CN103838265B - 一种用于在生产合成气时控制氢气与一氧化碳比值的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制合成气中的氢气与一氧化碳比值的控制系统，它用于控制以料浆、天然气和氧气为原料生产的合成气中的氢气与一氧化碳的比值。该系统包括氢气与一氧化碳比值控制子系统、第一天然气与氧气流量比值控制子系统、料浆与氧气流量比值控制子系统和第二天然气与氧气流量比值控制子系统。该系统不仅能够根据条件变化将由天然气、料浆与氧气反应生产合成气中的氢气与一氧化碳质量比控制在工艺条件所要求的范围内，还能实现天然气或料浆单独气化或共同气化。该系统能够通过先增加燃料流量再增加氧气流量，或者先减小氧气流量再减小燃料流量的方式，实现在天然气与料浆气化过程中氧气不会过量，为生产合格的合成气提供了保障。
Description
【技术领域】
本发明属于碳氢物料气化技术领域。更具体地，本发明涉一种用于在生产合成气时控制氢气与一氧化碳比值的控制系统。
【背景技术】
煤与天然气共气化技术就是把用煤制成的料浆与天然气转化成主要成分为氢气和一氧化碳的干净合成气的技术。合成气可用于生产基本有机化工产品和精细化学品，联合循环发电和以煤为基础的多联产技术领域，同时可用于生产城市燃气以及液体燃料合成等方面。煤气化技术是实现煤洁净利用的一种技术，其中较典型的煤气化技术是湿法气流床气化技术。湿法气流床气化技术的特征是先把含有碳氢的物料破碎并与水混合制成一定浓度的料浆，然后经过气化反应把碳氢物料转化成以氢气和一氧化碳为主的合成气。用这种方法生产的合成气中的一氧化碳的含量较高，氢气与一氧化碳的比值比较低。在生产化工产品之前，需经过变换工艺把这种合成气的氢气与一氧化碳的比值调整到合适的比例。另一种生产合成气的方法是以天然气为原料，通过天然气转化工艺生产合成气。用天然气转化工艺生产的合成气的氢气与一氧化碳的比值较高，约为2～3，甚至更高。这对于某些化工生产过程来所说，合成气中的氢气含量过剩，需要后续增加氢分离装置，从而导致工艺流程延长，过程消耗增加。煤与天然气共气化技术能较好的解决上述问题。采用煤与天然气共气化技术生产的合成气中的氢气与一氧化碳的比值可以根据后续化工过程的需要而调整，以便满足后续化工过程的要求。这样不仅简化了工艺流程而且提高了能源的利用率。
煤与天然气共气化技术的特征是先把煤制成一定浓度的料浆，料浆与天然气再通过各自的混合雾化器与气化剂分别混合而进入气化反应器。在气化反应器内，料浆、天然气与气化剂发生化学反应而生成合成气。在料浆与天然气共气化的过程中，气化反应器的操作温度为1200.0～1400.0℃，操作压力为1.0～10.0MPa，并且有氧气参加反应。当气化反应器的操作压力一定时，进入气化反应器的料浆、天然气和氧气的流量决定了气化反应器的温度、合成气的质量，并影响着料浆与天然气的转化率以及气化装置的使用寿命和安全。因此在料浆与天然气共气化的过程中必须严格控制通过各个混合雾化器进入气化反应器的物料的比例，以便生产的合成气中的氢气与一氧化碳比例能够满足后续化工过程要求。
目前，煤与天然气共气化技术是一种较新的气化技术。因此有必要研制一种有效的控制煤与天然气共气化的控制系统。这种控制系统不仅能够保证合成气中的氢气与一氧化碳的比例能够满足后续化工过程的要求，而且还要保证控制过程可靠安全。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种用于在生产合成气时控制氢气与一氧化碳比值的控制系统。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种用于在生产合成气时控制氢气与一氧化碳比值的控制系统。
所述的控制系统包括下述子系统：
A、氢气与一氧化碳比值控制子系统
所述的氢气与一氧化碳比值控制子系统由热导式氢分析仪A1401、热导式氢分析仪A2402、热导式氢分析仪A3403、氢含量中值选择器404、红外线分析仪A1405、红外线分析仪A2406、红外线分析仪A3407、一氧化碳含量中值选择器408、除法器409、手动操作器410、氢气与一氧化碳比值调节器411与合成气管道420组成。
所述的氢气与一氧化碳比值控制子系统的作用是由热导式氢分析仪A1401、热导式氢分析仪A2402与热导式氢分析仪A3403测量由洗涤塔501排出的合成气中的氢气含量，经氢含量中值选择器404取中值作为所述合成气的氢气含量测量值；由红外线分析仪A1405、红外线分析仪A2406与红外线分析仪A3407测量由洗涤塔501排出的合成气中的一氧化碳含量，经一氧化碳含量中值选择器408取中值作为所述合成气的一氧化碳含量测量值；
由氢气含量测量值与一氧化碳含量测量值经除法器409计算得到一个比值作为氢气与一氧化碳比值调节器411的测量值，然后氢气与一氧化碳比值调节器411将所述测量值与手动操作器410输出的给定值进行比较，得到的偏差根据比例积分微分算法进行运算，得到的运算结果作为第一天然气与氧气流量比值控制子系统、料浆与氧气流量比值控制子系统和第二天然气与氧气流量比值控制子系统的输入值。
所述的热导式氢分析仪A1401、热导式氢分析仪A2402与热导式氢分析仪A3403是本技术领域中通常使用的氢分析仪，例如西安泰戈分析仪器有限责任公司以商品名氢分析仪销售的TG-X210氢分析仪。
所述的红外线分析仪A1405、红外线分析仪A2406与红外线分析仪A3407是本技术领域中通常使用的红外线分析仪，例如西安泰戈分析仪器有限责任公司以商品名红外线分析仪销售的TG-J216A型红外线分析仪。
所述的氢含量中值选择器404，一氧化碳含量中值选择器408，除法器409和手动操作器410，氢气与一氧化碳比值调节器411由集散控制系统中的功能块实现。
所述的集散控制系统是本技术领域中通常使用的集散控制系统，如浙江浙大中控信息技术有限公司的WebFieldJX-300XP集散控制系统等。
根据本发明，当由洗涤塔501排出的合成气中的氢气与一氧化碳的比值低于给定值时，所述的控制系统能够控制由第一混合雾化器1与第三混合雾化器3分别进入气化反应器4的天然气流量与氧气流量按比例增加；同时，所述的控制系统能够控制由第二混合雾化器2进入气化反应器4的料浆流量与氧气流量按比例减少。
根据本发明，当由洗涤塔501排出的合成气中的氢气与一氧化碳的比值高于给定值时，所述的控制系统能够控制由第一混合雾化器1与第三混合雾化器3分别进入气化反应器4的天然气流量与氧气流量按比例减少；同时，所述的控制系统能够控制由第二混合雾化器2进入气化反应器4的料浆流量与氧气流量按比例增加。
B、第一天然气与氧气流量比值控制子系统
第一天然气与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器B1101、氧气流量变送器B2102、氧气流量变送器B3103、氧气流量中值选择器B104、低值选择器B105、乘法器B106、氧气流量调节器B107、电气阀门定位器B1108、氧气流量调节阀B109、氧气管道B110、氧气切断阀B1111、氧气切断阀B2113、氧气放空阀B112、氧气止逆阀B114、天然气流量变送器B1120、天然气流量变送器B2121、天然气流量变送器B3122、天然气流量中值选择器B123、高值选择器B124、天然气流量调节器B125、电气阀门定位器B2126、天然气流量调节阀B127、天然气切断阀B129、天然气止逆阀B130与天然气管道B128组成。
第一天然气与氧气流量比值控制子系统的作用是根据氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号调节通过混合雾化器1进入气化反应器4的氧气
流量和天然气的流量，使通过混合雾化器1进入气化反应器4的氧气与天然气的比例保持在天然气气化的最佳值上。
对于第一天然气与氧气流量比值控制子系统，由氧气流量变送器B1101、氧气流量变送器B2102与氧气流量变送器B3103测量由第一混合雾化器1进入气化反应器4的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出信号输入氧气流量中值选择器B104取中值，该中值作为通过第一混合雾化器1进入气化反应器4的氧气流量测量值；
由天然气流量变送器B1120、天然气流量变送器B2121与天然气流量变送器B3122测量由第一混合雾化器1进入气化反应器4的天然气流量，将这些天然气流量变送器的输出信号输入天然气流量中值选择器B123取中值，该中值作为通过第一混合雾化器1进入气化反应器4的天然气流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号分别输入到高值选择器B124与低值选择器B105中；在高值选择器B124中，将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与氧气流量中值选择器B104的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为天然气流量调节器B125的天然气流量给定值；在低值选择器B105中，让氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与天然气流量中值选择器B123的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器B106的输入值，它将其输入值乘以氧气与天然气的质量比，得到的结果再输入氧气流量调节器B107中作为氧气流量调节器B107的氧气流量给定值；
在氧气流量调节器B107中，让所述的天然气流量给定值与所述的天然气流量测量值进行比较，并对得到的偏差根据比例积分控制算法进行运算，以修改氧气流量调节器B107的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器B1108，它把把氧气流量调节器B107输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀B109的开度，从而控制通过第一混合雾化器1进入气化反应器4的氧气流量；
在天然气流量调节器B125中，让所述的天然气流量给定值与所述的天然气流量测量值进行比较，并对得到的偏差根据比例积分控制算法进行运算，以修改天然气流量调节器B125的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器B2126，它把天然气流量调节器B125的输出信号转换成标准气信号，由标准气信号控制天然气流量调节阀B127的开度，从而控制通过第一混合雾化器1进入气化反应器4的天然气流量。
所述的氧气流量变送器B1101、氧气流量变送器B2102、氧气流量变送器B3103是本技术领域中通常使用的流量变送器，例如西安杰诺测控设备有限公司以商品名热式气体质量流量计销售的JGM系列热式气体质量流量计。
所述的电气阀门定位器B1108和电气阀门定位器B2126是本技术领域中通常使用的电气阀门定位器，例如上海晟昌自控阀门有限公司以商品名电气阀门定位器销售的ZPD-2000系列电气阀门定位器。
所述的氧气流量调节阀B109和天然气流量调节阀B127是本技术领域中通常使用的调节阀，例如上海晟昌自控阀门有限公司以商品名气动调节阀销售的ZJHM型气动薄膜调节阀。
所述的天然气流量变送器B1120、天然气流量变送器B2121、天然气流量变送器B3122是本技术领域中通常使用的流量变送器，例如西安杰诺测控设备有限公司以商品名热式气体质量流量计销售的JGM系列热式气体质量流量计。
所述的氧气流量中值选择器B104、低值选择器B105、乘法器B106、氧气流量调节器B107、天然气流量中值选择器B123、高值选择器B124和天然气流量调节器B125由集散控制系统中的功能块实现。
所述的集散控制系统是本技术领域中通常使用的集散控制系统，如浙江浙大中控信息技术有限公司的WebFieldJX-300XP集散控制系统等。
C、料浆与氧气流量比值控制子系统
料浆与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器C1220、氧气流量变送器C2221、氧气流量变送器C3222、氧气流量中值选择器C223、低值选择器C230、乘法器C231、氧气流量调节器C224、电气阀门定位器C225、氧气流量调节阀C226、氧气切断阀C1214、氧气切断阀C2217、氧气切断阀C3218、氧气止逆阀C1215、氧气止逆阀C2216、氧气放空阀C219、氧气管道C227、料浆流量变送器C1201、料浆流量变送器C2202、料浆流量变送器C3203、料浆流量中值选择器204、高值选择器C233、料浆流量调节器205、电机调速器206、调速电机207、高压料浆泵208、料浆切断阀212、料浆止逆阀213、料浆循环阀211与料浆管道210组成。
对于料浆与氧气流量比值控制子系统，由氧气流量变送器C1220、氧气流量变送器C2221与氧气流量变送器C3222测量由第二混合雾化器2进入气化反应器4的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出信号输入氧气流量中值选择器C223取中值，该中值作为通过第二混合雾化器2进入气化反应器4的氧气流量的测量值；由料浆流量变送器C1201、料浆流量变送器C2202与料浆流量变送器C3203测量由第二混合雾化器2进入气化反应器4的料浆流量，将这些料浆流量变送器的测量值输入料浆流量中值选择器204取中值，该中值作为由第二混合雾化器2进入气化反应器4的料浆流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号分别输入料浆与氧气流量比值控制子系统中的高值选择器C233与低值选择器C230；在高值选择器C233中，将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与氧气流量中值选择器C223的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为料浆流量调节器205的给定值；
在料浆流量调节器205中，让所述料浆流量给定值与所述料浆流量测量值进行比较，并对得到的偏差值按照比例积分控制算法进行运算，以修改料浆流量调节器205的输出信号；所述的输出信号输入电机调速器206，由电机调速器206调节调速电机207的转速，通过调速电机207驱动高压料浆泵208运转，从而使通过第二混合雾化器2进入气化反应器4的料浆流量随氢气与一氧化碳的比值要求而变化；
在低值选择器C230中，让氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与料浆流量中值选择器204的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器C231的输入值；乘法器C231让所述输入值乘以氧气与料浆质量比，得到的结果输入氧气流量调节器C224中作为氧气流量调节器C224的给定值；
在氧气流量调节器C224中，让所述的氧气流量测量值与乘法器C231的输出值进行比较，并对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，把计算的结果输入电气阀门定位器C225，它把氧气流量调节器C224输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀C226的开度，调节通过第二混合雾化器2进入气化反应器4的氧气流量，从而使所述的氧气流量按照给定的比例随料浆流量而改变。
所述的氧气流量变送器C1220、氧气流量变送器C2221与氧气流量变送器C3222是本技术领域中通常使用的流量变送器，例如西安杰诺测控设备有限公司以商品名热式气体质量流量计销售的JGM系列热式气体质量流量计。
所述的料浆流量变送器C1201、料浆流量变送器C2202与料浆流量变送器C3203是本技术领域中通常使用的流量变送器，例如ABB公司的电磁流量计或上海横河电机有限公司生产的ADMAGAE系列电磁流量计。
所述的电气阀门定位器C225是本技术领域中通常使用的电气阀门定位器，例如上海晟昌自控阀门有限公司以商品名电气阀门定位器销售的ZPD-2000系列电气阀门定位器。
所述的电机调速器206是本技术领域中通常使用的变频调速器，例如瑞典依而通公司的EmotronVFX系列变频调速器
所述调速电机207是本技术领域中通常使用的调速电机，例如上海富田电机制造有限公司的IAG系列变频调速电机。
所述高压料浆泵208是本技术领域中通常使用的活塞隔膜泵，例如上海慧商工程设备有限公司的活塞隔膜泵。
所述的氧气切断阀C1214、氧气切断阀C2217、氧气切断阀C3218是本技术领域中通常使用的切断阀，例如上海美卓自动化公司的切断阀。
所述的氧气止逆阀C1215、氧气止逆阀C2216是本技术领域中通常使用的止逆阀，例如上海美卓自动化公司的止逆阀。
所述的料浆循环阀211和料浆切断阀212是本技术领域中通常使用的切断阀，例如上海美卓自动化公司的切断阀。
所述的料浆止逆阀213是本技术领域中通常使用的止逆阀，例如上海美卓自动化公司的止逆阀。
所述的氧气流量中值选择器C223，低值选择器C230、乘法器C231，氧气流量调节器C224，料浆流量中值选择器204，高值选择器C233，料浆流量调节器205由集散控制系统中的功能块实现。
所述集散控制系统是本技术领域中通常使用的集散控制系统，如浙江浙大中控信息技术有限公司的WebFieldJX-300XP集散控制系统等。
D、第二天然气与氧气流量比值控制子系统
第二天然气与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器D1301、氧气流量变送器D2302、氧气流量变送器D3303、氧气流量中值选择器D304、低值选择器D340、乘法器D341、氧气流量调节器D305、电气阀门定位器D1306、氧气流量调节阀D307、氧气管道D308、氧气切断阀D1309、氧气切断阀D2310、氧气放空阀D312、氧气止逆阀D311、天然气流量变送器D1320、天然气流量变送器D2321、天然气流量变送器D3322、天然气流量中值选择器D323、高值选择器D330、天然气流量调节器D324、电气阀门定位器D2325、天然气流量调节阀D326、天然气管道D327、天然气切断阀D328与天然气止逆阀D329组成。
对于第二天然气与氧气流量比值控制子系统，由氧气流量变送器D1301、氧气流量变送器D2302与氧气流量变送器D3303测量由第三混合雾化器3进入气化反应器4的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出信号输入氧气流量中值选择器D304取中值，该中值作为通过第三混合雾化器3进入反应器4的氧气流量测量值；由天然气流量变送器D1320、天然气流量变送器D2321与天然气流量变送器D3322测量通过第三混合雾化器3进入气化反应器4的天然气流量，将这些天然气流量变送器的测量值输入天然气流量中值选择器D323取中值，作为经第三混合雾化器3进入气化反应器4的天然气流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器411输出信号分别输入高值选择器D330与低值选择器D340；在高值选择器D330中，将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与氧气流量中值选择器D304的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为天然气流量调节器D324的给定值；在低值选择器D340中，将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与天然气流量中值选择器D323的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器D341的输入值，它将所述输入值乘以氧气与天然气的质量比，得到的结果输入氧气流量调节器D305作为氧气流量的给定值。
所述的氧气流量给定值与所述的氧气流量测量值在氧气流量调节器D305中进行比较，对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，以修改氧气流量调节器D305的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器D1306，它把氧气流量调节器D305输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀D307的开度，从而控制经第三混合雾化器3进入气化反应器4的氧气流量，使所述的氧气流量按给定比例随通过第三混合雾化器3进入气化反应器4的天然气流量而变化。
在天然气流量调节器D324中，所述的天然气流量给定值与所述的天然气流量测量值进行比较，并对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，以修改天然气流量调节器D324的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器D2325，它把天然气流量调节器D324输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制天然气流量调节阀D326的开度，从而控制通过第三混合雾化器3进入气化反应器4的天然气流量。
所述的氧气流量变送器D1301、氧气流量变送器D2302、氧气流量变送器D3303是本技术领域中通常使用的流量变送器，例如西安杰诺测控设备有限公司以商品名热式气体质量流量计销售的JGM系列热式气体质量流量计。
所述的电气阀门定位器D1306和电气阀门定位器D2325是本技术领域中通常使用的电气阀门定位器，例如上海晟昌自控阀门有限公司以商品名电气阀门定位器销售的ZPD-2000系列电气阀门定位器。
所述的氧气流量调节阀D307、天然气流量调节阀D326是本技术领域中通常使用的调节阀，例如上海晟昌自控阀门有限公司以商品名气动调节阀销售的ZJHM型气动薄膜调节阀。
所述的天然气流量变送器D1320、天然气流量变送器D2321与天然气流量变送器D3322是本技术领域中通常使用的流量变送器，例如西安杰诺测控设备有限公司以商品名热式气体质量流量计销售的JGM系列热式气体质量流量计。
所述的氧气流量中值选择器D304、低值选择器D340、乘法器D341、氧气流量调节器D305、天然气流量中值选择器D323、高值选择器D330和天然气流量调节器D324由集散控制系统中的功能块实现。
所述集散控制系统是本技术领域中通常使用的集散控制系统，如浙江浙大中控信息技术有限公司的WebFieldJX-300XP集散控制系统等。
根据本发明的一种优选实施方式，在前面所描述的控制系统中，其中在第一天然气与氧气流量比值控制子系统中，使用氧气流量变送器B1101、氧气流量变送器B2102和氧气流量变送器B3103以及天然气流量变送器B1120天然气流量变送器B2121和天然气流量变送器B3122。
在料浆与氧气流量比值控制子系统中，使用氧气流量变送器C1220、氧气流量变送器C2221与气流量变送器C3222以及料浆流量变送器C1201、料浆流量变送器C2202与浆流量变送器C3203。
在第二天然气与氧气流量比值控制子系统中，使用氧气流量变送器D1301、氧气流量变送器D2302与氧气流量变送器D3303以及天然气流量变送器D1320、天然气流量变送器D2321与天然气流量变送器D3322。
本发明的控制系统具有下述特点：
本发明的控制系统实现了料浆、天然气单独气化或共同气化。当工艺过程要求的合成气中的氢气与一氧化碳的比值较低时，所述的控制系统把天然气管线上的天然气流量调节阀以及相应的氧气流量调节阀关闭，从而实现了料浆单独气化；反之，当工艺过程要求的合成气中的氢气与一氧化碳的比值较高时，所述的控制系统使高压料浆泵停止运转同时把位于料浆气化所需的氧气管线上的氧气流量调节阀关闭，从而实现了天然气的单独气化。
本发明的控制系统通过对进入气化反应器的天然气、料浆和氧气流量进行控制，能够把出洗涤塔的合成气中的氢气与一氧化碳的比例控制在所需的范围内且控制精度高。
本发明的控制系统能够保证气化反应器的安全。当气化反应器处于动态控制过程时，所述的控制系统能够先增加进入气化反应器的燃料流量，然后再增加进入气化反应器的氧气流量或者先减小进入气化反应器的氧气的流量再减小进入气化反应器的燃料流量，这样就保证了在天然气与料浆气化过程中氧气不会过量，从而能够保证气化反应器的安全。
[有益效果]
本发明的有益效果是：
1、本发明的控制系统实现了料浆、天然气单独气化或共同气化。当工艺过程要求的合成气中的氢气与一氧化碳的比值较低时，所述的控制系统把天然气管线上的天然气流量调节阀以及相应的氧气流量调节阀关闭，从而实现了料浆单独气化；反之，当工艺过程要求的合成气中的氢气与一氧化碳的比值较高时，所述的控制系统使高压料浆泵停止运转同时把位于料浆气化所需的氧气管线上的氧气流量调节阀关闭，从而实现了天然气的单独气化。
2、本发明的控制系统通过对进入气化反应器的天然气、料浆和氧气流量的控制，能够把出洗涤塔的合成气中的氢气与一氧化碳的比例控制在所需的范围内且控制精度高。
3、本发明的控制系统能够保证气化反应器的安全。当气化反应器处于动态控制过程时，所述的控制系统能够先增加进入气化反应器的燃料流量，然后再增加进入气化反应器的氧气流量或者先减小进入气化反应器的氧气的流量再减小进入气化反应器的燃料流量，这样就保证了在天然气与料浆气化过程中氧气不会过量，从而保证了气化反应器的安全。因此，本发明的有益效果是非常显著的。
【附图说明】
图1是一种用于在生产合成气时控制氢气与一氧化碳比值的控制系统示意图。
图中：
对于氢气与一氧化碳比值控制子系统：
401-热导式氢分析仪A1、402-热导式氢分析仪A2、403-热导式氢分析仪A3、404-氢含量中值选择器、405-红外线分析仪A1、406-红外线分析仪A2、407-红外线分析仪A3、408-一氧化碳含量中值选择器、409-除法器、410-手动操作器、411-氢气与一氧化碳比值调节器、420-合成气管道；
对于第一天然气与氧气流量比值控制子系统：
101--氧气流量变送器B1、102--氧气流量变送器B2、103-氧气流量变送器B3、104-氧气流量中值选择器B、105-低值选择器B、106-乘法器B、107-氧气流量调节器B、108-电气阀门定位器B1、109-氧气流量调节阀B、110-氧气管道B、111-氧气切断阀B1、112-氧气放空阀B、113-氧气切断阀B2、114-氧气止逆阀B、120-天然气流量变送器B1、121-天然气流量变送器B2、122-天然气流量变送器B3、123-天然气流量中值选择器B、124-高值选择器B、125-天然气流量调节器B、126-电气阀门定位器B2、127-天然气流量调节阀B、128-天然气管道B、129-天然气切断阀B、130-天然气止逆阀B；
对于料浆与氧气流量比值控制子系统：
220-氧气流量变送器C1、221-氧气流量变送器C2、222-氧气流量变送器C3、223-氧气流量中值选择器C、230-低值选择器C、231-乘法器C、224-氧气流量调节器C、225-电气阀门定位器C、226-氧气流量调节阀C、214-氧气切断阀C1、217-氧气切断阀C2、218-氧气切断阀C3、215-氧气止逆阀C1、216-氧气止逆阀C2、219-氧气放空阀C、227-氧气管道C、201-料浆流量变送器C1、202-料浆流量变送器C2、203-料浆流量变送器C3、204-料浆流量中值选择器、233-高值选择器C、205-料将流量调节器、206-电机调速器、207-调速电机、208-高压料浆泵、212-料浆切断阀、213-料浆止逆阀、211-料浆循环阀、210-料浆管道；
对于第二天然气与氧气流量比值控制子系统：
301-氧气流量变送器D1、302-氧气流量变送器D2、303-氧气流量变送器D3、304-氧气流量中值选择器D、340-低值选择器D、341-乘法器D、305-氧气流量调节器D、306-电气阀门定位器D1、307-氧气流量调节阀D、308-氧气管道D、309-氧气切断阀D1、310-氧气切断阀D2、312-氧气放空阀D、311-氧气止逆阀D、320-天然气流量变送器D1、321-天然气流量变送器D2、322-天然气流量变送器D3、323-天然气流量中值选择器D、330-高值选择器D、324-天然气流量调节器D、325-电气阀门定位器D2、326-天然气流量调节阀D、327-天然气管道D、328-天然气切断阀D、329-天然气止逆阀D。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：采用本发明的控制系统控制合成气生产过程
采用CN100593509C中描述的方法，以河南某种煤为原料生产合成气，其生产条件如下：氧气的体积浓度为99.6%，氧气输入气化反应器的流量为31340.00Nm3/h,氧气输入界区的压力与温度分别为8.3MPa，40℃；天然气的体积浓度为96.30%，输入气化反应器的流量为22744.40Nm3/h,天然气的压力与温度分别为8.1MPa，30℃；以干煤总重量计料浆浓度是65%，料浆输入气化反应器的流量为41849.60kg/h,压力与温度分别为7.8MPa，40℃；气化反应器操作压力6.50MPa、操作温度1350℃。采用附图1所示的控制系统控制在合成气生产中的氢气与一氧化碳比值。在附图1中，天然气与氧气分别经第一混合雾化器1和第三混合雾化器3进入气化反应器4，而料浆与氧气分别经安装在气化反应器4顶部的第二混合雾化器2进入气化反应器。在图1所示的控制系统控制下，天然气、料浆与氧气进入气化反应器4后，在操作压力6.5MPa与操作温度1350℃的条件下进行气化反应，生成的合成气经洗涤塔501洗涤后，气体中的氢气与一氧化碳的比例为1.20。
所述的控制系统包括下述子系统：
A、氢气与一氧化碳比值控制子系统
所述的氢气与一氧化碳比值控制子系统由热导式氢分析仪A1401、热导式氢分析仪A2402、热导式氢分析仪A3403、氢含量中值选择器404、红外线分析仪A1405、红外线分析仪A2406、红外线分析仪A3407、一氧化碳含量中值选择器408、除法器409、手动操作器410、氢气与一氧化碳比值调节器411与合成气管道420组成。所述的热导式氢分析仪是西安泰戈分析仪器有限责任公司以商品名氢分析仪销售的TG-X210氢分析仪。所述的红外线分析仪是西安泰戈分析仪器有限责任公司以商品名红外线分析仪销售的TG-J216A型红外线分析仪。所述的氢含量中值选择器404，一氧化碳含量中值选择器408，除法器409和手动操作器410，氢气与一氧化碳比值调节器411由集散控制系统中的功能块实现。
在本实施例中，由热导式氢分析仪A1401、热导式氢分析仪A2402与热导式氢分析仪A3403测量由洗涤塔501排出的合成气中的氢气含量，然后把这三台热导式氢分析仪的输出值输入氢含量中值选择器404，经氢含量中值选择器404取中值作为所述合成气的氢气含量测量值；由红外线分析仪A1405、红外线分析仪A2406与红外线分析仪A3407测量由洗涤塔501排出的合成气中的一氧化碳含量，然后把这三台红外线分析仪的输出值输入一氧化碳含量中值选择器408，经一氧化碳含量中值选择器408取中值作为所述合成气的一氧化碳含量测量值；
由氢气含量测量值与一氧化碳含量测量值经除法器409计算得到一个比值作为氢气与一氧化碳比值调节器411的测量值，然后氢气与一氧化碳比值调节器411将所述测量值与手动操作器410输出的给定值进行比较，得到的偏差根据比例积分微分控制算法进行运算，得到的运算结果作为第一天然气与氧气流量比值控制子系统、料浆与氧气流量比值控制子系统与第二天然气与氧气流量比值控制子系统的输入值。
B、第一天然气与氧气流量比值控制子系统
第一天然气与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器B1101、氧气流量变送器B2102、氧气流量变送器B3103、氧气流量中值选择器B104、低值选择器B105、乘法器B106、氧气流量调节器B107、电气阀门定位器B1108、氧气流量调节阀B109、氧气管道B110、氧气切断阀B1111、氧气切断阀B2113、氧气放空阀B112、氧气止逆阀B114、天然气流量变送器B1120、天然气流量变送器B2121、天然气流量变送器B3122、天然气流量中值选择器B123、高值选择器B124、天然气流量调节器B125、电气阀门定位器B2126、天然气流量调节阀B127、天然气切断阀B129、天然气止逆阀B130与天然气管道B128组成。
所述的氧气流量变送器B1101、B2102和B3103是西安杰诺测控设备有限公司的JGM系列热式气体质量流量计。所述的电气阀门定位器B1108和电气阀门定位器B2126是上海晟昌自控阀门有限公司的ZPD-2000系列电气阀门定位器。所述的氧气流量调节阀B109和天然气流量调节阀B127是上海晟昌自控阀门有限公司的ZJHM型气动薄膜调节阀。所述的天然气流量变送器B1120、B2121和B3122是西安杰诺测控设备有限公司的JGM系列热式气体质量流量计。所述的氧气流量中值选择器B104、低值选择器B105、乘法器B106、氧气流量调节器B107、天然气流量中值选择器B123、高值选择器B124和天然气流量调节器B125由集散控制系统中的功能块实现。
在本实施例中，由氧气流量变送器B1101、氧气流量变送器B2102与氧气流量变送器B3103测量由第一混合雾化器1进入气化反应器4的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出值输入氧气流量中值选择器B104取中值，该中值作为通过第一混合雾化器1进入气化反应器4的氧气流量测量值；
由天然气流量变送器B1120、天然气流量变送器B2121与天然气流量变送器B3122测量由第一混合雾化器1进入气化反应器4的天然气流量，将这些天然气流量变送器的输出值输入天然气流量中值选择器B123取中值，该中值作为通过第一混合雾化器1进入气化反应器4的天然气流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号分别输入到高值选择器B124与低值选择器B105中；在高值选择器B124中，将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与氧气流量中值选择器B104的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为天然气流量调节器B125的天然气流量给定值；在低值选择器B105中，让氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与天然气流量中值选择器B123的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器B106的输入值，它将其输入值乘以氧气与天然气的质量比，得到的结果再输入氧气流量调节器B107中作为它的氧气流量给定值；
在天然气流量调节器B125中，让所述的天然气流量给定值与所述的天然气流量测量值进行比较，并对得到的偏差根据比例积分控制算法进行运算，以修改天然气流量调节器B125的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器B2126，它把天然气流量调节器B125输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制天然气流量调节阀B127的开度，从而控制通过第一混合雾化器1进入气化反应器4的天然气流量；
在氧气流量调节器B107中，让所述的氧气流量给定值与所述的氧气流量测量值进行比较，并对得到的偏差根据比例积分控制算法进行运算，以修改氧气流量调节器B107的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器B1108，它把氧气流量调节器B107输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀B109的开度，从而控制通过第一混合雾化器1进入气化反应器4的氧气流量。
C、料浆与氧气流量比值控制子系统
料浆与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器C1220、氧气流量变送器C2221、氧气流量变送器C3222、氧气流量中值选择器C223、低值选择器C230、乘法器C231、氧气流量调节器C224、电气阀门定位器C225、氧气流量调节阀C226、氧气切断阀C1214、氧气切断阀C2217、氧气切断阀C3218、氧气止逆阀C1215、氧气止逆阀C2216、氧气放空阀C219、氧气管道C227、料浆流量变送器C1201、料浆流量变送器C2202、料浆流量变送器C3203、料浆流量中值选择器204、高值选择器C233、料浆流量调节器205、电机调速器206、调速电机207、高压料浆泵208、料浆循环阀211、料浆切断阀212、料浆止逆阀213与料浆管道210组成。
所述的氧气流量变送器C1220、C2221和C3222是西安杰诺测控设备有限公司以商品名热式气体质量流量计销售的JGM系列热式气体质量流量计。所述的料浆流量变送器C1201、C2202和C3203是上海横河电机有限公司以商品名电磁流量计销售的ADMAGAE系列电磁流量计。所述的氧气流量调节阀C226是上海晟昌自控阀门有限公司以商品名气动调节阀销售的ZJHM型气动薄膜调节阀。所述的电气阀门定位器C225是上海晟昌自控阀门有限公司的ZPD-2000系列电气阀门定位器。所述的电机调速器206是瑞典依而通公司的EmotronVFX系列变频调速器。所述调速电机207是上海富田电机制造有限公司的IAG系列变频调速电机。所述高压料浆泵208是上海慧商工程设备有限公司的活塞隔膜泵。所述的氧气切断阀C1214、氧气切断阀C2217、氧气切断阀C3218是上海美卓自动化公司的切断阀。所述的氧气止逆阀C1215和C2216是上海美卓自动化公司的止逆阀。所述的料浆料浆循环阀211和料浆切断阀212是上海美卓自动化公司的切断阀。所述的料浆止逆阀213是上海美卓自动化公司的止逆阀。所述的氧气流量中值选择器C223，低值选择器C230、乘法器C231，氧气流量调节器C224，料浆流量中值选择器204，高值选择器C233，料浆流量调节器205由集散控制系统中的功能块实现。
由氧气流量变送器C1220、氧气流量变送器C2221与氧气流量变送器C3222测量由第二混合雾化器2进入气化反应器4的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出信号输入氧气流量中值选择器C223取中值，该中值作为通过第二混合雾化器2进入气化反应器4的氧气流量的测量值；由料浆流量变送器C1201、料浆流量变送器C2202与料浆流量变送器C3203测量由第二混合雾化器2进入气化反应器4的料浆流量，将这些料浆流量变送器的测量值输入料浆流量中值选择器204取中值，该中值作为由第二混合雾化器2进入气化反应器4的料浆流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号分别输入料浆与氧气流量比值控制子系统中的高值选择器C233与低值选择器C230；在高值选择器C233中，将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与氧气流量中值选择器C223的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为料浆流量调节器205的给定值；在低值选择器C230中，让氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与料浆流量中值选择器204的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器C231的输入值；乘法器C231让所述输入值乘以氧气与料浆质量比，得到的结果输入氧气流量调节器C224中作为氧气流量调节器C224的给定值；
在料浆流量调节器205中，让所述料浆流量给定值与所述料浆流量测量值进行比较，并对得到的偏差值按照比例积分控制算法进行运算，以修改料浆流量调节器205的输出信号；所述的输出信号输入电机调速器206，由电机调速器206调节调速电机207的转速，通过调速电机207驱动高压料浆泵208运转，从而使通过第二混合雾化器2进入气化反应器4的料浆流量随氢气与一氧化碳比值要求而变化；
在氧气流量调节器C224中，让所述的氧气流量测量值与氧气流量给定值进行比较，并对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，以修改氧气流量调节器C224的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器C225，它把氧气流量调节器C224输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀C226的开度，调节通过第二混合雾化器2进入气化反应器4的氧气流量，从而使所述的氧气流量按照给定的比例随料浆流量而改变。
D、第二天然气与氧气流量比值控制子系统
第二天然气与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器D1301、氧气流量变送器D2302、氧气流量变送器D3303、氧气流量中值选择器D304、低值选择器D340、乘法器D341、氧气流量调节器D305、电气阀门定位器D1306、氧气流量调节阀D307、氧气管道D308、氧气切断阀D1309、氧气切断阀D2310、氧气放空阀D312、氧气止逆阀D311、天然气流量变送器D1320、天然气流量变送器D2321、天然气流量变送器D3322、天然气流量中值选择器D323、高值选择器D330、天然气流量调节器D324、电气阀门定位器D2325、天然气流量调节阀D326、天然气管道D327、天然气切断阀D328与天然气止逆阀D329组成。
所述的氧气流量变送器D1301、氧气流量变送器D2302、氧气流量变送器D3303是西安杰诺测控设备有限公司的JGM系列热式气体质量流量计。所述的电气阀门定位器D1306和电气阀门定位器D2325是上海晟昌自控阀门有限公司的ZPD-2000系列电气阀门定位器。所述的氧气流量调节阀D307、天然气流量调节阀D326是上海晟昌自控阀门有限公司的ZJHM型气动薄膜调节阀。所述的天然气流量变送器D1320、天然气流量变送器D2321与天然气流量变送器D3322是西安杰诺测控设备有限公司的JGM系列热式气体质量流量计。所述的氧气流量中值选择器D304、低值选择器D340、乘法器D341、氧气流量调节器D305、天然气流量中值选择器D323、高值选择器D330和天然气流量调节器D324由集散控制系统中的功能块实现。
由氧气流量变送器D1301、氧气流量变送器D2302与氧气流量变送器D3303测量由第三混合雾化器3进入气化反应器4的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出信号输入氧气流量中值选择器D304取中值，该中值作为通过第三混合雾化器3进入气化反应器4的氧气流量测量值；由天然气流量变送器D1320、天然气流量变送器D2321与天然气流量变送器D3322测量通过第三混合雾化器3进入气化反应器4的天然气流量，将这些天然气流量变送器的测量值输入天然气流量中值选择器D323取中值作为经第三混合雾化器3进入气化反应器4的天然气流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号分别输入高值选择器D330与低值选择器D340；在高值选择器D330中，将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与氧气流量中值选择器D304的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为天然气流量调节器D324的给定值；在低值选择器D340中，将氢气与一氧化碳比值调节器411的输出信号与天然气流量中值选择器D323的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器D341的输入值，它将所述输入值乘以氧气与天然气的质量比，得到的结果输入氧气流量调节器D305作为氧气流量的给定值；
在天然气流量调节器D324中，所述的天然气流量给定值与所述的天然气流量测量值进行比较，并对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，以修改天然气流量调节器D324的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器D2325，它把天然气流量调节器D324输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制天然气流量调节阀D326的开度，从而控制通过第三混合雾化器3进入气化反应器4的天然气流量；
所述的氧气流量给定值与所述的氧气流量测量值在氧气流量调节器D305中进行比较，对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，以修改氧气流量调节器D305的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器D1306，它把氧气流量调节器D305输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀D307的开度，从而控制经第三混合雾化器3进入气化反应器4的氧气流量，使所述的氧气流量按给定的比例随通过第三混合雾化器3进入气化反应器4的天然气流量而变化。
采用所述的控制系统后，能把出洗涤塔501的合成气中的氢气与一氧化碳的比例控制在工艺过程要求的范围内。
实施例2：采用本发明的控制系统控制合成气生产过程
采用CN100593509C中描述的方法，以河南某种煤为原料生产合成气，其生产条件如下：氧气的体积浓度为99.5%，氧气输入气化反应器的流量为29928.11Nm3/h，温度和压力分别为40.00℃，8.30MPa；天然气的体积浓度为96.30%，输入气化反应器的流量为26305.10Nm3/h,温度和压力分别为30.00℃，8.10MPa；以干煤总重量计料浆浓度为65%，料浆输入气化反应器的流量为32521.26kg/h,温度和压力分别为50.00℃，7.80MPa；气化反应器操作压力为6.50MPa，操作温度1350℃。
采用附图1所示的控制系统控制在合成气生产过程中的氢气与一氧化碳比值。在本实施例中，除过集散控制系统选用横河电机（中国）有限公司的CENTEM-CS3000集散控制系统以外，所有现场仪表以及控制过程与实施例1相同。采用所述的控制系统后，能把出洗涤塔501的合成气中的氢气与一氧化碳的比例控制在工艺过程要求的范围内。
Claims (7)
1.一种用于在生产合成气时控制氢气与一氧化碳比值的控制系统，其特征在于所述的控制系统包括下述子系统；
A、氢气与一氧化碳比值控制子系统
所述的氢气与一氧化碳比值控制子系统由热导式氢分析仪A1(401)、热导式氢分析仪A2（402）、热导式氢分析仪A3（403）、氢含量中值选择器（404）、红外线分析仪A1(405)、红外线分析仪A2(406)、红外线分析仪A3(407)、一氧化碳含量中值选择器（408）、除法器（409）、手动操作器(410)、氢气与一氧化碳比值调节器(411)与合成气管道(420)组成；
B、第一天然气与氧气流量比值控制子系统
第一天然气与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器B1(101)、氧气流量变送器B2(102)、氧气流量变送器B3(103)、氧气流量中值选择器B(104)、低值选择器B(105)、乘法器B(106)、氧气流量调节器B(107)、电气阀门定位器B1(108)、氧气流量调节阀B(109)、氧气管道B(110)、氧气切断阀B1(111)、氧气切断阀B2(113)、氧气放空阀B(112)、氧气止逆阀B(114)、天然气流量变送器B1(120)、天然气流量变送器B2(121)、天然气流量变送器B3(122)、天然气流量中值选择器B(123)、高值选择器B(124)、天然气流量调节器B(125)、电气阀门定位器B2(126)、天然气流量调节阀B(127)、天然气切断阀B(129)、天然气止逆阀B(130)与天然气管道B(128)组成；
将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号分别输入到高值选择器B(124)与低值选择器B(105)中；在高值选择器B(124)中，将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与氧气流量中值选择器B(104)的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为天然气流量调节器B(125)的天然气流量给定值；在低值选择器B(105)中，让氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与天然气流量中值选择器B(123)的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器B(106)的输入值，它将其输入值乘以氧气与天然气的质量比，得到的结果再输入氧气流量调节器B(107)中作为氧气流量调节器B(107)的氧气流量给定值；
C、料浆与氧气流量比值控制子系统
料浆与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器C1(220)、氧气流量变送器C2(221)、氧气流量变送器C3(222)、氧气流量中值选择器C(223)、低值选择器C(230)、乘法器C(231)、氧气流量调节器C(224)、电气阀门定位器C(225)、氧气流量调节阀C(226)、氧气切断阀C1(214)、氧气切断阀C2(217)、氧气切断阀C3(218)、氧气止逆阀C1(215)、氧气止逆阀C2(216)、氧气放空阀C(219)、氧气管道C(227)、料浆流量变送器C1(201)、料浆流量变送器C2(202)、料浆流量变送器C3(203)、料浆流量中值选择器(204)、高值选择器C(233)、料浆流量调节器(205)、电机调速器(206)、调速电机(207)、高压料浆泵(208)、料浆切断阀(212)、料浆止逆阀(213)、料浆循环阀(211)与料浆管道(210)组成；
将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号分别输入料浆与氧气流量比值控制子系统中的高值选择器C(233)与低值选择器C(230)；在高值选择器C(233)中，将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与氧气流量中值选择器C(223)的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为料浆流量调节器(205)的给定值；在低值选择器C(230)中，让氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与料浆流量中值选择器(204)的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器C(231)的输入值；乘法器C(231)让所述输入值乘以氧气与料浆质量比，得到的结果输入氧气流量调节器C(224)中作为氧气流量调节器C(224)的给定值；
D、第二天然气与氧气流量比值控制子系统
第二天然气与氧气流量比值控制子系统由氧气流量变送器D1(301)、氧气流量变送器D2(302)、氧气流量变送器D3(303)、氧气流量中值选择器D(304)、低值选择器D(340)、乘法器D(341)、氧气流量调节器D(305)、电气阀门定位器D1(306)、氧气流量调节阀D(307)、氧气管道D(308)、氧气切断阀D1(309)、氧气切断阀D2(310)、氧气放空阀D(312)、氧气止逆阀D(311)、天然气流量变送器D1(320)、天然气流量变送器D2(321)、天然气流量变送器D3(322)、天然气流量中值选择器D(323)、高值选择器D(330)、天然气流量调节器D(324)、电气阀门定位器D2(325)、天然气流量调节阀D(326)、天然气管道D(327)、天然气切断阀D(328)与天然气止逆阀D(329)组成；
将氢气与一氧化碳比值调节器(411)输出信号分别输入高值选择器D(330)与低值选择器D(340)；在高值选择器D(330)中，将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与氧气流量中值选择器D(304)的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为天然气流量调节器D(324)的给定值；在低值选择器D(340)中，将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与天然气流量中值选择器D(323)的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器D(341)的输入值，它将所述输入值乘以氧气与天然气的质量比，得到的结果输入氧气流量调节器D(305)作为氧气流量的给定值。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于当由洗涤塔(501)排出的合成气中的氢气与一氧化碳的比值低于给定值时，所述的控制系统能够控制由第一混合雾化器(1)与第三混合雾化器(3)分别进入气化反应器(4)的天然气流量与氧气流量按比例增加；同时，所述的控制系统能够控制由第二混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的料浆流量与氧气流量按比例减少。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于当由洗涤塔(501)排出的合成气中的氢气与一氧化碳的比值高于给定值时，所述的控制系统能够控制由第一混合雾化器(1)与第三混合雾化器(3)分别进入气化反应器(4)的天然气流量与氧气流量按比例减少；同时，所述的控制系统能够控制由第二混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的料浆流量与氧气流量按比例增加。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于由热导式氢分析仪A1(401)、热导式氢分析仪A2(402)与热导式氢分析仪A3(403)测量由洗涤塔(501)排出的合成气中的氢气含量，经氢含量中值选择器(404)取中值作为所述合成气中的氢气含量的测量值；由红外线分析仪A1(405)、红外线分析仪A2(406)与红外线分析仪A3(407)测量由洗涤塔(501)排出的合成气中的一氧化碳含量，经一氧化碳含量中值选择器(408)取中值作为所述合成气中的一氧化碳含量的测量值；
由氢气含量测量值与一氧化碳含量测量值经除法器(409)计算得到一个比值作为氢气与一氧化碳比值调节器(411)的测量值，然后氢气与一氧化碳比值调节器(411)将所述测量值与手动操作器(410)输出的给定值进行比较，得到的偏差根据比例积分微分算法进行运算，得到的运算结果作为第一天然气与氧气流量比值控制子系统、料浆与氧气流量比值控制子系统和第二天然气与氧气流量比值控制子系统的输入值。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于对于第一天然气与氧气流量比值控制子系统，由氧气流量变送器B1(101)、氧气流量变送器B2(102)与氧气流量变送器B3(103) 测量由第一混合雾化器(1)进入气化反应器(4)的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出信号输入氧气流量中值选择器B(104)取中值，该中值作为通过第一混合雾化器(1)进入气化反应器(4)的氧气流量测量值；
由天然气流量变送器B1(120)、天然气流量变送器B2(121)与天然气流量变送器B3(122) 测量由第一混合雾化器(1)进入气化反应器(4)的天然气流量，将这些天然气流量变送器的输出信号输入天然气流量中值选择器B(123)取中值，该中值作为通过第一混合雾化器(1)进入气化反应器(4)的天然气流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号分别输入到高值选择器B(124)与低值选择器B(105)中；在高值选择器B(124)中，将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与氧气流量中值选择器B(104)的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为天然气流量调节器B(125)的天然气流量给定值；
在低值选择器B(105)中，让氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与天然气流量中值选择器B(123)的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器B(106)的输入值，它将其输入值乘以氧气与天然气的质量比，得到的结果再输入氧气流量调节器B(107)中作为它的氧气流量给定值；在氧气流量调节器B(107)中，让所述的氧气流量给定值与所述的氧气流量测量值进行比较，并对得到的偏差根据比例积分控制算法进行运算，以修改氧气流量调节器B(107)的输出信号，氧气流量调节器B(107)的输出信号输入电气阀门定位器B1(108)，它把氧气流量调节器B(107)输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀B(109)的开度，从而控制通过第一混合雾化器(1)进入气化反应器(4)的氧气流量；
在天然气流量调节器B(125)中，让所述的天然气流量给定值与所述的天然气流量测量值进行比较，并对得到的偏差根据比例积分控制算法进行运算，以修改天然气流量调节器B(125)的输出信号，天然气流量调节器B(125)的输出信号输入电气阀门定位器B2(126)，它把天然气流量调节器B(125)输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制天然气流量调节阀B(127)的开度，从而控制通过第一混合雾化器(1)进入气化反应器(4)的天然气流量。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于对于料浆与氧气流量比值控制子系统，由氧气流量变送器C1(220)、氧气流量变送器C2(221)与氧气流量变送器C3(222)测量由第二混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出信号输入氧气流量中值选择器C(223)取中值，该中值作为通过第二混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的氧气流量的测量值；
由料浆流量变送器C1(201)、料浆流量变送器C2(202)与料浆流量变送器C3(203)测量由第二混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的料浆流量，将这些料浆流量变送器的测量值输入料浆流量中值选择器(204)取中值，该中值作为由第二混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的料浆流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号分别输入料浆与氧气流量比值控制子系统中的高值选择器C(233)与低值选择器C(230)；在高值选择器C(233)中，将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与氧气流量中值选择器C(223)的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为料浆流量调节器(205)的给定值；在低值选择器C(230)中，让氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与料浆流量中值选择器(204)的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器C(231)的输入值；乘法器C(231)让所述输入值乘以氧气与料浆质量比，得到的结果输入氧气流量调节器C(224)中作为氧气流量调节器C(224)的给定值；
在料浆流量调节器(205)中，让料浆流量给定值与所述料浆流量测量值进行比较，并对得到的偏差值按照比例积分控制算法进行运算，以修改料浆流量调节器(205)的输出信号；所述的输出信号输入电机调速器(206)，由电机调速器(206)调节调速电机(207)的转速，通过调速电机(207)驱动高压料浆泵(208)运转，从而使通过第二混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的料浆流量随氢气与一氧化碳比值的要求而变化；
在氧气流量调节器C(224)中，让所述的氧气流量测量值与氧气流量乘法器C(231)的输出值进行比较，并对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，把计算的结果输到电气阀门定位器C(225)，它把氧气流量调节器C(224)输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀C(226)的开度，调节通过第二混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的氧气流量，从而使所述的氧气流量按照给定的比例随料浆流量而改变。
7. 根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于对于第二天然气与氧气流量比值控制子系统，由氧气流量变送器D1(301)、氧气流量变送器D2(302)与氧气流量变送器D3(303)测量由第三混合雾化器(3)进入气化反应器(4)的氧气流量，将这些氧气流量变送器的输出信号输入氧气流量中值选择器D(304)取中值，该中值作为通过第三混合雾化器(3)进入反应器(4)的氧气流量测量值；
由天然气流量变送器D1(320)、天然气流量变送器D2(321)与天然气流量变送器D3(322)测量通过第三混合雾化器(3)进入气化反应器(4)的天然气流量，将这些天然气流量变送器的输出信号输入天然气流量中值选择器D(323)取中值作为经第三混合雾化器（3）进入气化反应器（4）的天然气流量测量值；
将氢气与一氧化碳比值调节器(411)输出信号分别输入高值选择器D(330)与低值选择器D(340)；在高值选择器D(330)中，将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与氧气流量中值选择器D(304)的输出信号进行比较，选择二者中的高值作为天然气流量调节器D(324)的给定值；在低值选择器D(340)中，将氢气与一氧化碳比值调节器(411)的输出信号与天然气流量中值选择器D(323)的输出信号进行比较，选择二者中的低值作为乘法器D(341)的输入值，它将所述输入值乘以氧气与天然气的质量比，得到的结果输入氧气流量调节器D(305)作为氧气流量调节器D(305)的给定值；
在氧气流量调节器D(305)中，氧气流量给定值与所述的氧气流量测量值进行比较，对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，以修改氧气流量调节器D(305)的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器D1(306)，它把氧气流量调节器D(305)输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制氧气流量调节阀D(307)的开度，从而控制经第三混合雾化器(3)进入气化反应器(4)的氧气流量，使所述的氧气流量按给定比例随通过第三混合雾化器(3)进入气化反应器(4)的天然气流量而变化；
在天然气流量调节器D(324)中，天然气流量给定值与所述的天然气流量测量值进行比较，并对得到的偏差按照比例积分控制算法进行运算，以修改天然气流量调节器D(324)的输出信号，将所述的输出信号输入电气阀门定位器D2(325)，它把天然气流量调节器D(324)输出的电信号转换成标准气信号，由标准气信号控制天然气流量调节阀D(326)的开度，从而控制通过第三混合雾化器(2)进入气化反应器(4)的天然气流量。
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