù)定高料位時(shí)，關(guān)閉煤鎖圓筒閥101;隨后點(diǎn)動(dòng)關(guān)閉煤鎖上閥102，記錄進(jìn)料時(shí)間。優(yōu)選地，確保裝填時(shí)間小于預(yù)定裝填時(shí)間如330秒。其中，煤鎖機(jī)構(gòu)100的裝填時(shí)間是指煤鎖泄完壓后，打開(kāi)煤鎖圓筒閥開(kāi)始至煤鎖機(jī)構(gòu)100裝滿為止的時(shí)間。

4、充壓過(guò)程。煤鎖機(jī)構(gòu)100的所有閥中僅打開(kāi)煤鎖一次充壓閥106，并且進(jìn)行煤鎖上閥小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)，即確保在煤鎖一次充壓閥106打開(kāi)后的第四煤鎖預(yù)定時(shí)間如5秒內(nèi)煤鎖壓力大于第五預(yù)定煤鎖壓力如200kPa，同時(shí)開(kāi)始充壓計(jì)時(shí);在煤鎖上閥小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)通過(guò)后，繼續(xù)充壓至煤鎖壓力大于第六預(yù)定煤鎖壓力如1000kPa，然后關(guān)閉煤鎖一次充壓閥106;接下來(lái)進(jìn)行煤鎖上閥大差壓泄漏實(shí)驗(yàn)，即確保在煤鎖一次充壓閥106關(guān)閉后第五煤鎖預(yù)定時(shí)間如5秒內(nèi)煤鎖壓力大于第七預(yù)定煤鎖壓力如900kPa;在煤鎖上閥大差壓泄漏實(shí)驗(yàn)通過(guò)后，打開(kāi)煤鎖一次充壓閥106繼續(xù)充壓，并且當(dāng)煤鎖/氣化爐差壓（即一次沖壓煤氣總管壓力與煤鎖壓力之差）小于第一預(yù)定煤鎖/氣化爐差壓如100kPa時(shí)，關(guān)閉煤鎖一次充壓閥106;隨后打開(kāi)煤鎖二次充壓閥107，并且當(dāng)煤鎖/氣化爐差壓小于第二預(yù)定煤鎖/氣化爐差壓如20kPa時(shí)，關(guān)閉煤鎖二次充壓閥107，充壓過(guò)程結(jié)束。本實(shí)施方案提供了一組例如在試車過(guò)程中采用的優(yōu)選數(shù)據(jù)，采用這種方式，進(jìn)一步保證了煤鎖自動(dòng)控制程序的自動(dòng)操作。

二、煤鎖自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程（附圖1）

1、排料過(guò)程

允許條件：充壓完成，煤鎖泄壓閥105、煤鎖一次充壓閥106、煤鎖上閥102、煤鎖二次充壓閥107、煤鎖圓筒閥101關(guān)閉。

動(dòng)作：打開(kāi)下煤鎖下閥104，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。

結(jié)果：在計(jì)時(shí)時(shí)間10秒內(nèi)煤鎖下閥104開(kāi)到位，且煤鎖壓力大于3800KPa。條件滿足后進(jìn)入自動(dòng)控制第一步，畫(huà)面顯示“排料”，“充壓”顯示復(fù)位。當(dāng)煤鎖溫度大于60度時(shí)（在本實(shí)施例中，當(dāng)小于等于60度時(shí)，證明煤鎖殼體內(nèi)有煤），提示：1#煤鎖殼體103空，同時(shí)進(jìn)入泄壓申請(qǐng)隊(duì)列。

失敗：煤鎖下閥104未開(kāi)或煤鎖壓力小于3800KPa，則停止程控程序并報(bào)警“煤鎖禁止啟動(dòng)”。

排料過(guò)程中，要求煤鎖下閥104點(diǎn)動(dòng)。

2、點(diǎn)動(dòng)關(guān)閉煤鎖下閥104

允許條件：泄壓隊(duì)列發(fā)出允許。

動(dòng)作：自動(dòng)情況下，按照設(shè)定次數(shù)點(diǎn)動(dòng)關(guān)閉煤鎖下閥104。半自動(dòng)下，運(yùn)行人員手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)關(guān)閉煤鎖下閥104。閥門故障后，跳出程控。

泄壓過(guò)程

3、泄壓過(guò)程

允許條件：當(dāng)煤鎖上閥102、煤鎖下閥104，煤鎖一次充壓閥106、煤鎖二次充壓閥107全部處于關(guān)位。

動(dòng)作：開(kāi)煤鎖泄壓閥105，煤鎖泄壓閥105打開(kāi)后，開(kāi)始煤鎖程控總時(shí)間計(jì)時(shí)和煤鎖裝填計(jì)時(shí)。

泄壓期間進(jìn)行煤鎖下閥小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)，在規(guī)定時(shí)間（5秒）內(nèi)煤鎖與氣化爐差壓大于150KPa，煤鎖下閥小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)通過(guò)，繼續(xù)泄壓至煤鎖壓力小于3000KPa時(shí)，關(guān)閉煤鎖泄壓閥105。

煤鎖泄壓閥105關(guān)閉后，開(kāi)始煤鎖下閥大差壓泄漏實(shí)驗(yàn)，若在5秒內(nèi)煤鎖壓力小于3100KPa，煤鎖泄壓閥105繼續(xù)泄壓，當(dāng)煤鎖壓力小于2KPa（可能卸不掉）時(shí)，關(guān)閉煤鎖泄壓閥105。泄壓過(guò)程結(jié)束。停止泄壓隊(duì)列。

失?。?/p>

若5秒到達(dá)時(shí)，壓差未大于150Kpa，則判定煤鎖下閥小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)失敗，則發(fā)出報(bào)警，并關(guān)閉煤鎖下閥104，停止自動(dòng)控制程序。

若5秒內(nèi)壓力大于3100Kpa，則認(rèn)為大差壓泄漏實(shí)驗(yàn)失敗，發(fā)出報(bào)警，并停止自動(dòng)控制。

4、進(jìn)料過(guò)程

允許條件：煤鎖泄壓閥105，煤鎖一次充壓閥106，煤鎖二次充壓閥107，煤鎖下閥104全部在關(guān)位。

動(dòng)作：開(kāi)煤鎖上閥102，煤鎖上閥102開(kāi)到位后，開(kāi)煤鎖圓筒閥101，煤鎖圓筒閥101開(kāi)到位后同時(shí)開(kāi)始進(jìn)料計(jì)時(shí)，煤倉(cāng)400內(nèi)煤加入到煤鎖內(nèi)腔108內(nèi)。

進(jìn)料時(shí)間到達(dá)140秒或煤鎖料位高時(shí)，關(guān)閉煤鎖圓筒閥101，煤鎖圓筒閥101關(guān)閉后，提示“煤鎖滿”，同時(shí)進(jìn)入申請(qǐng)充壓隊(duì)列。

失?。?/p>

若在進(jìn)料過(guò)程中給煤流量低，則停止自動(dòng)控制，發(fā)出“煤倉(cāng)堵塞”報(bào)警。（取消）

此時(shí)，若煤鎖裝填時(shí)間計(jì)時(shí)器大于330秒，則判斷為煤鎖進(jìn)料故障，發(fā)出報(bào)警，停止自動(dòng)控制，否則繼續(xù)進(jìn)行程控。在此，煤鎖裝填時(shí)間是指煤鎖機(jī)構(gòu)100泄完壓后，打開(kāi)煤鎖圓筒閥101開(kāi)始至煤鎖機(jī)構(gòu)100裝滿為止的時(shí)間。

5、點(diǎn)動(dòng)關(guān)閉煤鎖上閥102

允許條件：充壓隊(duì)列允許

動(dòng)作： 在全自動(dòng)方式下，煤鎖上閥102自動(dòng)關(guān)閉設(shè)定次數(shù)。

在半自動(dòng)方式下，操作員手動(dòng)關(guān)閉煤鎖上閥102數(shù)次，確認(rèn)關(guān)閉后，點(diǎn)擊“繼續(xù)”，再次進(jìn)入程控。

6、充壓過(guò)程

允許條件：煤鎖上閥102，煤鎖二次充壓閥107，煤鎖泄壓閥105，煤鎖下閥104處于關(guān)位

第一次充壓動(dòng)作：打開(kāi)煤鎖一次充壓閥106開(kāi)始充壓。煤鎖一次充壓閥106打開(kāi)后，對(duì)煤鎖上閥102進(jìn)行小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)，并開(kāi)始充壓計(jì)時(shí)，畫(huà)面顯示“充壓”步驟。在5秒內(nèi)煤鎖壓力大于200KPa，小差壓實(shí)驗(yàn)通過(guò)。

繼續(xù)充壓至煤鎖壓力大于1000KPa時(shí)，關(guān)閉煤鎖一次充壓閥106。

失敗：到達(dá)5秒后煤鎖壓力小于200KPa，煤鎖上閥小差壓泄漏實(shí)驗(yàn)失敗，則發(fā)出報(bào)警，關(guān)閉煤鎖一次充壓閥106，同時(shí)停止自動(dòng)控制。

第二次充壓動(dòng)作：關(guān)閉煤鎖一次充壓閥106關(guān)閉后，開(kāi)始煤鎖上閥大差壓泄漏實(shí)驗(yàn)，在5秒內(nèi)煤鎖壓力大于900KPa，則煤鎖上閥大差壓實(shí)驗(yàn)通過(guò)，打開(kāi)煤鎖一次充壓閥106繼續(xù)充壓，當(dāng)煤鎖填充煤氣差壓小于100KPa時(shí)，關(guān)閉煤鎖一次充壓閥106，退出充壓隊(duì)列。

失?。喝舸蟛顗盒孤?shí)驗(yàn)失敗，則發(fā)出報(bào)警，停止自動(dòng)控制。

平衡充壓允許：煤鎖一次充壓閥106，煤鎖泄壓閥105，煤鎖上閥102，煤鎖下閥104全部處于關(guān)位

動(dòng)作：開(kāi)煤鎖二次充壓閥107。當(dāng)煤鎖/氣化爐差壓小于1KPa時(shí)，關(guān)閉煤鎖二次充壓閥107。

確認(rèn)煤鎖二次充壓閥107，煤鎖泄壓閥105，煤鎖上閥102，煤鎖下閥104全部處于關(guān)位后，打開(kāi)煤鎖下閥104，若在10秒內(nèi)煤鎖下閥104開(kāi)到位，說(shuō)明煤鎖下閥104打開(kāi)正常。這一次煤鎖裝填程控結(jié)束，自動(dòng)回到排料過(guò)程，開(kāi)始下一次裝填循環(huán)。

此時(shí)，若煤鎖程控總時(shí)間計(jì)時(shí)超過(guò)480秒或充壓時(shí)間計(jì)時(shí)超過(guò)150秒，則發(fā)出報(bào)警“煤鎖裝填總循環(huán)故障”或“煤鎖充壓故障”，停止自動(dòng)控制。

結(jié)束語(yǔ)

終上所述，4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，完全實(shí)現(xiàn)了內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣公司4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動(dòng)加煤，大大提高了4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動(dòng)控制水平，對(duì)國(guó)內(nèi)乃至世界4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動(dòng)控制技術(shù)的推廣和應(yīng)用起到了示范作用，必將對(duì)國(guó)內(nèi)乃至世界4.0MPa碎煤加壓氣化項(xiàng)目，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和更多的社會(huì)效益。

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