摘要：將煤鎖自動化控制技術(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(dǎo)致停爐或事故發(fā)生，在氣化爐的安全穩(wěn)定運行上也起到了非常重要的作用。本文重點介紹了內(nèi)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(guān)鍵詞：氣化爐;煤鎖;自動化控制技術(shù)

引言：隨著我國民用及工業(yè)用天然氣需求量逐年增加，為了滿足國內(nèi)日益增長的天然氣使用需求，我國逐漸發(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)帶來的安全隱患，為此，經(jīng)過攻關(guān)，全自動加煤控制技術(shù)在內(nèi)蒙古大唐國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，實現(xiàn)了氣化爐自動加煤，進行穩(wěn)定連續(xù)大規(guī)模氣化生產(chǎn)。

一、煤鎖自動控制方法（見圖1）

煤鎖機構(gòu)100可通過包括依次循環(huán)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(gòu)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(yù)定時間如10秒內(nèi)開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，關(guān)閉煤鎖下閥104，排料過程結(jié)束，記錄排料時間。優(yōu)選地，當(dāng)煤鎖溫度大于60度時，點動關(guān)閉煤鎖下閥104。

2、泄壓過程。煤鎖機構(gòu)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(yù)定時間如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;該小差壓泄漏實驗通過后繼續(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(guān)閉后的第三煤鎖預(yù)定時間如5秒內(nèi)煤鎖壓力小于第三預(yù)定煤鎖壓力如3100kPa;該大差壓泄漏實驗通過后打開煤鎖泄壓閥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時關(guān)閉煤鎖泄壓閥105，泄壓過程結(jié)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(jié)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(guān)閉煤鎖泄壓閥105時計時結(jié)束。

3、進料過程。煤鎖機構(gòu)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(dāng)進料時間到達預(yù)定進料時間如140秒或煤鎖料位達到預(yù)定高料位時，關(guān)閉煤鎖圓筒閥101;隨后點動關(guān)閉煤鎖上閥102，記錄進料時間。優(yōu)選地，確保裝填時間小于預(yù)定裝填時間如330秒。其中，煤鎖機構(gòu)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(gòu)100裝滿為止的時間。

4、充壓過程。煤鎖機構(gòu)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(yù)定時間如5秒內(nèi)煤鎖壓力大于第五預(yù)定煤鎖壓力如200kPa，同時開始充壓計時;在煤鎖上閥小差壓泄漏實驗通過后，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(guān)閉后第五煤鎖預(yù)定時間如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驗通過后，打開煤鎖一次充壓閥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，關(guān)閉煤鎖一次充壓閥106;隨后打開煤鎖二次充壓閥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，關(guān)閉煤鎖二次充壓閥107，充壓過程結(jié)束。本實施方案提供了一組例如在試車過程中采用的優(yōu)選數(shù)據(jù)，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(shù)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(guān)閉。

動作：打開下煤鎖下閥104，同時啟動計時器。

結(jié)果：在計時時間10秒內(nèi)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(fù)位。當(dāng)煤鎖溫度大于60度時（在本實施例中，當(dāng)小于等于60度時，證明煤鎖殼體內(nèi)有煤），提示：1#煤鎖殼體103空，同時進入泄壓申請隊列。

失敗：煤鎖下閥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(guān)閉煤鎖下閥104

允許條件：泄壓隊列發(fā)出允許。

動作：自動情況下，按照設(shè)定次數(shù)點動關(guān)閉煤鎖下閥104。半自動下，運行人員手動點動關(guān)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(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(guī)定時間（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驗通過，繼續(xù)泄壓至煤鎖壓力小于3000KPa時，關(guān)閉煤鎖泄壓閥105。

煤鎖泄壓閥105關(guān)閉后，開始煤鎖下閥大差壓泄漏實驗，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，關(guān)閉煤鎖泄壓閥105。泄壓過程結(jié)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(fā)出報警，并關(guān)閉煤鎖下閥104，停止自動控制程序。

若5秒內(nèi)壓力大于3100Kpa，則認為大差壓泄漏實驗失敗，發(fā)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(guān)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(nèi)煤加入到煤鎖內(nèi)腔108內(nèi)。

進料時間到達140秒或煤鎖料位高時，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(fā)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(fā)出報警，停止自動控制，否則繼續(xù)進行程控。在此，煤鎖裝填時間是指煤鎖機構(gòu)100泄完壓后，打開煤鎖圓筒閥101開始至煤鎖機構(gòu)100裝滿為止的時間。

5、點動關(guān)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(guān)閉設(shè)定次數(shù)。

在半自動方式下，操作員手動關(guān)閉煤鎖上閥102數(shù)次，確認關(guān)閉后，點擊“繼續(xù)”，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(guān)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(nèi)煤鎖壓力大于200KPa，小差壓實驗通過。

繼續(xù)充壓至煤鎖壓力大于1000KPa時，關(guān)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(fā)出報警，關(guān)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(guān)閉煤鎖一次充壓閥106關(guān)閉后，開始煤鎖上閥大差壓泄漏實驗，在5秒內(nèi)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(xù)充壓，當(dāng)煤鎖填充煤氣差壓小于100KPa時，關(guān)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(fā)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(guān)位

動作：開煤鎖二次充壓閥107。當(dāng)煤鎖/氣化爐差壓小于1KPa時，關(guān)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(guān)位后，打開煤鎖下閥104，若在10秒內(nèi)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(jié)束，自動回到排料過程，開始下一次裝填循環(huán)。

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(fā)出報警“煤鎖裝填總循環(huán)故障”或“煤鎖充壓故障”，停止自動控制。

結(jié)束語

終上所述，4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，完全實現(xiàn)了內(nèi)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(nèi)乃至世界4.0MPa碎煤加壓氣化爐煤鎖自動控制技術(shù)的推廣和應(yīng)用起到了示范作用，必將對國內(nèi)乃至世界4.0MPa碎煤加壓氣化項目，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟價值和更多的社會效益。

參考文獻：

[1]賀永德. 現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社2010.397-438

[2]宋宏斌. 煤加壓氣化設(shè)備[P]. 中國. 發(fā)明專利. ZL 2015 1 0958513.8 ，2020.06.12