干粉加压煤气化磨煤系统控制回路与逻辑联锁说明.docx
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干粉加压煤气化磨煤系统控制回路与逻辑联锁说明
干粉加压煤气化磨煤系统控制回路与逻辑联锁说明
1控制系统
按照工艺要求,应该保持某些工艺参数在预定变化范围内,需要对其进行控制,则这些参数称为被控变量,被控变量是被控对象的输出,同时也是控制系统的输入。
利用执行机构去改变被控参数,克服干扰作用(偏差)的影响而具体实现控制作用的变量我们称之为操作变量。
影响一个生产过程正常操作运行的因素很多,但并非所有的影响因素都要加以控制,而要根据具体的工艺要求,在深入分析工艺过程的基础上,正确选择被控制变量。
当被控变量确定后,根据操作变量应是可控的(即工艺要求允许控制的参数)的原则、对象的控制通道特性和干扰特性(静态特性和动态特性)对控制质量的影响评估来选择主要的操作变量。
本磨煤干燥单元的操作变量主要有:
给煤量(负荷)、石灰石粉量的配比、燃料种类的选择及投入的数量(流量)、循环风量、放散(放空)风量和补充氮量、燃烧助燃空气量、稀释氮气量及磨煤机转速、旋转分离器转速等。
被控变量主要有:
煤粉细度、惰气氧含量和温度、风/煤比、风/燃比,循环风的露点(湿度)、系统压力等。
磨煤与干燥单元包含的主要自动控制系统有:
(1)煤粉细度控制系统
(2)给煤量控制系统
(3)石灰石粉配比比率控制系统
(4)磨煤机出口温度控制系统
(5)循环惰性气体流量控制系统
(6)磨煤机出口压力控制系统
(7)循环风露点控制系统
(8)循环气含氧量控制系统
(9)热风炉助燃风量调节系统
现分述如下(以A系列为例):
1.1煤粉细度
煤粉太粗影响燃烧气化效果,太细影响挟带煤粉气流特性,易导致U-1200单元煤粉架桥以及煤线运行不平稳。
SCGP工艺要求的煤粉细度应始终满足如下要求:
>90μm<10(max.)%
>5μm>90%
1.1.1、影响因素
1)循环惰性气体的流量。
2)磨煤机磨辊的压力。
3)旋转分离器的转速。
1.1.2、控制方法
在出现偏差时可以调整下列操作变量:
1)循环惰行气体流量。
2)磨辊在磨盘上加载力。
3)旋转分离器S-1102A的可调速率。
在正常运行情况下,前两个参数实际是不调整的(因在调试期已调整好)。
操作员根据煤粉细度取样分析结果,在DCS操作画面调整S-1102A的转速,来实现煤粉细度的控制要求。
S-1102A转速与煤粉细度成正比。
1.2给煤量
1.2.1、影响因素
1)原料煤的可磨系数、粒径分布、水分含量对装置出力影响较大,其中水分对热风炉的热负荷的影响更大。
2)煤的化学特性包括灰特性变化可能直接导致气化进煤量的调整,灰分变化较大时对石灰石添加量、煤粉干燥的循环风量有影响。
1.2.2、给煤量控制系统
操作员通过11HC-5141设定给煤负荷,变频控制的给煤电机将改变转速,以调整给煤量。
给煤量的变化直接影响系统循环惰气风量和石灰石添加量的变化。
操作员给定的给煤量不能超过磨煤机的允许出力,监测参数为磨煤机进出口压差11PdI-0106。
1.3石灰石粉配比率
1.3.1、影响因素
石灰石粉配比率是根据后续工艺要求而调整的,主要因素包括:
(1)煤质特性。
(2)气化室运行状态。
(3)石灰石粉特性变化。
通常石灰石特性相对稳定,但是石灰石粉的黏结性强和可磨性差,石灰石的湿度和纯度会影响输送能力以及磨的出力,同时石灰石粉的粒径也是影响磨机出力和后续工艺的,因此石灰石粉的加入和调节主要应基于后续工艺要求而调整。
1.3.2、石灰石粉量控制系统
一般情况下,手动调节很难保证精确的配比要求,因此石灰石粉量自动控制系统应保持投入。
瞬时给煤量信号将按照一定比例计算出相应的石灰石粉需求量(这个比例函数参数根据煤种的变化可调整11HC-5196)。
正常运行时,中控应将11WC-5191投“串级”,石灰石粉量跟踪称重给煤机测出的瞬时煤量,根据一定比例进行自动调节。
一般石灰石粉量与煤量的比例保持定值,只有换煤种或煤的特性(主要是灰熔点)变化时才进行适当调整。
石灰石的添加量的改变通过石灰石粉螺旋给料机X-1107A变频控制转速(11SC-5196)来实现。
1.4磨煤机出口温度
1.4.1、影响因素
以下情况可能引起磨煤机出口温度波动:
(1)热风炉燃烧不稳定或者由于燃料特性变化(包括压力、温度、成份变化和燃料切换过程)。
(2)给煤机负荷调整或故障(如断煤、堵煤等现象)。
(3)循环热风放空量变化。
(4)原料煤或石灰石湿度变化。
(5)石灰石给料系统故障。
(6)管路的漏风。
1.4.2、磨煤机出口温度控制系统
磨煤机出口温度通过调整热风炉(F-1101A)的燃料量来控制。
磨煤机出口设有三个温度监测(11TI-5114A/B/C)取平均值运算后输出用于惰性热风炉的燃料控制调节器(粗合成气为11FC-6104、柴油为11FC-6101)的给定值。
通过控制惰气热风炉的燃料调节阀(粗合成气为11FV-6104、柴油为11FV-6101)以及相应调整燃烧助燃风机(K-1101A)的出口阀(11FV-6105)完成调整燃烧过程的控制,以保证磨煤机出口温度在设定的范围(正常105℃)。
1.5循环风量
1.5.1、影响因素
以下情况会引起循环风量(惰性气体流量)的变化:
(1)瞬时给煤量变化。
(2)热风放空量变化。
(3)燃料调节系统燃料切换或波动、故障等。
(4)系统漏风。
为了有足够的风量输送煤粉和达到干燥煤粉的目的,需要对循环风量进行一定的调整。
循环风量由给煤量经风煤比曲线来确定。
1.5.2、循环风量自动控制系统
循环风量的调节通过调整循环风机(K-1102A)的转速来实现。
正常运行时,中控将11FC-0107投“串级”,其SP设定值由风煤比对应曲线自动给定,再通过循环风机转速控制器11SC-7101控制11UV-0102动作,使液力耦合器勺管伸缩,控制循环风机转速,以达到改变循环风量的目的。
循环风机(K-1102A)启动时应先关闭其入口挡板(11HV-0118),待风机启动正常后再缓慢打开。
风煤比曲线
1.6磨煤机出口压力
1.6.1、影响因素
以下情况会引起磨煤机出口压力的变化:
(1)瞬时给煤量变化。
(2)循环风放空量变化。
(3)燃料调节系统燃料切换或波动、故障等。
(4)一氧化碳、氧量调节系统失灵导致氮气进入。
磨煤机出口实际上为微负压,整个系统的压力是通过控制磨煤机出口压力来进行控制的。
1.6.2、磨煤机出口压力控制系统
磨煤机出口压力通过磨煤机出口压力控制器11PC-0109作用于循环风机出口惰气放空调节阀(11PV-0109A)和氮气补充阀(11PV-0109B)实现分程控制。
当系统压力偏高,补氮阀关闭,放空阀打开;当系统压力偏低,放空阀关闭,补氮阀打开。
1.7循环风露点
1.7.1、影响因素:
引起循环气体露点(湿度)变化的主要因素包括:
(1)环境空气的湿度(包括助燃气和密封风湿度变化导致装置循环风湿度变化)。
(2)露点分析仪、调节阀11FV-0110/0210故障。
(3)燃料成份变化引起循环风水份变化(影响较小)。
(4)循环风放散量变化。
(5)煤或石灰石湿度发生变化(影响大)。
(6)磨煤机出口温度变化(影响大)。
(7)磨煤干燥单元的负荷变化或循环风量变化。
(8)管路的漏风量。
1.7.2、循环风露点控制系统
循环风机出口设有露点监测点,经主控制器(11QC-0104)运算后输出用于控制回路的付控制器(11FC-0110)的给定值,通过调节气动调节阀(11FV-0110),加入更多的稀释氮气,以达到降低露点的目的。
1.8循环气含氧量
磨煤干燥是在严格的惰性环境下进行的,即要求系统O2含量控制在8%以下,以避免粉尘爆炸和自燃。
1.8.1、影响因素
O2含量变化主要可能由于以下因素造成:
(1)惰性调节所需的氮气量不能满足要求。
(2)热风炉出现异常或者燃烧助燃风过量。
(3)管路和设备漏风,如:
补偿器损坏造成或粉煤过滤器不严密等引起环境空气漏入装置。
(4)循环风放空量过大,引起氧含量波动。
(5)原煤仓煤柱的气密性被破坏(如搭桥引起虚假现象,导致煤仓料位过低)。
1.8.2、循环气含氧量控制系统
系统设有煤粉袋式过滤器出口氧含量分析仪11QI-0101、热风炉出口氧含量分析仪11QI-0105,当系统氧含量高于6%,主控制器11QC-0101、11QC-0105运算后输出用于控制回路的付控制器11FC-0106、11FC-0105的给定值,通过打开调节阀11FV-0106、11FV-0105,向系统补入氮气,以达到降低氧含量的目的。
1.9热风炉助燃风量调节系统
1.9.1、影响因素
1)燃料流量的变化
2)大气环境的温度、湿度的变化。
3)助燃风机、风量调节阀、风机出口放空量运行状况。
1.9.2、助燃风量调节系统
助燃风量通过比例控制器实现燃料与助燃空气的比例调节。
任意一种燃料与空气的配备都有着确定的函数关系,当选择柴油为燃料时,柴油实际流量值作为比例调节器的输入值,经过比例运算后,作为助燃风量调节器的给定值,并通过风量调节阀11FV-6104调整助燃风量;当选择粗合成气为燃料时,合成气实际流量值作为比例调节器的输入值,经过比例运算后,作为助燃风量调节器的给定值,并通过风量调节阀11FV-6104调整助燃风量;选择两种燃料混烧时,同样采用比例调节的方式控制助燃风量。
2联锁
2.1联锁系统编号:
11US-0101
1)原因侧:
称重给煤机(X-1101A)运行信号11GSH-X01A1丢失(X-1101A停车)
动作:
磨煤机(A-1101A)停车
2)原因侧:
给煤机11TSH-5145
动作:
自动打开11HV-0105,消防灭火。
3)原因侧:
旋转分离器(S-1102A)运行信号11GSH-S02A丢失(旋转分离器故障停车)
动作:
磨煤机(A-1101A)停车
4)原因侧:
11TS-HH、HHH-0104(磨煤机出口温度高)
动作:
热风炉(F-1101A)停车
磨煤机(A-1101A)停车
5)原因侧:
11TSLL-0104A/B/C(磨煤机出口温度低)
动作:
称重给煤机(X-1101A)停车
6)原因侧:
11SSL-8141(X-1105A转速低)
动作:
磨煤机(A-1101A)停车
7)原因侧:
11SSL-8141(X-1105A转速低)
动作:
螺旋输送机(X-1102B)停车
2.2联锁系统编号:
11US-0103
1)原因侧:
11WSHH-0103(碎煤仓的重量:
碎煤仓料位高)
动作:
预干燥装置停车
2)原因侧:
11WSLL-0103(碎煤仓的重量;碎煤仓料位低)
动作:
称重给煤机(X-1101A)停车
3)原因侧:
11LSH-0105/0106(袋滤器灰斗料位高)
动作:
磨煤机(A-1101A/B)停车
2.3联锁系统编号:
11US-0104
原因侧:
11SSL-8131/8132(X-1102A/B转速低)
动作:
旋转给料机(X-1105A)停车
2.4联锁系统编号:
11US-0105
原因侧:
11TSH-6101、6107、6108(热风炉膛温度检测超高)
动作:
热风炉(F-1101A)停车
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