阅读说明：本技术 多通道水煤浆烧嘴控制系统 (Multi-channel coal water slurry burner control system ) 是由 聂旺华 张强 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多通道水煤浆烧嘴控制系统,涉及水煤气制备技术领域。本发明包括煤浆流量求和器、煤浆负荷与流量分配控制模块、氧煤比控制模块、中心氧比例控制模块以及与水煤浆气化炉上的多通道烧嘴相连接的第一煤浆流量控制回路、第二煤浆流量控制回路、主氧流量控制回路和中心氧流量控制回路。本发明将水煤浆烧嘴的单一煤浆通道分为两股或多股,通过氧煤比控制模块实现氧煤比控制及约束,将氧气与煤浆的比值即氧煤比和气化炉反应温度控制在合理范围,控制通道烧嘴煤浆流量的分配、中心氧比例按成设定比例跟踪总氧变化和氧煤比控制及约束,改善了水煤浆烧嘴的雾化效果。(The invention discloses a multi-channel coal water slurry burner control system, and relates to the technical field of water gas preparation. The system comprises a coal slurry flow summator, a coal slurry load and flow distribution control module, an oxygen-coal ratio control module, a central oxygen proportion control module, a first coal slurry flow control loop, a second coal slurry flow control loop, a main oxygen flow control loop and a central oxygen flow control loop, wherein the first coal slurry flow control loop, the second coal slurry flow control loop, the main oxygen flow control loop and the central oxygen flow control loop are connected with a multi-channel burner on a coal water slurry gasification furnace. The single coal slurry channel of the coal water slurry burner is divided into two or more streams, the oxygen-coal ratio control and restriction are realized through the oxygen-coal ratio control module, the ratio of oxygen to coal slurry, namely the oxygen-coal ratio and the gasification furnace reaction temperature, is controlled within a reasonable range, the distribution of the coal slurry flow of the burner of the channel and the central oxygen ratio are controlled according to a set proportion to track the total oxygen change and the oxygen-coal ratio control and restriction, and the atomization effect of the coal water slurry burner is improved.)

多通道水煤浆烧嘴控制系统

技术领域

本发明属于水煤气制备技术领域，特别是涉及一种多通道水煤浆烧嘴控制系统。

背景技术

迄今为止，单喷嘴顶喷水煤浆气化炉所使用的烧嘴均为三通道烧嘴，其中包含一个煤浆通道和两个氧气通道(中心氧和外环氧通道)，该种烧嘴和气化炉系统的氧煤比和气化炉反应温度、通道烧嘴煤浆流量的分配、中心氧比例按成设定比例跟踪总氧变化和氧煤比控制及约束、水煤浆烧嘴的雾化效果较差。

相应地，三通道烧嘴的控制系统包含：氧煤比控制模块、煤浆流量控制回路、主氧气控制回路和中心氧控制回路。随着气化炉规模的增加，烧嘴的处理量也随着增加，给水煤浆烧嘴的雾化带来了困难，限制了单喷嘴顶喷水煤浆气化炉进一步的发展和气化性能的优化，水煤浆烧嘴的雾化效果较差，因此，针对以上问题，提供一种多通道水煤浆烧嘴控制系统具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道水煤浆烧嘴控制系统，将水煤浆烧嘴的单一煤浆通道分为两股或多股，将较厚的单一煤浆液膜分为较薄的一层或多层，有效的控制煤浆液膜的厚度，将煤浆流量按设定的比例调节并输送至相应的煤浆通道中，通过氧煤比控制模块实现氧煤比控制及约束，将氧气与煤浆的比值即氧煤比和气化炉反应温度控制在合理范围，控制通道烧嘴煤浆流量的分配、中心氧比例按成设定比例跟踪总氧变化和氧煤比控制及约束，改善了水煤浆烧嘴的雾化效果。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种多通道水煤浆烧嘴控制系统，包括煤浆流量求和器、煤浆负荷与流量分配控制模块、氧煤比控制模块、中心氧比例控制模块、第一煤浆流量控制回路、第二煤浆流量控制回路、主氧流量控制回路和中心氧流量控制回路；

所述第一煤浆流量控制回路、第二煤浆流量控制回路、主氧流量控制回路和中心氧流量控制回路分别与水煤浆气化炉上的多通道烧嘴相连接。

所述煤浆流量求和器分别接收来自第一煤浆流量控制回路、第二煤浆流量控制回路上的第一煤浆中值选择器和第二煤浆中值选择器的输出信号，并将所述煤浆流量求和器的求和计算结果送至氧煤比控制模块。

进一步地，所述煤浆负荷与流量分配模块包括：气化炉煤浆负荷设定器、煤浆流量分配比例设定器、第一乘法器、第二乘法器、减法器、第一比值限幅器、负荷限幅器；所述第一乘法器和第二乘法器的输出信号端分别与第一煤浆进料泵的第一煤浆流量控制回路以及第二煤浆进料泵的第二煤浆流量控制回路相连接。

进一步地，所述氧煤比控制模块包括：氧煤比设定器、第二比值限幅器、氧煤比调节器、第一除法器、第二除法器、第一交叉限幅模块、第二交叉限幅模块；所述氧煤比控制模块连接来自煤浆流量求和器、煤浆负荷与流量分配控制模块和氧气流量控制回路乘法器的信号、第三乘法器；

所述第一交叉限幅模块包括第一高选器、第一低选器、第四乘法器；所述第二交叉限幅模块包括第二低选器、第二高选器、第五乘法器；

所述的第三乘法器的数据输出端与主氧流量控制回路的第一流量调节器相连,所述第一除法器的数据输出端经第二交叉限幅模块与煤浆负荷与流量分配控制模块相连接。

进一步地，所述中心氧比例控制模块包括：比值设定器、限幅器、第六乘法器；所述中心氧比例控制模块连接氧气流量控制回路乘法器的信号，所述氧气流量控制回路乘法器的数据输出端与中心氧流量控制回路的第二流量调节器相连。

进一步地，所述第一煤浆流量控制回路包括：第三流量调节器、第一煤浆中值选择器、第一煤浆流量计、第二煤浆流量计、第三煤浆流量计、第一煤浆进料泵转速调节器、第一煤浆进料泵转速仪；

其中，所述第一煤浆中值选择器连接来自第一煤浆流量计、第二煤浆流量计、第三煤浆流量计的信号，所述第一煤浆进料泵转速仪将第一煤浆进料泵的转速信号经第一转速流量转换器、第一选择器依次连接至第一煤浆中值选择器，所述第一煤浆中值选择器的数据输出端与第一煤浆流量控制回路的第三流量调节器相连接；

所述第一煤浆流量控制回路的第三流量调节器的输出端与第一煤浆进料泵转速调节器相连接；所述第一煤浆流量控制回路与水煤浆气化炉的多通道烧嘴中的一个煤浆通道相连接。

进一步地，所述第二煤浆流量控制回路包括：第四流量调节器、第二煤浆中值选择器、第四煤浆流量计、第五煤浆流量计、第六煤浆流量计、第二煤浆进料泵转速调节器、第二煤浆进料泵转速测量仪；

其中，所述第二煤浆中值选择器连接来自第四煤浆流量计、第五煤浆流量计、第六煤浆流量计的信号，所述第二煤浆进料泵转速测量仪将第二煤浆进料泵的转速信号经第二转速流量转换器、第二选择器依次连接至第二煤浆中值选择器，所述第二煤浆中值选择器的数据输出端与第二煤浆流量控制回路的第四流量调节器相连接；

所述第二煤浆流量控制回路的第四流量调节器的输出端与第二煤浆进料泵转速调节器相连接；所述第二煤浆流量控制回路与水煤浆气化炉的多通道烧嘴中的一个煤浆通道相连接。

进一步地，所述主氧流量控制回路包括：第一流量调节器、氧气流量中值选择器、氧气流量温压补偿器、第一氧气流量计、第二氧气流量计、第三氧气流量计、氧气温度计、氧气压力表、氧气纯度设定器、氧气纯度限幅器、氧气流量控制回路乘法器、氧气流量调节阀；

其中，所述氧气流量中值选择器连接来自第一氧气流量计、第二氧气流量计、第三氧气流量计的信号，输出信号送至氧气流量温压补偿器，所述氧气流量温压补偿器分别与氧气温度计、氧气压力表、氧气流量中值选择器相连接；所述氧气流量温压补偿器将数据输出送至氧气流量控制回路乘法器与氧气纯度设定器进行乘法运算，所述氧气流量控制回路乘法器将运算结果送至主氧流量控制回路的第一流量调节器、中心氧比例控制模块；所述主氧流量控制回路与水煤浆气化炉的多通道烧嘴中的一个煤浆通道相连接。

进一步地，所述中心氧流量控制回路包括：中心氧流量计、第五流量调节器、中心氧流量调节阀，所述第五流量调节器接收来自中心氧比例控制模块的信号；所述中心氧流量控制回路与水煤浆气化炉的多通道烧嘴中的一个煤浆通道相连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明将水煤浆烧嘴的单一煤浆通道分为两股或多股，将较厚的单一煤浆液膜分为较薄的一层或多层，有效的控制煤浆液膜的厚度，将煤浆流量按设定的比例调节并输送至相应的煤浆通道中，通过氧煤比控制模块实现氧煤比控制及约束，将氧气与煤浆的比值即氧煤比和气化炉反应温度控制在合理范围，控制通道烧嘴煤浆流量的分配、中心氧比例按成设定比例跟踪总氧变化和氧煤比控制及约束，改善了水煤浆烧嘴的雾化效果。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的多通道烧嘴控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施示例提供的多通道烧嘴控制系统中，各个控制模块及控制回路的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

01-第一煤浆进料泵，101-第一煤浆流量控制回路，001-煤浆流量求和器，102-第一煤浆中值选择器，103-第一煤浆进料泵转速调节器，104-第一煤浆进料泵转速仪，105-第一转速流量转换器，106-第一选择器，110-第一煤浆流量计，111-第二煤浆流量计，112-第三煤浆流量计，02-第二煤浆进料泵，002-煤浆负荷与流量分配模块，21-气化炉煤浆负荷设定器，22-煤浆流量分配比例设定器，23-第一乘法器，24-第二乘法器，25-减法器，26-第一比值限幅器，27-负荷限幅器，201-第二煤浆流量控制回路，202-第二煤浆中值选择器，203-第二煤浆进料泵转速调节器，204-第二煤浆进料泵转速测量仪，205-第二转速流量转换器，206-第二选择器，210-第四煤浆流量计，211-第五煤浆流量计，212-第六煤浆流量计，003-氧煤比控制模块，03-水煤浆气化炉，31-氧煤比设定器，32-第二比值限幅器，33-氧煤比调节器，34-第一除法器，35-第二除法器，36-第一交叉限幅模块，36-1-第一高选器，36-2-第一低选器，36-3-第四乘法器，37-第二交叉限幅模块，37-1-第二低选器，37-2-第二高选器，37-3-第五乘法器，38-第三乘法器，301-主氧流量控制回路，302-氧气流量中值选择器，303-氧气流量温压补偿器，304-氧气纯度设定器，305-氧气纯度限幅器，306-氧气流量控制回路乘法器，310-第一氧气流量计，311-第二氧气流量计，312-第三氧气流量计，313-氧气温度计，314-氧气压力表，04-氧气流量调节阀，004-中心氧比例控制模块，401-中心氧流量控制回路，410-中心氧流量计，41-比值设定器，42-限幅器，43-第六乘法器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“输出信号端”、“数据输出端”、“通道”、“连接”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-2所示，本发明的一种多通道水煤浆烧嘴控制系统，包括包括煤浆流量求和器001、煤浆负荷与流量分配控制模块002、氧煤比控制模块003、中心氧比例控制模块004、第一煤浆流量控制回路101、第二煤浆流量控制回路201、主氧流量控制回路301和中心氧流量控制回路401；

第一煤浆流量控制回路101、第二煤浆流量控制回路201、主氧流量控制回路301和中心氧流量控制回路401分别与水煤浆气化炉03上的多通道烧嘴相连接。

煤浆流量求和器001分别接收来自第一煤浆流量控制回路101、第二煤浆流量控制回路201上的第一煤浆中值选择器102和第二煤浆中值选择器202的输出信号，对两股煤浆流量求和，并将煤浆流量求和器001的求和计算结果送至氧煤比控制模块003；

煤浆流量求和器001分别接收第一煤浆流量控制回路101、第二煤浆流量控制回路201的煤浆流量信号并求和，其输出数据分别送至煤浆负荷与流量分配模块002和氧煤比控制模块003；煤浆负荷与流量分配模块002分别接收来自煤浆流量求和器001和煤浆负荷与流量分配模块002的信号，其输出数据送至煤浆流量求和器001和第二煤浆流量控制回路201上。氧煤比控制模块003分别接收来自煤浆流量求和器001和主氧流量控制回路301的信号，其输出数据分别送至第二煤浆中值选择器202和主氧流量控制回路301。中心氧比例控制模块004接收来自主氧流量控制回路301的信号，其数据结果输出至中心氧流量控制回路401。

其中，煤浆负荷与流量分配模块002包括：气化炉煤浆负荷设定器21、煤浆流量分配比例设定器22、第一乘法器23、第二乘法器24、减法器25、第一比值限幅器26、负荷限幅器27；第一乘法器23和第二乘法器24的输出信号端分别与第一煤浆进料泵01的第一煤浆流量控制回路101以及第二煤浆进料泵02的第二煤浆流量控制回路201相连接；

煤浆负荷与流量分配模块002负责控制气化炉总煤浆负荷的设定并将煤浆按设定比例分配至第一煤浆流量控制回路101和第二煤浆流量控制回路201；煤浆负荷与流量分配模块002包括对煤浆负荷控制和流量分配设定，煤浆负荷控制即通过气化炉煤浆负荷设定器21设定气化炉总的煤浆负荷，流量分配设定通过煤浆流量分配比例设定器22设定两股煤浆的比例，即控制水煤浆气化炉03的多通道烧嘴煤浆的液膜厚度，以调节烧嘴的雾化性能和气化性能。

其中，氧煤比控制模块003包括：氧煤比设定器31、第二比值限幅器32、氧煤比调节器33、第一除法器34、第二除法器35、第一交叉限幅模块36、第二交叉限幅模块37；氧煤比控制模块003连接来自煤浆流量求和器001、煤浆负荷与流量分配控制模块002和氧气流量控制回路乘法器306的信号、第三乘法器38；氧煤比控制模块003负责气化炉的氧煤比设定/控制及约束，中心氧比例控制模块004负责中心氧流量对总氧流量的跟踪控制；

第一交叉限幅模块36包括第一高选器36-1、第一低选器36-2、第四乘法器36-3；第二交叉限幅模块37包括第二低选器37-1、第二高选器37-2、第五乘法器37-3；

第三乘法器38的数据输出端与主氧流量控制回路301的第一流量调节器相连,第一除法器34的数据输出端经第二交叉限幅模块37与煤浆负荷与流量分配控制模块002相连接；

氧煤比控制模块003用于氧煤比控制、氧煤比约束、计算煤浆流量控制目标、计算氧气流量控制目标；氧煤比控制即通过氧煤比设定器31设定氧煤比调节器33的设定值，第二除法器35计算总氧流量和总煤浆流量比值作为氧煤比调节器33的测量值；氧煤比约束即通过第一交叉限幅模块36以及第二交叉限幅模块37完成氧气流量与煤浆流量的交叉限幅，以保证：在煤浆负荷增加时，先增加煤浆后增加氧气；在煤浆负荷降低时先减少氧气后减少煤浆，有效的避免了气化炉过氧，进而避免了气化炉停车或超温，保证水煤浆气化炉03的安全运行；计算煤浆流量控制目标即通过氧煤比调节器33输出与第一除法器34运算后送至煤浆负荷与比例分配模块作为气化炉煤浆的操作目标值；计算氧气流量控制目标即通过氧煤比调节器33输出与第三乘法器38运算后送至氧气控制回路作为气化炉氧气的操作目标值。

其中，中心氧比例控制模块004包括：比值设定器41、限幅器42、第六乘法器43；中心氧比例控制模块004连接氧气流量控制回路乘法器306的信号，氧气流量控制回路乘法器306的数据输出端与中心氧流量控制回路401的第二流量调节器相连；

中心氧比例设定器41设定中心氧的操作比例，经第六乘法器43与主要流量进行运算与为中心氧流量控制回路形成串级。使中心氧比例在氧气流量变化时跟踪主氧的流量变化，保证中心氧比例稳定，有效降低了操作员的操作频率。

其中，第一煤浆流量控制回路101包括：第三流量调节器、第一煤浆中值选择器102、第一煤浆流量计110、第二煤浆流量计111、第三煤浆流量计112)、第一煤浆进料泵转速调节器103、第一煤浆进料泵转速仪104；来自第一煤浆流量控制回路101中三取中第一煤浆中值选择器102的煤浆流量与来自第二煤浆流量控制回路201中三取中第二煤浆中值选择器202的煤浆流量相加，其目的是控制气化炉的总体负荷及氧煤比；其中，第一煤浆进料泵01通过变频器控制；

其中，第一煤浆中值选择器102连接来自第一煤浆流量计110、第二煤浆流量计111、第三煤浆流量计112的信号，第一煤浆进料泵转速仪104将第一煤浆进料泵01的转速信号经第一转速流量转换器105、第一选择器106依次连接至第一煤浆中值选择器102，第一煤浆中值选择器102的数据输出端与第一煤浆流量控制回路101的第三流量调节器相连接；

第一煤浆流量控制回路101的第三流量调节器的输出端与第一煤浆进料泵转速调节器103相连接；第一煤浆流量控制回路101与水煤浆气化炉03的多通道烧嘴中的一个煤浆通道相连接。

其中，第二煤浆流量控制回路201包括：第四流量调节器、第二煤浆中值选择器202、第四煤浆流量计210、第五煤浆流量计211、第六煤浆流量计212、第二煤浆进料泵转速调节器103、第二煤浆进料泵转速测量仪204；其中，第二煤浆进料泵02通过变频器控制；

其中，第二煤浆中值选择器202连接来自第四煤浆流量计210、第五煤浆流量计211、第六煤浆流量计212的信号，第二煤浆进料泵转速测量仪204将第二煤浆进料泵02的转速信号经第二转速流量转换器205、第二选择器206依次连接至第二煤浆中值选择器202，第二煤浆中值选择器202的数据输出端与第二煤浆流量控制回路201的第四流量调节器相连接；

第二煤浆流量控制回路201的第四流量调节器的输出端与第二煤浆进料泵转速调节器203相连接；第二煤浆流量控制回路201与水煤浆气化炉03的多通道烧嘴中的一个煤浆通道相连接。

其中，主氧流量控制回路301包括：第一流量调节器、氧气流量中值选择器302、氧气流量温压补偿器303、第一氧气流量计310、第二氧气流量计311、第三氧气流量计312、氧气温度计313、氧气压力表314、氧气纯度设定器304、氧气纯度限幅器305、氧气流量控制回路乘法器306、氧气流量调节阀04；

其中，氧气流量中值选择器302连接来自第一氧气流量计310、第二氧气流量计311、第三氧气流量计312的信号，输出信号送至氧气流量温压补偿器303，氧气流量温压补偿器303分别与氧气温度计313、氧气压力表314、氧气流量中值选择器302相连接；氧气流量温压补偿器303将数据输出送至氧气流量控制回路乘法器306与氧气纯度设定器304进行乘法运算，氧气流量控制回路乘法器306将运算结果送至主氧流量控制回路301的第一流量调节器、中心氧比例控制模块004；主氧流量控制回路301与水煤浆气化炉03的多通道烧嘴中的一个煤浆通道相连接。

其中，中心氧流量控制回路401包括：中心氧流量计410、第五流量调节器、中心氧流量调节阀05，第五流量调节器接收来自中心氧比例控制模块004的信号；中心氧流量控制回路401与水煤浆气化炉03的多通道烧嘴中的一个煤浆通道相连接。

本发明通过将较厚的单一煤浆液膜分为较薄的一层或多层，有效的控制煤浆液膜的厚度，将煤浆流量按设定的比例调节并输送至相应的煤浆通道中，通过氧煤比控制模块实现氧煤比控制及约束，将氧气与煤浆的比值即氧煤比和气化炉反应温度控制在合理范围，控制通道烧嘴煤浆流量的分配、中心氧比例按成设定比例跟踪总氧变化和氧煤比控制及约束，改善了水煤浆烧嘴的雾化效。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。