華能天津IGCC電廠250MW機(jī)組的化工島包括空分系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、脫硫及硫回收系統(tǒng)。氣化系統(tǒng)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(tǒng)。氣化爐為二段式氣化爐,機(jī)組DCS采用美國霍尼韋爾公司制造的PKSDCS。
煤粉輸送系統(tǒng)采用獨(dú)立的3個(gè)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(jù)設(shè)計(jì)煤種,A、B管線提供50%氣化爐生產(chǎn)能力的設(shè)計(jì)煤種,C管線提供15%氣化爐生產(chǎn)能力的設(shè)計(jì)煤種。煤粉輸送系統(tǒng)的相關(guān)控制包括順序控制、復(fù)雜控制、簡單控制和聯(lián)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(tǒng)主要設(shè)備有粉煤布袋過濾器、粉煤儲罐、放料罐和給料罐,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。
干煤粉加壓輸送過程由順序給料控制程序?qū)崿F(xiàn),分別對應(yīng)A、B、C管線。正常運(yùn)行時(shí),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(jù)煤燒嘴對煤粉的需求量自動調(diào)節(jié)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(gè)步序,每一步序包括執(zhí)行條件和動作指令,在啟動給料控制程序前,需確認(rèn)放料罐已在高壓滿罐狀態(tài)后,進(jìn)行如下的控制:
?。?)隨著給料罐連續(xù)將煤粉送至煤燒嘴,其料位不斷下降,當(dāng)料位降低到設(shè)定值以下時(shí),開啟放料罐底部閥門向給料罐輸送物料,同時(shí)啟動放料計(jì)時(shí)器。
(2)如在計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)放料罐放空,通過關(guān)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(gè)步序進(jìn)行,前2個(gè)步序通過限流孔板和切斷閥將氮?dú)馔ㄟ^煤粉過濾器排入大氣,第3個(gè)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。
?。?)開啟煤粉儲罐底部閥門,煤粉依靠重力流入放料罐。
?。?)當(dāng)放料罐料位達(dá)到設(shè)定值后,關(guān)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?dú)忾y對放料罐進(jìn)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。
?。?)磨煤和干燥子系統(tǒng)連續(xù)為煤粉儲罐輸送物料。
1.2除橋程序
在放料計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)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(tǒng)將自動啟動除橋程序。開啟放料罐底部至管道吹掃器的氮?dú)忾y和至布風(fēng)器的氮?dú)忾y,同時(shí)啟動除橋計(jì)時(shí)器,在除橋期間關(guān)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(jié)束后關(guān)閉氮?dú)忾y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(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束前,若放料罐清空則重新進(jìn)入順序控制程序,否則將進(jìn)入除橋程序。控制程序允許進(jìn)行2次除橋過程,在2個(gè)除橋程序運(yùn)轉(zhuǎn)周期結(jié)束后,放料罐依然未被清空,則停止程序并發(fā)出聲音報(bào)警。此時(shí),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(fù)雜控制
2.1給料罐通氣椎氮?dú)饬髁靠刂?br />
在給料罐底部設(shè)置了通氣椎,通過氮?dú)饪刂崎y向通氣椎充氮,以保證給料罐出口煤粉流量的穩(wěn)定。正常情況下高壓氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥由流量控制,當(dāng)通氣錐管道堵塞或其它原因造成通氣椎兩側(cè)壓差增大時(shí),為了保證通氣椎不破裂損壞,控制系統(tǒng)切至壓差控制。給料罐通氣錐氮?dú)饬髁靠刂埔妶D2。
2.2給料罐壓力控制
給料罐設(shè)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(huán)管線循環(huán)回送至輸送系統(tǒng),此時(shí)采用壓力控制方式。當(dāng)起動煤燒嘴點(diǎn)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(shè)定值范圍內(nèi)。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?dú)獬鋲?,一部分氮?dú)馔ㄟ^底部的通氣椎直接進(jìn)入罐中,為了保護(hù)通氣椎的通氣板,在氮?dú)饧訅汗芫€上設(shè)置了壓差控制閥。在充壓或者除橋期間,壓差控制閥控制進(jìn)入通氣椎的氮?dú)鈮毫头帕瞎揄敳繅翰?。該控制只接收順控控制程序啟動和停止指令?br />
在連通放料罐與給料罐之間的平衡管線前,通過調(diào)節(jié)放料罐至粉煤過濾器的排放量,實(shí)現(xiàn)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(lián)鎖控制
若煤粉儲罐料位高度達(dá)到允許的zui高料位時(shí),通過聯(lián)鎖控制停止磨煤和干燥子系統(tǒng)。氣化爐開、停車期間,煤粉通過氣化爐煤燒嘴入口的循環(huán)管線回到煤粉儲罐。
在輸送系統(tǒng)中存在2個(gè)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(jù)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(tǒng)之間隔離,即放料罐填料期間處于低壓狀態(tài),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(tài),所有通向粉煤儲罐及煤粉過濾器的閥門閉鎖操作。