一种氧煤比控制方法与流程

1.本发明属于控制航天粉煤加压气化炉比煤耗领域，具体涉及一种氧煤比控制方法。


背景技术：

2.氧煤比是影响航天粉煤加压气化炉加压气化过程的一个重要因素,它的合理,稳定控制直接影响着气化过程中碳的转化率,关系着工厂生产成本的高低。dcs系统利用比值控制系统中双闭环比值控制系统,按照一定的比值关系,建立起氧气流量与煤浆流量的逻辑控制过程,实现对二者的自动,稳定控制,从而满足工艺生产要求。现有氧煤比采用的是最佳有效气氧煤比控制，属于氧煤比理论控制，但氧煤比会受矿点煤源、入炉煤灰熔点、烧嘴运行周期、气化炉炉况变化等影响并不稳定，故现有氧煤比控制方式是无法对工业生产进行精确控制。


技术实现要素：

3.为了克服现有氧煤比控制方法无法对工业生产进行精确控制的缺陷，本发明提供了一种采用最经济氧煤比控制方法，利用实时监控比煤耗的运算模块并充分应用，比煤耗降低5％左右，达到无烟粉煤气化的行业领先水平的氧煤比控制方法。
4.本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：
5.一种氧煤比控制方法，包括以下步骤：通过大量采集单个气化炉氧煤比与有效气含量/比煤耗数据，建立最经济氧煤比理论；在建立最经济氧煤比理论后，但该氧煤比受矿点煤源、入炉煤灰熔点、烧嘴运行周期、气化炉炉况变化影响并不稳定，而通过核算反馈滞后性严重，因此需要建立适合工业生产的精确控制模式，使气化炉处于最经济氧煤比下运行。
6.进一步地，所述建立最经济氧煤比及印证模型的具体步骤是：在采集完单个气化炉氧煤比与有效气含量/比煤耗数据后，并对同煤源、同负荷下进行氧煤比的定量调整，每项氧煤比工况下运行时长不低于4小时，核算该工况下的有效气含量、比煤耗数据，建立数据对比分析表，由数据对比分析表得出气化运行在设计氧煤比以上，随着氧煤比的上升，有效气组分缓慢下降，比煤耗明显下降，当达到一定阈值时，有效气组分开始大幅度下降，比煤耗开始上涨，将这个临界点命名为最经济氧煤比，在得到该气化炉的最经济氧煤比后，开始在其他气化炉进行印证平行试验，通过近一个月的数据采集，发现各台气化炉上均存在上述普适规律，得到最经济氧煤比理论。
7.进一步地，所述建立适合工业生产的精确控制模式的步骤是：1)建立各煤种最经济氧煤比控制区间；2)建立粗渣形态反馈机制，实现最经济氧煤比的精确控制；3)实时监控氧煤比的运算模块；4)确立安全阈值，确保工业生产安全。
8.更进一步地，所述建立各煤种最经济氧煤比控制区间是通过采集各氧煤比工况下的入炉煤灰熔点、运行主要数据参数以及粗渣形态，经过大量的类比分析，得到了各入炉煤
灰熔点下的最经济氧煤比初步控制区间。
9.更进一步地，所述建立粗渣形态反馈机制，实现最经济氧煤比的精确控制是通过大量的运行优化调整过程中对粗渣形态的留存分析，粗渣形态在满足以下特征的情况下，则位于最经济氧煤比区间：粗渣中基本不含煤泥，粗渣沥水性好，大多呈玻璃体形态，因此，在此基础上粗渣若含煤泥量大，则需要缓慢提高氧煤比，若伴有大量拉丝，则需要缓慢降低氧煤比。
10.更进一步地，所述实时监控氧煤比的运算模块是现场操作工可以直接通过dcs操作界面上显示的实时氧煤比数据，迅速判断该套气化炉是否在最佳氧煤比控制区间内，并根据实际运行情况作出及时调整。
11.更进一步地，所述确立安全阈值是在确定最经济氧煤比控制区间后，提升氧煤比必然造成气化炉炉温升高，对气化炉内部盘管等设备造成安全隐患，因此需要设立安全运行的阈值，通过运行数据观测和各运行周期后的内部检查情况，总结出该安全阈值的确定可以通过监控气化炉主盘管密度来实现。
12.优选的，所述阈值确定为主盘管密度不低于500kg/m3。
13.本发明推翻原有的最佳有效气氧煤比控制和设计氧煤比控制，创新性地提出最经济氧煤比控制理论，采用了优化氧煤比控制方法、定时监控粗渣形态、时时核算气化炉冷煤气效率等管理方式，制定实时监控比煤耗的运算模块，实现了最经济氧煤比的精确控制，将比煤耗由620kg标准煤降至588kg标准煤的水平，比煤耗达到无烟粉煤气化的行业领先水平。
附图说明
14.下面结合附图对本发明作进一步描述，其中：
15.图1为各炉氧煤比与粗合成气有效气含量对比数据(0.77为设计氧煤比)；
16.图2为各炉氧煤比与比煤耗对比数据。
具体实施方式
17.本实施例的氧煤比控制方法，包括以下步骤：通过大量采集单个气化炉氧煤比与有效气含量/比煤耗数据，建立最经济氧煤比理论；在建立最经济氧煤比理论后，但该氧煤比受矿点煤源、入炉煤灰熔点、烧嘴运行周期、气化炉炉况变化影响并不稳定，而通过核算反馈滞后性严重，因此需要建立适合工业生产的精确控制模式，使气化炉处于最经济氧煤比下运行。
18.进一步地，所述建立最经济氧煤比及印证模型的具体步骤是：在采集完单个气化炉氧煤比与有效气含量/比煤耗数据后，并对同煤源、同负荷下进行氧煤比的定量调整，每项氧煤比工况下运行时长不低于4小时，核算该工况下的有效气含量、比煤耗数据，建立数据对比分析表，由数据对比分析表得出气化运行在设计氧煤比以上，随着氧煤比的上升，有效气组分缓慢下降，比煤耗明显下降，当达到一定阈值时，有效气组分开始大幅度下降，比煤耗开始上涨，将这个临界点命名为最经济氧煤比，在得到该气化炉的最经济氧煤比后，开始在其他气化炉进行印证平行试验，通过近一个月的数据采集，发现各台气化炉上均存在上述普适规律，得到最经济氧煤比理论。
19.进一步地，所述建立适合工业生产的精确控制模式的步骤是：1)建立各煤种最经济氧煤比控制区间；2)建立粗渣形态反馈机制，实现最经济氧煤比的精确控制；3)实时监控氧煤比的运算模块；4)确立安全阈值，确保工业生产安全。
20.更进一步地，所述建立各煤种最经济氧煤比控制区间是通过采集各氧煤比工况下的入炉煤灰熔点、运行主要数据参数以及粗渣形态，经过大量的类比分析，得到了各入炉煤灰熔点下的最经济氧煤比初步控制区间。
21.更进一步地，所述建立粗渣形态反馈机制，实现最经济氧煤比的精确控制是通过大量的运行优化调整过程中对粗渣形态的留存分析，粗渣形态在满足以下特征的情况下，则位于最经济氧煤比区间：粗渣中基本不含煤泥，粗渣沥水性好，大多呈玻璃体形态，因此，在此基础上粗渣若含煤泥量大，则需要缓慢提高氧煤比，若伴有大量拉丝，则需要缓慢降低氧煤比。
22.更进一步地，所述实时监控氧煤比的运算模块是现场操作工可以直接通过dcs操作界面上显示的实时氧煤比数据，迅速判断该套气化炉是否在最佳氧煤比控制区间内，并根据实际运行情况作出及时调整。
23.更进一步地，所述确立安全阈值是在确定最经济氧煤比控制区间后，提升氧煤比必然造成气化炉炉温升高，对气化炉内部盘管等设备造成安全隐患，因此需要设立安全运行的阈值，通过运行数据观测和各运行周期后的内部检查情况，总结出该安全阈值的确定可以通过监控气化炉主盘管密度来实现。
24.优选的，所述阈值确定为主盘管密度不低于500kg/m3。
25.本公司具体事例如下:
26.(1)通过大量数据对比分析，建立最经济氧煤比模型
27.对氧煤比与有效气含量/比煤耗建立数据对比研究，以单炉优化研究入手，对同煤源、同负荷下进行氧煤比的定量调整，每项氧煤比工况下运行时长不低于4小时，核算该工况下的有效气含量、比煤耗等数据，建立数据对比分析表。通过单炉运行优化研究发现，在设计氧煤比基础上，随着氧煤比逐步升高，有效气含量缓慢下降，但比煤耗也同步下降。并且氧煤比在0.84
‑
0.87这个区间内，有效气组分存在明显拐点，即在该氧煤比之上，有效气组分将大幅度下降，随之比煤耗也开始逐步上升。在得到单炉数据后，开始在其他气化炉进行印证平行试验，通过近一个月的数据采集，发现各台气化炉上均存在上述普适规律。
28.因此，得出一个重要结论：气化运行在设计氧煤比以上，随着氧煤比的上升，有效气组分缓慢下降，比煤耗明显下降，当达到一定阈值时，有效气组分开始大幅度下降，比煤耗开始上涨，将这个临界点命名为“最经济氧煤比”。其原理是，在达到最经济氧煤比时，煤里的碳基本被反应完全，之后再提升氧煤比时，多余的氧气会与煤气中的co和h2反应，从而导致有效气组分迅速大幅度下降。试验数据如图1、图2所示。
29.(2)建立最经济氧煤比控制模式
30.建立最经济氧煤比理论及印证模型后，需要进一步实现工业生产的精确控制，使气化炉尽可能处于最经济氧煤比下运行。但该氧煤比受矿点煤源、入炉煤灰熔点、烧嘴运行周期、气化炉炉况变化等影响并不稳定，而通过核算反馈滞后性严重，因此需要建立适合工业生产的精确控制模式。
31.1)通过数据统计建立各煤种最经济氧煤比控制区间
32.在上述实验研究过程中，同时采集了各氧煤比工况下的入炉煤灰熔点、运行主要数据参数以及粗渣形态，经过大量的类比分析，得到了各入炉煤灰熔点下的最经济氧煤比初步控制区间：
33.表1无烟煤各煤种入炉煤灰熔点下最经济氧煤比对应表
[0034][0035]
注：寺河2#井矿与成庄矿在添加助剂后入炉煤灰熔点区间差距较大。
[0036]
2)建立粗渣形态反馈机制，实现最经济氧煤比的精确控制
[0037]
通过大量的运行优化调整过程中对粗渣形态的留存分析，粗渣形态在满足以下特征的情况下，基本位于最经济氧煤比区间：
[0038]
粗渣中基本不含煤泥，粗渣沥水性好，大多呈玻璃体形态。
[0039]
因此，在此基础上粗渣若含煤泥量大，则需要缓慢提高氧煤比，若伴有大量拉丝，则需要缓慢降低氧煤比。
[0040]
3)根据上述氧煤比计算方式建立实时监控氧煤比的运算模块
[0041]
现场操作工可以直接通过dcs操作界面上显示的实时氧煤比数据，迅速判断该套气化炉是否在最佳氧煤比控制区间内，并根据实际运行情况作出及时调整。
[0042]
4)确立安全阈值，确保工业生产安全
[0043]
在上述基础上，确定最经济氧煤比控制区间后，提升氧煤比必然造成气化炉炉温升高，对气化炉内部盘管等设备造成安全隐患，因此需要设立安全运行的阈值，通过运行数据观测和各运行周期后的内部检查情况，总结出该安全阈值的确定可以通过监控气化炉主盘管密度来实现。将该阈值确定为主盘管密度不低于500kg/m3。
[0044]
(3)技术综合比较
[0045]
通过实现无烟煤最经济氧煤比控制的经济运行，气化装置的经济性得到了大幅提升，运行优化后的关键性能指标均大幅度优于设计值，千方净化气比煤耗由620kg标煤下降至588kg标煤，下降32kg标煤，下降5.16％(原料煤热值5769kcal)，与以烟煤为煤种的航天炉相比折算为标煤后基本相当。同时碳转化率高达98.6％(设计98％)，冷煤气效率81.1％(设计80％)。同时，无烟煤优化运行后还具有烟煤不具备的下列优势：
[0046]
1)反应炉温高，粗细渣比例高，达到5:1，大幅降低了航天炉细渣的回收处理难度。
[0047]
2)废水排量量低，单炉处理原料煤1500吨/天，单炉废水排放量25吨/小时；吨煤处理排放废水比达0.4，远低于烟煤的0.8
‑
1左右，且废水污染物含量少，大幅度降低污水处理压力和脱盐水补水量。