氣化爐煤粉運送系統的控制策略

　　華能天津IGCC電廠250MW機組的化工島包括空分系統、氣化系統、脫硫及硫回收系統。氣化系統包括磨煤與干燥、煤粉加壓與輸送、氣化/合成氣冷卻、排渣、干法除灰、濕法洗滌、初步水處理等子系統。氣化爐為二段式氣化爐，機組DCS采用美國霍尼韋爾公司制造的PKSDCS。
　　
　　煤粉輸送系統采用獨立的3個管線，其中A、B管線分別向一段氣化爐輸送煤粉，C管線向二段氣化爐輸送煤粉。依據設計煤種，A、B管線提供50％氣化爐生產能力的設計煤種，C管線提供15％氣化爐生產能力的設計煤種。煤粉輸送系統的相關控制包括順序控制、復雜控制、簡單控制和聯鎖控制邏輯閣。
　　
　　一、順序控制
　　
　　1.1順序控制程序
　　
　　干煤粉輸送系統主要設備有粉煤布袋過濾器、粉煤儲罐、放料罐和給料罐，其系統結構見圖1。　　
　　干煤粉加壓輸送過程由順序給料控制程序實現，分別對應A、B、C管線。正常運行時，煤粉加壓輸送過程由順序給料控制程序控制，給料控制程序根據煤燒嘴對煤粉的需求量自動調節給料閥開放，以間斷的方式向給料罐輸送物料。
　　
　　順序給料控制程序具有18個步序，每一步序包括執行條件和動作指令，在啟動給料控制程序前，需確認放料罐已在高壓滿罐狀態后，進行如下的控制：
　　
　　（1）隨著給料罐連續將煤粉送至煤燒嘴，其料位不斷下降，當料位降低到設定值以下時，開啟放料罐底部閥門向給料罐輸送物料，同時啟動放料計時器。
　　
　　（2）如在計時時間內放料罐放空，通過關閉放料閥和平衡閥隔離放料罐和給料罐，然后開啟減壓閥對放料罐逐步減壓，減壓過程分3個步序進行，前2個步序通過限流孔板和切斷閥將氮氣通過煤粉過濾器排入大氣，第3個步序通過放料罐和過濾器之間的平衡閥保證放料罐和給料罐之間壓力平衡。
　　
　　（3）開啟煤粉儲罐底部閥門，煤粉依靠重力流入放料罐。
　　
　　（4）當放料罐料位達到設定值后，關閉填料閥和平衡閥隔離粉煤儲罐和放料罐。
　　
　　（5）開啟放料罐底部通氣椎和罐頂部的高壓氮氣閥對放料罐進行重新加壓，直至放料罐和給料罐壓力相同，開通放料罐和給料罐之間的壓力平衡管線使其壓力平衡。
　　
　　（6）磨煤和干燥子系統連續為煤粉儲罐輸送物料。
　　
　　1.2除橋程序
　　
　　在放料計時器計時結束后，若放料罐無法清空，則說明在放料罐與給料罐之間存在煤粉架橋，控制系統將自動啟動除橋程序。開啟放料罐底部至管道吹掃器的氮氣閥和至布風器的氮氣閥，同時啟動除橋計時器，在除橋期間關閉放料罐底部和平衡管線上的閥門隔離放料罐和給料罐，除橋過程結束后關閉氮氣閥并重新開通放料罐與給料罐之間的壓力平衡管線。在除橋計時器計時結束前，若放料罐清空則重新進入順序控制程序，否則將進入除橋程序。控制程序允許進行2次除橋過程，在2個除橋程序運轉周期結束后，放料罐依然未被清空，則停止程序并發出聲音報警。此時，操作員有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存在且無放料罐低料位信號，重新啟動除橋程序。
　　
　　二、復雜控制
　　
　　2.1給料罐通氣椎氮氣流量控制
　　
　　在給料罐底部設置了通氣椎，通過氮氣控制閥向通氣椎充氮，以保證給料罐出口煤粉流量的穩定。正常情況下高壓氮氣調節閥由流量控制，當通氣錐管道堵塞或其它原因造成通氣椎兩側壓差增大時，為了保證通氣椎不破裂損壞，控制系統切至壓差控制。給料罐通氣錐氮氣流量控制見圖2。　　
　　2.2給料罐壓力控制
　　
　　給料罐設置了壓力控制閥，采用壓力和壓差2種控制方式。在氣化爐吹掃期間，煤粉由循環管線循環回送至輸送系統，此時采用壓力控制方式。當起動煤燒嘴點燃后，為了維持給料罐和氣化爐之間的壓差，采用壓差控制方式。通過A加壓閥對給料罐加壓或通過B泄壓閥對粉煤過濾器排氮，將給料罐壓力維持在設定值范圍內。給料罐壓力控制邏輯見圖3。　　
　　三、簡單控制
　　
　　放料罐使用高壓氮氣充壓，一部分氮氣通過底部的通氣椎直接進入罐中，為了保護通氣椎的通氣板，在氮氣加壓管線上設置了壓差控制閥。在充壓或者除橋期間，壓差控制閥控制進入通氣椎的氮氣壓力和放料罐頂部壓差。該控制只接收順控控制程序啟動和停止指令。
　　
　　在連通放料罐與給料罐之間的平衡管線前，通過調節放料罐至粉煤過濾器的排放量，實現給料罐和放料罐之間的壓力平衡控制。該控制只在順序控制程序投入過程中使用。
　　
　　四、聯鎖控制
　　
　　若煤粉儲罐料位高度達到允許的zui高料位時，通過聯鎖控制停止磨煤和干燥子系統。氣化爐開、停車期間，煤粉通過氣化爐煤燒嘴入口的循環管線回到煤粉儲罐。
　　
　　在輸送系統中存在2個不同的壓力等級，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壓狀態，所有連接給料罐的閥門閉鎖操作；放料罐在放料期間處于高壓狀態，所有通向粉煤儲罐及煤粉過濾器的閥門閉鎖操作。