全自動加煤控制技術在4.0Mpa碎煤加壓氣化爐上的應用

摘要：將煤鎖自動化控制技術引入碎煤加壓氣化爐設備控制中，不僅可以大大提高氣化爐煤鎖自動化控制的先進程度，減少人員操作，降低勞動成本，還可防止由于操作人員誤操作，導致停爐或事故發生，在氣化爐的安全穩定運行上也起到了非常重要的作用。本文重點介紹了內蒙古大唐果國際克什克騰煤制天然氣公司4.0Mp碎煤氣化爐煤鎖全自動化控制的方法和實際運行過程。

關鍵詞：氣化爐;煤鎖;自動化控制技術

引言：隨著我國民用及工業用天然氣需求量逐年增加，為了滿足國內日益增長的天然氣使用需求，我國逐漸發展了許多的4.0MPa碎煤加壓氣化大型煤制天然氣項目。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備多，為了提高4.0MPa碎煤加壓氣化大型氣化裝置自動化水平，減少氣化爐煤鎖操作人員數量降低人力資源成本，防止由于誤操作給生產帶來的安全隱患，為此，經過攻關，全自動加煤控制技術在內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司4.0Mp碎煤加壓氣化爐上得到了成功應用，實現了氣化爐自動加煤，進行穩定連續大規模氣化生產。

一、煤鎖自動控制方法（見圖1）

煤鎖機構100可通過包括依次循環進行的排料、泄壓、進料和充壓過程的方法來控制的。

1、排料過程。煤鎖機構100的所有閥中僅打開煤鎖下閥104且同時開始計時，確保煤鎖下閥104在第一煤鎖預定時間如10秒內開到位且確保煤鎖壓力大于第一預定煤鎖壓力如3800kPa;當煤鎖溫度大于第一煤鎖預定溫度如60度時，關閉煤鎖下閥104，排料過程結束，記錄排料時間。優選地，當煤鎖溫度大于60度時，點動關閉煤鎖下閥104。

2、泄壓過程。煤鎖機構100的所有閥中僅打開煤鎖泄壓閥105，并進行煤鎖上閥小差壓泄漏實驗，即確保在煤鎖泄壓閥105打開后的第二煤鎖預定時間如5秒內煤鎖與氣化爐差壓大于第一煤鎖/氣化爐預定差壓如150kPa;該小差壓泄漏實驗通過后繼續泄壓至煤鎖壓力小于第二預定煤鎖壓力如3000kPa，隨后關閉煤鎖泄壓閥105;在煤鎖泄壓閥105關閉后開始進行煤鎖下閥大差壓泄漏實驗，即確保在煤鎖泄壓閥105關閉后的第三煤鎖預定時間如5秒內煤鎖壓力小于第三預定煤鎖壓力如3100kPa;該大差壓泄漏實驗通過后打開煤鎖泄壓閥105繼續泄壓，直到煤鎖壓力小于第四預定煤鎖壓力如2kPa時關閉煤鎖泄壓閥105，泄壓過程結束，記錄泄壓時間。在這里，泄壓時間是指從泄壓開始到泄壓結束所用的總時間，即從泄壓開始時開始計時直到煤鎖壓力小于2kPa并關閉煤鎖泄壓閥105時計時結束。

3、進料過程。煤鎖機構100的所有閥中僅打開煤鎖上閥102直到開到位，隨后打開煤鎖圓筒閥101直到開到位，同時開始進料計時，當進料時間到達預定進料時間如140秒或煤鎖料位達到預定高料位時，關閉煤鎖圓筒閥101;隨后點動關閉煤鎖上閥102，記錄進料時間。優選地，確保裝填時間小于預定裝填時間如330秒。其中，煤鎖機構100的裝填時間是指煤鎖泄完壓后，打開煤鎖圓筒閥開始至煤鎖機構100裝滿為止的時間。

4、充壓過程。煤鎖機構100的所有閥中僅打開煤鎖一次充壓閥106，并且進行煤鎖上閥小差壓泄漏實驗，即確保在煤鎖一次充壓閥106打開后的第四煤鎖預定時間如5秒內煤鎖壓力大于第五預定煤鎖壓力如200kPa，同時開始充壓計時;在煤鎖上閥小差壓泄漏實驗通過后，繼續充壓至煤鎖壓力大于第六預定煤鎖壓力如1000kPa，然后關閉煤鎖一次充壓閥106;接下來進行煤鎖上閥大差壓泄漏實驗，即確保在煤鎖一次充壓閥106關閉后第五煤鎖預定時間如5秒內煤鎖壓力大于第七預定煤鎖壓力如900kPa;在煤鎖上閥大差壓泄漏實驗通過后，打開煤鎖一次充壓閥106繼續充壓，并且當煤鎖/氣化爐差壓（即一次沖壓煤氣總管壓力與煤鎖壓力之差）小于第一預定煤鎖/氣化爐差壓如100kPa時，關閉煤鎖一次充壓閥106;隨后打開煤鎖二次充壓閥107，并且當煤鎖/氣化爐差壓小于第二預定煤鎖/氣化爐差壓如20kPa時，關閉煤鎖二次充壓閥107，充壓過程結束。本實施方案提供了一組例如在試車過程中采用的優選數據，采用這種方式，進一步保證了煤鎖自動控制程序的自動操作。

二、煤鎖自動控制技術實際運行過程（附圖1）

1、排料過程

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關閉。

動作：打開下煤鎖下閥104，同時啟動計時器。

結果：在計時時間10秒內煤鎖下閥104開到位，且煤鎖壓力大于3800KPa。條件滿足后進入自動控制第一步，畫面顯示“排料”，“充壓”顯示復位。當煤鎖溫度大于60度時（在本實施例中，當小于等于60度時，證明煤鎖殼體內有煤），提示：1#煤鎖殼體103空，同時進入泄壓申請隊列。

失?。好烘i下閥104未開或煤鎖壓力小于3800KPa，則停止程控程序并報警“煤鎖禁止啟動”。

排料過程中，要求煤鎖下閥104點動。

2、點動關閉煤鎖下閥104

允許條件：泄壓隊列發出允許。

動作：自動情況下，按照設定次數點動關閉煤鎖下閥104。半自動下，運行人員手動點動關閉煤鎖下閥104。閥門故障后，跳出程控。

泄壓過程

3、泄壓過程

允許條件：當煤鎖上閥102、煤鎖下閥104，煤鎖一次充壓閥106、煤鎖二次充壓閥107全部處于關位。

動作：開煤鎖泄壓閥105，煤鎖泄壓閥105打開后，開始煤鎖程控總時間計時和煤鎖裝填計時。

泄壓期間進行煤鎖下閥小差壓泄漏實驗，在規定時間（5秒）內煤鎖與氣化爐差壓大于150KPa，煤鎖下閥小差壓泄漏實驗通過，繼續泄壓至煤鎖壓力小于3000KPa時，關閉煤鎖泄壓閥105。

煤鎖泄壓閥105關閉后，開始煤鎖下閥大差壓泄漏實驗，若在5秒內煤鎖壓力小于3100KPa，煤鎖泄壓閥105繼續泄壓，當煤鎖壓力小于2KPa（可能卸不掉）時，關閉煤鎖泄壓閥105。泄壓過程結束。停止泄壓隊列。

失?。?/p>

若5秒到達時，壓差未大于150Kpa，則判定煤鎖下閥小差壓泄漏實驗失敗，則發出報警，并關閉煤鎖下閥104，停止自動控制程序。

若5秒內壓力大于3100Kpa，則認為大差壓泄漏實驗失敗，發出報警，并停止自動控制。

4、進料過程

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全部在關位。

動作：開煤鎖上閥102，煤鎖上閥102開到位后，開煤鎖圓筒閥101，煤鎖圓筒閥101開到位后同時開始進料計時，煤倉400內煤加入到煤鎖內腔108內。

進料時間到達140秒或煤鎖料位高時，關閉煤鎖圓筒閥101，煤鎖圓筒閥101關閉后，提示“煤鎖滿”，同時進入申請充壓隊列。

失?。?/p>

若在進料過程中給煤流量低，則停止自動控制，發出“煤倉堵塞”報警。（取消）

此時，若煤鎖裝填時間計時器大于330秒，則判斷為煤鎖進料故障，發出報警，停止自動控制，否則繼續進行程控。在此，煤鎖裝填時間是指煤鎖機構100泄完壓后，打開煤鎖圓筒閥101開始至煤鎖機構100裝滿為止的時間。

5、點動關閉煤鎖上閥102

允許條件：充壓隊列允許

動作： 在全自動方式下，煤鎖上閥102自動關閉設定次數。

在半自動方式下，操作員手動關閉煤鎖上閥102數次，確認關閉后，點擊“繼續”，再次進入程控。

6、充壓過程

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處于關位

第一次充壓動作：打開煤鎖一次充壓閥106開始充壓。煤鎖一次充壓閥106打開后，對煤鎖上閥102進行小差壓泄漏實驗，并開始充壓計時，畫面顯示“充壓”步驟。在5秒內煤鎖壓力大于200KPa，小差壓實驗通過。

繼續充壓至煤鎖壓力大于1000KPa時，關閉煤鎖一次充壓閥106。

失?。旱竭_5秒后煤鎖壓力小于200KPa，煤鎖上閥小差壓泄漏實驗失敗，則發出報警，關閉煤鎖一次充壓閥106，同時停止自動控制。

第二次充壓動作：關閉煤鎖一次充壓閥106關閉后，開始煤鎖上閥大差壓泄漏實驗，在5秒內煤鎖壓力大于900KPa，則煤鎖上閥大差壓實驗通過，打開煤鎖一次充壓閥106繼續充壓，當煤鎖填充煤氣差壓小于100KPa時，關閉煤鎖一次充壓閥106，退出充壓隊列。

失?。喝舸蟛顗盒孤嶒炇?，則發出報警，停止自動控制。

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全部處于關位

動作：開煤鎖二次充壓閥107。當煤鎖/氣化爐差壓小于1KPa時，關閉煤鎖二次充壓閥107。

確認煤鎖二次充壓閥107，煤鎖泄壓閥105，煤鎖上閥102，煤鎖下閥104全部處于關位后，打開煤鎖下閥104，若在10秒內煤鎖下閥104開到位，說明煤鎖下閥104打開正常。這一次煤鎖裝填程控結束，自動回到排料過程，開始下一次裝填循環。

此時，若煤鎖程控總時間計時超過480秒或充壓時間計時超過150秒，則發出報警“煤鎖裝填總循環故障”或“煤鎖充壓故障”，停止自動控制。

結束語

終上所述，4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動化控制技術的應用，完全實現了內蒙古大唐國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加煤，大大提高了4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動控制水平，對國內乃至世界4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動控制技術的推廣和應用起到了示范作用，必將對國內乃至世界4.0MPa碎煤加壓氣化項目，創造更高的經濟價值和更多的社會效益。

參考文獻：

[1]賀永德. 現代煤化工技術手冊[M]. 北京：化學工業出版社2010.397-438

[2]宋宏斌. 煤加壓氣化設備[P]. 中國. 發明專利. ZL 2015 1 0958513.8 ，2020.06.12