CN102722164A

CN102722164A - 一种用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统

Info

Publication number: CN102722164A
Application number: CN2012102141503A
Authority: CN
Inventors: 何勇; 于万纪
Original assignee: ZHEJIANG YIYANG ENERGY TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: Changzhi City Yiyang Energy Technology Co Ltd; Zhejiang Yiyang Energy Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: CN202732012U; CN202690117U; CN102722164B; CN202735797U; CN102733872A

Abstract

本发明提供一种用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统，所述分散控制系统包括数据采集装置、自动调节装置、辅机程控装置和锅炉安全监视装置，所述分散控制系统对锅炉、汽轮发电机组、乏风氧化装置进行集中控制并设立在一个控制室内，采用了集中控制的方式，以微处理器为基础，解决了分散的控制室不易于管理，维护成本过高的问题。

Description

一种用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统

技术领域

本发明涉及发电控制领域，更具体地说，涉及一种用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统。

背景技术

瓦斯是煤炭开采过程中伴生的一种可燃气体，主要是空气与CH₄的混合物，具有爆炸的危险。煤矿风排瓦斯中CH₄含量极低，CH₄体积分数一般为0.10%－0.75%，通常将其称为“乏风”。虽然风排瓦斯中CH₄含量极低，但是总量巨大，我国煤矿排放的甲烷有80%是通过乏风排出的。由于乏风的甲烷含量低于0.75%，如果进行分离提纯，耗能要远远超过所提取的甲烷能量，这种浓度的甲烷也不能直接燃烧，所以长期以来只能空排。

我国每年通过乏风排入大气的甲烷在200亿立方米，若将其中的30%加以利用，相当于每年可增加约730万吨标煤。此外，甲烷对温室效应的“贡献”是二氧化碳的21.5倍，利用的甲烷相当于每年可减少8000万吨二氧化碳排放。因此，对煤矿乏风资源的有效利用是能源节约和资源综合利用的重要途径，也是应对气候变化和温室气体减排的重要手段。

如果将乏风中的CH₄进行分离提纯，耗能要远远超过所提取的CH₄能量，很不经济。这种浓度的瓦斯也不能直接燃烧，所以长期以来只能向空气中排放。据统计，我国每年通过乏风排入大气中的CH₄相当于1500－2000万吨原油或2000－3000多万吨煤炭。“乏风”的利用曾是世界性难题。由于浓度低，利用技术难度大，这些甲烷长期以来只能被全部排到大气中，造成巨大的温室气体污染。

近年来，随着国际社会应对气候变化步伐的加快，以及我国节能减排力度的不断加大，乏风的利用处理技术正在得到越来越广泛的应用。低浓度瓦斯发电技术的推广，不仅能提高经济效益，也有助于增加煤炭生产过程中的安全系数。

高温空气燃烧技术是20世纪90年代发展起来的一种新型燃烧技术，其采用高效蜂窝蓄热体最大限度地回收高温烟气中的热量，并将燃烧空气加热到1000度以上，使之进入燃烧室与燃料掺混后形成高温燃烧。其中，乏风氧化装置应用高温条件下低浓度甲烷氧化技术原理，利用煤矿瓦斯中的甲烷进行氧化释放的热能，制取过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电，蒸汽余热则可供煤矿职工洗澡、矿区冬季采暖、北方煤矿进风口空气预热、矿井采掘面制冷等，实现热、电、冷联产。此外，该装置也可处理垃圾填埋场排出的甲烷废气以及其它挥发性有机化合物。

自从1975年honeywell推出分散控制系统T分散控制系统-1000以来，分散控制系统被逐渐应用到电力工业中，在过程控制方面提高了系统的可靠性和可控性，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机控制系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等技术，分散控制系统可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。

分散控制系统具有高可靠性，由于分散控制系统将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。

分散控制系统采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。

按照传统的思路，较为分散的控制室不易于管理，有些控制室运行人员工作量太少，总体人员偏多，在各个控制系统中采用不同的硬件和软件，给备品备件管理、人员培训以及维护等造成了一定的难度，因此，需要一种采用集中控制的方式，在控制策略上精心研究，使得复杂工艺简单化，才能提高自动化程度。

在用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统中，对于锅炉、汽轮发电机组和乏风氧化装置共同设立一个控制室，采用以微处理器为基础的分散控制系统，采用了集中控制的方式，提高了生产效率。

发明内容

为了解决分散的控制室不易于管理，维护成本过高的问题，本发明提供一种用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统，分散控制系统包括数据采集装置、自动调节装置、辅机程控装置和锅炉安全监视装置，其中：

分散控制系统对锅炉、汽轮发电机组、乏风氧化装置进行集中控制，分散控制系统设立在一个控制室内；

数据采集装置用于对机组的主、辅机设备进行采集处理、监视、报警显示和记录；自动调节装置用于对乏风浓度的自动调节，当煤矿乏风氧化发电机组发生异常情况时，自动调节装置能够实现自动停机停炉；辅机程控装置的控制水平为子组级，即实现对辅机系统的程序控制；锅炉安全监视装置具有停炉保护功能，即，当出现锅炉内主汽压力过高、汽包水位过高或过低、锅炉压力过高、引风机全停时，锅炉安全监视装置启动停炉保护功能，停止锅炉的工作，以保护锅炉的安全。

数据采集装置能够实现显示热力系统的工况、打印制表、监视报警、性能计算、历史数据的检索和存储。

优选的是，所述显示热力系统的工况，包括对所有模拟量、开关量及二次参数单点显示、成组相识的相关显示、棒图显示、报警显示、工艺流程图显示、趋势显示、机组启停画面显示、操作指导显示、控制回路各种状态显示及机组模拟操作站显示。

优选的是，所述打印制表，包括成组打印、报警及参数复限打印、事件打印、事故追忆打印、定时制表。

优选的是，所述监视报警，包括连续监视输入的模拟量、开关量、二次参数。

优选的是，所述性能计算的计算内容包括机炉效率、机组热耗率、厂用电率。

优选的是，所述历史数据的检索和存储，用于当所述分散控制系统发生故障时，靠具有重要参数的常规仪表来进行监视，其中，所述常规仪表的重要参数包括：汽包水位、压力、汽包压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度、凝汽器真空、除氧器水位、除氧器压力、润滑油压。

优选的是，所述自动调节装置能够实现对负压的自动调节、对汽包水位的自动调节、对过热蒸汽温度的自动调节、对除氧器压力的自动调节、对除氧器水位的自动调节、对凝汽器水位的自动调节。

优选的是，所述对负压的自动调节通过控制引风机挡板的开度来实现。

优选的是，所述对汽包水位的自动调节通过给水阀控制给水量。

优选的是，所述对过热蒸汽温度的自动调节通过改变喷水调节阀开度来维持所述过热器出口蒸汽温度到设定的温度值。

优选的是，所述辅机程控装置对于不参加所述程序控制但需要在所述控制室内操作的辅机和阀门只设驱动级逻辑控制。

优选的是，所述辅机程控装置的控制范围包括对风机类子组、泵类子组、加热器类子组进行控制。

优选的是，所述风机类子组包括风机电动机、出入口挡板阀门、润滑油泵电动机。

优选的是，所述泵类子组包括泵的电动机、出入口阀门、再循环门、润滑油泵。

优选的是，所述加热器类子组包括加热器及其出入口阀门、旁路阀、抽汽逆止阀、疏水阀和事故放水阀、疏水泵。

优选的是，所述锅炉安全监视装置还能够实现抽汽防逆流保护、加热器水位高保护、除氧器水位高保护、除氧器水位低保护的功能。

优选的是，所述分散控制系统还具有报警功能，能够对重要的热工参数偏离正常值、主要控制系统电源消失、热工保护与重要的联锁动作、重要对象的状态异常、单独控制系统的故障设置报警信号。

附图说明

为了使本发明便于理解，现在结合附图描述本发明的具体实施。

图1显示了煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统示意图。

具体实施方式

本发明提供一种用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统，分散控制系统对于锅炉、汽轮发电机组和乏风氧化装置进行集中控制。分散控制系统设立在一个控制室内，在控制室的控制台上布置显示器、操作键盘，运行人员能在控制室内通过显示器和操作键盘为监视中心，实现对分散控系统的启动、停止和正常运行。

本发明提供的分散控制系统，包括数据采集装置、自动调节装置、辅机程控装置和锅炉安全监视装置。

分散控制系统中的所述数据采集装置，用来对机组的主、辅机设备及其系统的各种信息进行采集处理、监视、报警显示和记录。所述数据采集装置的主要功能有：对热力系统工况的显示、打印制表、监视报警、性能计算、历史数据的检索和存储。

其中，对热力系统工况显示的功能，包括对所有模拟量、开关量及二次参数单点显示、成组相识的相关显示、棒图显示、报警显示、工艺流程图显示、趋势显示、机组启停画面显示、操作指导显示、控制回路各种状态显示及机组模拟操作站显示等。

打印制表的功能，包括成组打印、报警及参数复限打印、事件打印、事故追忆打印、定时制表等。

监视报警功能，是指连续监视输入的模拟量、开关量、二次参数和系统各组成部分。一旦异常，发出报警信号。并具有多级和可变报警限值、单点和成组报警闭锁、报警一览表。

性能计算功能，可在线提供机组的各种性能指标，用以调整运行方式和改进操作，达到提高机组运行经济学和节能的目的。计算内容包括：机炉效率、机组热耗率、厂用电率等。

常规仪表系统是指当分散型系统通讯总线故障或操作员站全部故障时，靠少量重要参数的常规仪表来进行监视。配合后备手动操作设备实现安全停机。所设置的常规仪表项目有：汽包水位、压力、汽包压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度、凝汽器真空、除氧器水位、除氧器压力、润滑油压。

分散控制系统中的自动调节装置，乏风最低浓度以上范围的自动调节。当机组异常情况时，自动调节装置能自动进行停机等有关操作，以确保机组的安全。自动调节装置还能够对负压进行自动调节、对汽包水位进行自动调节、对过热蒸汽温度进行自动调节、对除氧器压力进行自动调节、对除氧器水位进行自动调节、对凝汽器水位进行自动调节。

其中，对负压进行自动调节是通过控制引风机挡板的开度来实现。给水调节是采用三冲量给水自动调节系统，由给水阀控制给水量。过热蒸汽温度自动调节是采用直接喷水调节方式，通过改变喷水调节阀开度来维持过热器出口蒸汽温度为设定值。

同时，为了提高自动调节装置的可靠性，对汽包水位、负压、主汽压力等重要参数的测量信号采用三取二或二取一的冗余配置。

分散控制系统包括所述辅机程控装置，辅机程控装置以子组级控制水平为主。即实现一个辅机系统内相关设备的程序控制。对于不参加程序控制但需要在操作台上操作的辅机及阀门，也纳入辅机程控装置，只设驱动级逻辑控制。

辅机程控装置采用分级分层结构，以实用、安全和独立、完整为原则，达到简化操作手段，减轻劳动强度，避免误操作和缩小控制盘台监视面的目的。

辅机程控装置控制的范围包括辅机电动机、阀门或挡板，主要对风机类子组、泵类子组、加热器类子组进行控制，其中风机类子组包括风机电动机、出入口挡板阀门、润滑油泵电动机等。泵类子组包括泵的电动机、出入口阀门、再循环门、润滑油泵等。加热器类子组包括加热器及其出入口阀门、旁路阀、抽汽逆止阀、疏水阀和事故放水阀、疏水泵等。

分散控制系统包括所述锅炉安全监视装置，锅炉安全监视装置具有停炉保护功能，当锅炉内主汽压力过高、汽包水位过高或过低、锅炉压力过高或引风机全停的状况出现时，安全监视装置将启动停炉保护功能，停止的工作，以保护锅炉的安全。此外，所述锅炉安全监视装置还具有抽汽防逆流保护、加热器水位高保护、除氧器水位高保护和除氧器水位低保护的功能。

此外，分散控制系统还具有报警功能，对下述内容设置报警信号：重要的热工参数偏离正常值、主要控制系统电源消失、热工保护与重要的联锁动作、重要对象的状态异常、单独控制系统的故障。

需要说明的是，本发明用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统的技术方案包括上述各部分之间的任意组合。

尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本发明，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本发明的范围。以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims

1.一种用于煤矿乏风氧化发电机组的分散控制系统，所述分散控制系统包括数据采集装置、自动调节装置、辅机程控装置和锅炉安全监视装置，其特征在于，

所述分散控制系统设立在一个控制室内，用于对锅炉、汽轮发电机组、乏风氧化装置进行集中控制；

所述数据采集装置用于对机组的主、辅机设备进行采集处理、监视、报警显示和记录；

所述自动调节装置用于对在锅炉最低稳定燃烧负荷以上范围的自动调节，当所述煤矿乏风氧化发电机组发生异常情况时，所述自动调节装置能够实现自动停机停炉；

所述辅机程控装置的控制水平为子组级，即实现对所述辅机系统的程序控制；

所述锅炉安全监视装置具有停炉保护功能，即，当出现所述锅炉内主汽压力过高、汽包水位过高或过低、所述锅炉压力过高、引风机全停时，所述锅炉安全监视装置启动停炉保护功能，停止所述锅炉的工作，以保护所述锅炉的安全。

2.一种如权利要求1所述的分散控制系统，其中，所述数据采集装置能够实现显示热力系统的工况、打印制表、监视报警、性能计算、历史数据的检索和存储。

3.一种如权利要求2所述的分散控制系统，其中，所述显示热力系统的工况，包括对所有模拟量、开关量及二次参数单点显示、成组相识的相关显示、棒图显示、报警显示、工艺流程图显示、趋势显示、机组启停画面显示、操作指导显示、控制回路各种状态显示及机组模拟操作站显示。

4.一种如权利要求2所述的分散控制系统，其中，所述打印制表，包括成组打印、报警及参数复限打印、事件打印、事故追忆打印、定时制表。

5.一种如权利要求2所述的分散控制系统，其中，所述监视报警，包括连续监视输入的模拟量、开关量、二次参数。

6.一种如权利要求2所述的分散控制系统，其中，所述性能计算的计算内容包括机炉效率、机组热耗率、厂用电率。

7.一种如权利要求2所述的分散控制系统，其中，所述历史数据的检索和存储，用于当所述分散控制系统发生故障时，靠具有重要参数的常规仪表来进行监视，其中，所述常规仪表的重要参数包括：汽包水位、压力、汽包压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度、凝汽器真空、除氧器水位、除氧器压力、润滑油压。

8.一种如权利要求1所述的分散控制系统，其中，所述自动调节装置能够实现对负压的自动调节、对汽包水位的自动调节、对过热蒸汽温度的自动调节、对除氧器压力的自动调节、对除氧器水位的自动调节、对凝汽器水位的自动调节。

9.一种如权利要求8所述的分散控制系统，其中，所述对负压的自动调节通过控制引风机挡板的开度来实现。

10.一种如权利要求8所述的分散控制系统，其中，所述对汽包水位的自动调节通过给水阀控制给水量。