CN109340809A - 高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统及方法，包括原煤仓，所述原煤仓的出料口设有称重给煤机，所述称重给煤机的输出端与磨煤机的进料口连接，所述磨煤机的顶部出料口通过管道与煤粉收集器的进料口连通，所述磨煤机的进风口与热风炉的出风口通过管道连接，所述热风炉的进风口与煤粉收集器的出风口之间设有循环风机，所述热风炉出风口与磨煤机进风口连接的管道上还设有低压氮气管道和干燥新鲜气管道；所述控制系统还包括相对湿度控制单元、氧含量控制单元和辅助控制单元。本发明较传统的生产工艺更加高效节能，同时降低了对环境的污染。

Description

高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统及方法
技术领域
本发明涉及粉煤生产技术领域，尤其涉及高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统及方法。
背景技术
全世界的褐煤地质储量约为4万亿吨，占全球煤炭储量的40％，但是褐煤具有结构疏松、挥发分高、水分高、发热量低、不宜输送的特点。因此，褐煤利用主要应用于：就近转化成电能向外输送；就近气化或液化转化成化工产品；进行干燥等提质工艺，提高褐煤品质后外送。而在以上几种领域中，都广泛应用煤的制粉、干燥工艺，但目前现有的煤的制粉、干燥技术手段都存在一定的局限性。
(1)电站中速磨煤机直吹式制粉系统
直接将经空气预热器的热空气与中速磨原煤进行热交换，并将干燥后的煤粉连带干燥产生的水蒸汽直接吹入锅炉中一并燃烧。此工艺技术存在以下方面的局限性：
1)未对干燥后的煤粉含水率进行监测，处理不同含水率的原煤，干燥后的煤粉含水率难以控制在规定指标内。
2)未设置干燥系统的氧气含量监测和消防保护措施，仅适用挥发分低、燃点高，相对稳定的煤种，且直接正压吹送入炉燃烧。当需要对于褐煤等挥发分高的易自燃煤种进行干燥，并收集并贮存时，此工艺技术发生燃爆的风险大，难以适用。
(2)现行煤化工生产领域的煤粉制备、干燥技术
采用保持循环气系统的温度(例控制温度105℃)的方法，要求惰性气体发生器(热风炉)不断产热，维持循环气系统的温度，且惰性循环气系统的氧含量、绝对水分的监测与控制设施分别独立设置。随着工厂对节能、减排要求的日益迫切，此工艺技术存在以下局限性：
1)保持循环气系统的温度(例控制温度105℃)，在设计操作范围工况下造成惰性气体发生器(热风炉)产热过剩，过剩热量约占实际干燥需要热量的25％。
2)氧气、水分的监测与控制设施独立设置，当系统消防补氮时，仍保持循环惰性气系统温度不变，造成热能额外损耗；当循环惰性气系统水分超标，系统直接补充新鲜干燥气，而为了保持系统温度，又造成热能的额外浪费。
3)以循环惰性气系统绝对水分为控制指标，当系统新鲜干燥气的增加，为了保证系统平衡，系统尾气排放量亦会增加，例如当该绝对水分控制在200g/kg时，年均尾气增加排放约30％。
4)生产干燥负荷波动，进入系统的新鲜干燥气量波动，进而造成系统氧气含量值波动，使消防充氮气系统联锁频繁动作，系统稳定性差。
5)干燥后成品煤粉采用离线、分批次的化验方式，产品指标不自动控制工艺生产，难以保证成品煤粉的含水率持续达标。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统及方法，针对褐煤等高挥发煤种的制粉、干燥、提质过程，实现高效利用惰性气热源与惰性气介质，节约热能和降低废气的排放，并稳定控制系统含氧量，消除燃爆的可能，提高系统运行的安全可靠性，该方法可广泛应用于褐煤气化制合成气、褐煤液化、褐煤提质、褐煤脱水发电等诸多领域。
本发明提出的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统，包括原煤仓，所述原煤仓的出料口设有称重给煤机，所述称重给煤机的输出端与磨煤机的进料口连接，所述磨煤机的顶部出料口通过管道与煤粉收集器的进料口连通，所述磨煤机的进风口与热风炉的出风口通过管道连接，所述热风炉的进风口与煤粉收集器的出风口之间设有循环风机，所述热风炉出风口与磨煤机进风口连接的管道上还设有低压氮气管道和干燥新鲜气管道；所述控制系统还包括相对湿度控制单元、氧含量控制单元和辅助控制单元；
所述相对湿度控制单元包括在线水分分析仪和在线相对湿度分析仪，所述在线水分分析仪安装在煤粉收集器的底部出料口相邻处，所述在线相对湿度分析仪安装在煤粉收集器的上部出气口和循环风机进气口之间的管道上；
所述氧含量控制单元包括在线氧含量分析仪，所述在线氧含量分析仪安装在煤粉收集器的上部出气口和循环风机进气口之间的管道上；
所述辅助控制单元包括干燥负荷偏离控制单元、循环惰性气系统风量控制单元和循环惰性气系统压力平衡控制单元。
优选地，所述干燥负荷偏离控制单元包括温度计Ⅰ、温度计Ⅱ、温度计Ⅲ、温度计Ⅳ，所述温度计Ⅰ安装在煤粉收集器下部的出料管上，所述温度计Ⅱ安装在原煤仓下端的出料管上，所述温度计Ⅲ安装在与磨煤机进气口连接的管道上，所述温度计Ⅳ安装在热风炉的出风管道上。
优选地，所述循环惰性气系统风量控制单元包括流量计Ⅰ、流量计Ⅲ、流量计Ⅴ、低压氮气流量控制阀、干燥新鲜气流量控制阀，所述低压氮气流量控制阀和流量计Ⅰ安装在低压氮气管道上，所述干燥新鲜气流量控制阀和流量计Ⅴ安装在干燥新鲜气管道上，所述流量计Ⅲ安装在循环风机的进风管道上。
优选地，所述循环惰性气系统压力平衡控制单元包括压力计和压力控制阀，所述压力控制阀安装在循环风机出口处连接的放空管道上，所述压力计安装在煤粉收集器进料口和磨球机出料口之间的管道上。
本发明提出的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统的控制方法，方法步骤如下：
S1：相对湿度的控制
11)依次启动循环风机、热风炉、称重给煤机、磨煤机，监测温度计Ⅰ的量值，同时在线相对湿度分析仪测出该温度下的煤粉收集器出口循环惰性气的相对湿度量值，在线水分分析仪测出煤粉收集器内成品煤的水分含量的量值；
12)当在线水分分析仪测出煤粉收集器内成品煤的水分含量的量值高于设定值时，降低循环惰性气系统相对湿度预设值，当在线水分分析仪测出煤粉收集器内成品煤的水分含量的量值低于设定值时，升高循环惰性气系统相对湿度预设值；
13)将步骤11)中在线相对湿度分析仪测得的相对湿度值与步骤12)确定的相对湿度预设值进行比较，当在线相对湿度分析仪量值高于相对湿度预设值时，按比例增大燃料气流量控制阀和空气流量控制阀的开度，当在线相对湿度分析仪量值低于相对湿度预设值时，按比例减小燃料气流量控制阀和空气流量控制阀的开度；
S2：氧含量的控制
21)在线氧含量分析仪实时测量煤粉收集器循环惰性气出口的惰性气体氧气含量，当该值达到氧含量预设值的上限，增大低压氮气流量控制阀开度；当在线氧含量分析仪实测值低于氧含量预设值的上限，停止增大低压氮气流量控制阀开度，保持低压氮气流量控制阀的开度；
22)当在线氧含量分析仪实测值低于氧含量预设值的下限，减小低压氮气流量控制阀开度；当在线氧含量分析仪实测值高于氧含量预设值的下限，停止减小低压氮气流量控制阀开度，保持低压氮气流量控制阀的开度；
23)随着步骤21)和步骤22)的进行，通过低压氮气流量控制阀进入循环惰性气系统的氮气在变化，造成的系统的相对湿度发生变化，相对湿度控制也随之响应；
S3：辅助单元的控制
31)干燥负荷的控制：监测温度计Ⅲ与温度计Ⅱ的量值，当温度计Ⅲ量值减去温度计Ⅱ量值的差＜T1时，系统报警并提示是否切燃料气流量控制阀和空气流量控制阀；监测温度计Ⅰ的量值，当该温度＞T2时，系统停车并报警提示是否增大流量计Ⅲ质量流量与称重给煤机的给煤质量流量的预设比值，T1、T2为预先设定的值；
32)首先设定惰性循环气体流量计Ⅲ质量流量和称重给煤机的给煤质量流量比值，然后通过称重给煤机的变频给料电机与称重给煤机的称重测流量模块，使称重给煤机按工艺设定质量流量给煤；进入循环风机的惰性循环气管线上的流量计Ⅲ实时测量循环风机的质量流量，并通过增大或降低循环风机驱动电机的频率，使得流量计Ⅲ测得的质量流量与称重给煤机给煤质量流量比值满足设定要求；
33)循环惰性气压力平衡的控制：煤粉收集器循环惰性气入口管道上设置压力计实时监测循环惰性气进口的压力，当该量值＞设计值时，增大压力控制阀的开度；当压力计量值＜设计值时，减小压力控制阀的开度；热风炉出口温度计Ⅳ实时监测热风炉出口管线惰性循环气的温度，当温度计Ⅳ温度超过设定值，增大干燥新鲜气流量控制阀的开度；当温度计Ⅳ温度小于设定值，减小干燥新鲜气流量控制阀的开度。
优选地，所述步骤32)中惰性循环气体流量计Ⅲ质量流量和称重给煤机的给煤质量流量比值为2.0-3.5。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明较传统煤的制粉、干燥工艺流程更为高效节能。
传统煤的制粉、干燥工艺为了达到煤的干燥效果，和保证干燥介质惰性循环气经过煤粉收集器不产生结露，以牺牲能耗为代价，要求维持煤粉收集器出口循环惰性气的温度约105℃，不考虑控制煤粉收集器出口循环惰性气水分含量低于饱和结露点，此方法造成干燥介质循环惰性气过热，尤其是煤的水分相对较低(低于10％)时，造成热能的极大浪费。
而本发明不以保持循环惰性气高温(约105℃)作为干燥的途径，且依旧保证不产生结露。本发明的相对湿度单元，以实时监测煤粉产品的含水率是否达标，响应设置循环惰性的相对湿度预设值，并以该值为控制指标，实时控制在煤粉收集器内成品煤粉温度下，煤粉收集器循环惰性气出口的相对湿度，实现针对实际干燥负荷的波动，对应提供合理的热能输出，整个控制过程高效、精准，避免干燥介质过热的热量浪费，较传统煤化工领域煤的制粉、干燥工艺技术，热能耗节约5～12％。
(2)本发明有益于减少尾气排放，降低对环境的污染。
传统煤的制粉、干燥工艺为了保持系统干燥能力，要求维持干燥后循环惰性气绝对水分低于设计值(约200g/kg)，从而系统必须持续向外环境排放大量尾气，并同时向系统内补充等量的新鲜气，其中尾气排放约占循环惰性气总体积流量的10～35％(根据设计工况的不同，该值随之增减)。且尤其当煤的水分波动增大时，该尾气排放的占比亦会显著提高，热能损失亦会增大。
而本发明是以循环惰性气相对湿度预设值来控制循环惰性气的干燥能力，仅需排放相对少量绝对水分含量高的尾气，且当来煤水分波动增大时，亦通过本发明的相对湿度控制单元控制循环惰性气的相对湿度，实现干燥稳定达标，不会引起尾气排放的额外增大。因此，不仅正常生产尾气排放占循环惰性的比例降低(传统煤化工煤的制粉、干燥尾气排放量与干燥煤粉水分的降低值正相关，例如在原煤由6％水分干燥至2％水分，尾气排放占比约15～18％，而本发明该值约12％～14％)，且干燥负荷波动时无新鲜干燥气进入系统，不会引起系统尾气排放的增加和热能损失的增大。
(3)本发明有益于保证成品煤粉的水分含量稳定持续达标。
传统煤的制粉、干燥工艺仅对干燥后的成品煤粉进行现场采样，并收集样本至化验分析室进行离线分析，当成品煤粉经化验水分超标时，已有大量煤粉流入下游工艺装置生产中，影响后续装置的稳定运行和产品质量。
而本发明是对干燥中成品煤粉水分进行在线检测，并实时响应调整循环惰性气相对湿度的预设值，从而保证煤粉水分持续稳定达标，对下游工艺装置生产影响小。
(4)本发明对挥发分高、水分高的褐煤等易自燃煤种适用性强。本发明较传统煤的制粉、干燥工艺，不以新鲜干燥气流量调节来适应煤的干燥负荷，是以相对湿度控制单元自动响应，实现煤粉的干燥，不会引起系统氧含量的剧烈波动，系统氧气含量稳定，整个制粉、干燥工艺安全性能显著提高。
(5)本发明设置了消防保护用充低压氮气系统，实现非正常工况下，将煤的制粉与干燥系统的氧气含量稳定控制在预设值区间(例如O2％(Vol)±2％＝7％±2％)内，波动小，系统安全可靠。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统的结构示意图；
图2为本发明提出的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统的相对湿度控制原理图；
图3为本发明提出的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统的氧含量控制原理图；
图4为本发明提出的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统的辅助控制原理图。
图中：10-原煤仓、20-称重给煤机、30-磨煤机、40--煤粉收集器、50--循环风机、60-热风炉、101-压力控制阀、102-燃料气流量控阀、103-空气流量控制阀、104-低压氮气流量控制阀、105-干燥新鲜气流量控制阀、106-卸料阀、201-压力计、202-在线相对湿度分析仪、203-在线氧含量分析仪、204-流量计Ⅲ、205-温度计Ⅳ、206-温度计Ⅲ、207-在线水分分析仪、208-温度计I、209-温度计Ⅱ、210-流量计Ⅱ、211-流量计Ⅳ、212-流量计Ⅴ、213-流量计I；
A-干燥负荷偏离控制单元、B-循环惰性气系统风量控制单元、C-循环惰性气系统压力平衡控制单元；
G1-低压氮气管道、G2-干燥新鲜气管道、G3-燃料气进气管、G4-空气进气管、G5-输煤管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
参考图1-4，高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统，包括原煤仓10，所述原煤仓10的出料口设有称重给煤机20，称重给煤机20位于原煤仓10的正下方，所述称重给煤机20的输出端与磨煤机30的进料口连接，所述磨煤机30的顶部出料口通过管道与煤粉收集器40的进料口连通，所述磨煤机30的进风口与热风炉60的出风口通过管道连接，磨煤机30的进风口位于磨煤机30的下部，所述热风炉60的进风口与煤粉收集器40的出风口之间设有循环风机50，循环风机50为变频循环风机50，循环风机50的进风口与煤粉收集器40出风口通过管道连接，循环风机50的出风口与热风炉60的进风口通过管道连接，热风炉60上还设有燃料气进气管G3和空气进气管G4，用于对循环的惰性气体进行加热，燃料气进气管G3上安装有燃料气流量控制阀102和流量计Ⅱ210，空气进气管G4上安装有空气流量控制阀103和流量计Ⅳ211，空气流量控制阀103和燃料气流量控制阀102为气动流量控制阀，所述热风炉60出风口与磨煤机30进风口连接的管道上还设有低压氮气管道G1和干燥新鲜气管道G2；所述控制系统还包括相对湿度控制单元、氧含量控制单元和辅助控制单元。
相对湿度控制单元包括在线水分分析仪207和在线相对湿度分析仪202，所述在线水分分析仪207安装在煤粉收集器40的底部出料口相邻处，所述在线相对湿度分析仪202安装在煤粉收集器40的上部出气口和循环风机50进气口之间的管道上。
氧含量控制单元包括在线氧含量分析仪203，所述在线氧含量分析仪203安装在煤粉收集器40的上部出气口和循环风机50进气口之间的管道上。
辅助控制单元包括干燥负荷偏离控制单元A、循环惰性气系统风量控制单元B和循环惰性气系统压力平衡控制单元C。
干燥负荷偏离控制单元包括温度计Ⅰ208、温度计Ⅱ209、温度计Ⅲ206、温度计Ⅳ205，所述温度计Ⅰ208安装在煤粉收集器40下部的出料管上，所述温度计Ⅱ209安装在原煤仓10下端的出料管上，所述温度计Ⅲ206安装在与磨煤机30进气口连接的管道上，所述温度计Ⅳ205安装在热风炉60的出风管道上。
循环惰性气系统风量控制单元包括流量计Ⅰ213、流量计Ⅲ204、流量计Ⅴ212、低压氮气流量控制阀104、干燥新鲜气流量控制阀105，所述低压氮气流量控制阀104和流量计Ⅰ213安装在低压氮气管道上，所述干燥新鲜气流量控制阀105和流量计Ⅴ212安装在干燥新鲜气管道上，所述流量计Ⅲ204安装在循环风机50的进风管道上，低压氮气流量控制阀104为气动流量控制阀，干燥新鲜气流量控制阀105为气动流量控制蝶阀。
循环惰性气系统压力平衡控制单元包括压力计201和压力控制阀101，所述压力控制阀101安装在循环风机50出口处连接的放空管道上，所述压力计201安装在煤粉收集器40进料口和磨煤机30出料口之间的管道上，压力控制阀101为气动压力控制蝶阀。
本申请的各管道之间采用焊接的方式连接，温度计、流量计、控制阀与管道之间均通过螺纹连接。
实施例1
某400t/d干粉煤气化装置厂房，其中本发明的高挥发分粉煤制备与干燥的控制系统为装置厂房中的气化单元提供合格粒度与水分的煤粉，原煤为褐煤煤种，干基挥发分42.3％，含水率28.3％，干燥后煤粉含水率控制在2％。
具体的粉煤制备与干燥步骤如下：
(1)煤的制粉、干燥投料试车后，通过在线监测煤粉收集器灰斗内成品煤粉的温度计Ⅰ量值，并实时监测该温度值下，煤粉收集器出口循环惰性气在线相对湿度分析仪的相对湿度量值(RH％)；当在线相对湿度分析仪量值＞预设值RH＝50％时，同时增大燃料气流量控制阀和空气流量控制阀开度5％，增大热风炉热负荷的输出；当在线相对湿度分析仪量值＜预设值RH＝50％时，同时减小燃料气流量控制阀和空气流量控制阀开度5％，减小热风炉热负荷的输出；当在线相对湿度分析仪量值等于预设值RH＝50％时，保持燃料气流量控制阀和空气流量控制阀开度；通过如上调节，使得循环惰性气相对湿度达维持在预设值RH＝50％。
(2)在线监测煤粉收集器内成品煤粉的在线水分分析仪量值，并与预设值(Wt(H2O)％＝1.5％)比较，当该量值＞1.5％时，将煤粉收集器循环惰性气出口相对湿预设值RH％调减5％；当该量值＜1.5％时，将煤粉收集器循环惰性气出口相对湿预设值RH％调增5％。
(3)当设置在煤粉收集器40循环惰性气出口的在线氧含量分析仪量值高于设计高限(O2％(Vol)+2％＝4％+2％)后，增大入磨煤机循环惰性气的充氮保护管线流量控制阀的开度5％，使在线氧含量分析仪量值回落至设定值范围(4％±2％)以内；当在线氧含量分析仪量值低于设计低限(O2％(Vol)-2％＝4％-2％)后，减小入磨煤机循环惰性气的充氮保护管线流量控制104的开度5％，使在线氧含量分析仪量值提升至设定值范围(O2％(Vol)±2％＝4％±2％)以内。
(4)实时监测磨煤机热循环惰性气温度计与原煤仓原煤温度计温度的差，当该温差＜T1(T1＝30℃)时，系统报警并提示是否切燃料气流量控制阀和空气流量控制阀。在线监测煤粉收集器灰斗成品煤粉温度计的量值，当实测该温度＞T2(T2＝95℃)时，系统停车并报警提示是否增大流量计Ⅲ质量流量与称重给煤机的给煤质量流量的预设比值。
(5)设定循环风机入口循环惰性气的质量流量与称重给煤机质量流量比值为2.7，实时控制循环风机变频调节的循环风量，响应称重给煤机质量流量的变化。
(6)实时监测煤粉收集器循环惰性气入口管线压力计的量值，当该压力值＞设计值(P＝-4500Pa)，联锁增大循环风机后放空管线压力控制阀的开度5％，当该压力计压力值等于设计值，停止压力控制阀开度增大的动作；当该压力值＜设计值(P＝-4500Pa)，减小循环风机后放空管线压力控制阀的开度5％，当该压力计压力值等于设计值，停止压力控制阀开度减小的动作。
本实施例较同等规模传统煤化工煤的制粉、干燥生产装置，年燃料消耗减少约8％，节约热能约2.88×106MJ，折合成柴油约66.35t；年废气排放量减少约10％，年减少废气排放量约10.4×106Nm3。目前针对该褐煤煤种，操作运行稳定，循环惰性气的氧含量稳定在设计范围(4％±2％)，成品煤粉水分连续稳定在1.0～2.0％。
实施例2
某700t/d干粉煤气化装置厂房，其中本发明的高挥发分粉煤制备与干燥的控制系统为装置厂房中的气化单元提供合格粒度与水分的煤粉，原煤为烟煤煤种，干基挥发分7.27％，含水率6.1％，干燥后煤粉含水率控制2％。
具体的粉煤制备与干燥步骤如下：
(1)煤的制粉、干燥投料试车后，通过在线监测煤粉收集器灰斗内测量成品煤粉温度的温度计Ⅰ量值，并实时监测该温度值下，煤粉收集器出口循环惰性气在线相对湿度分析仪的相对湿度量值(RH％)；当在线相对湿度分析仪量值＞预设值RH＝60％时，同时增大燃料气流量控制阀和空气流量控制阀开度5％，增大热风炉热负荷的输出；当在线相对湿度分析仪量值＜预设值RH＝60％时，联锁同时减小燃料气流量控制阀和空气流量控制阀开度5％，减小热风炉热负荷的输出；当在线相对湿度分析仪量值等于预设值RH＝60％时，动作停止，保持燃料气流量控制阀和空气流量控制阀开度；通过如上调节，使得循环惰性气相对湿度达维持在预设值RH＝60％。
(2)在线监测煤粉收集器40内成品煤粉的在线水分分析仪量值，并与预设值(Wt(H2O)％＝1.5％)比较，当该量值＞1.5％时，将煤粉收集器循环惰性气出口相对湿预设值RH％调减5％；当该量值＜1.5％时，将煤粉收集器循环惰性气出口相对湿预设值RH％调增5％。
(3)当设置在煤粉收集器循环惰性气出口的在线氧含量分析仪量值高于设计高限(O2％(Vol)+2％＝7％+2％)后，增大入磨煤机循环惰性气的低压氮气流量控制阀的开度5％，充氮保护管线，使在线氧含量分析仪量值回落至设定值范围(7％±2％)以内；当在线氧含量分析仪量值低于设计低限(O2％(Vol)-2％＝7％-2％)后，联锁减小入磨煤机循环惰性气的充氮保护管线流量控制阀的开度5％，使在线氧含量分析仪量值提升至设定值范围(O2％(Vol)±2％＝7％±2％)以内。
(4)实时监测磨煤机热循环惰性气温度计与原煤仓原煤温度计温度的差，当该温差＜T1(T1＝40℃)时，系统报警并提示是否切燃料气流量控制阀和空气流量控制阀。在线监测煤粉收集器灰斗成品煤粉温度计Ⅰ的量值，当实测该温度＞T2(T2＝95℃)时，系统停车，并报警提示是否增大循环风机进口管道惰性循环气体流量计Ⅲ质量流量与称重给煤机的给煤质量流量的预设比值。
(5)设定循环风机入口循环惰性气的质量流量与称重给煤机质量比值为2.8，实时控制循环风机变频调节的循环风量，响应称重给煤机给煤质量流量的变化。
(6)实时监测煤粉收集器循环惰性气入口管线压力计的量值，当该压力值＞设计值(P＝-4000Pa)，联锁增大循环风机后放空管线的压力控制阀的开度5％，当该压力计压力值等于设计值，联锁停止控制阀开度增大的动作；当该压力值＜设计值(P＝-4000Pa)，联锁减小循环风机后放空管线压力控制阀的开度5％，当该压力计压力值等于设计值，联锁停止停止控制阀开度减小的动作。
本实施例较同等规模传统煤化工煤的制粉、干燥生产装置，年燃料消耗减少约5％，节约热能约4.46×106MJ，折合成柴油约105t；年废气排放量减少约6％，年减少废气排放量约5.81×106Nm3。目前该装置操作运行稳定，循环惰性气的氧含量稳定在设计范围(7％±2％)，成品煤粉水分连续稳定在1.0～2.0％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统，包括原煤仓，所述原煤仓的出料口设有称重给煤机，所述称重给煤机的输出端与磨煤机的进料口连接，所述磨煤机的顶部出料口通过管道与煤粉收集器的进料口连通，所述磨煤机的进风口与热风炉的出风口通过管道连接，所述热风炉的进风口与煤粉收集器的出风口之间设有循环风机，其特征在于，所述热风炉出风口与磨煤机进风口之间的管道上还设有低压氮气管道和干燥新鲜气管道；
所述控制系统还包括相对湿度控制单元、氧含量控制单元和辅助控制单元；
所述相对湿度控制单元包括在线水分分析仪和在线相对湿度分析仪，所述在线水分分析仪安装在煤粉收集器的底部出料口，所述在线相对湿度分析仪安装在煤粉收集器的上部出气口和循环风机进气口之间的管道上；
所述氧含量控制单元包括在线氧含量分析仪，所述在线氧含量分析仪安装在煤粉收集器的上部出气口和循环风机进气口之间的管道上；
所述辅助控制单元包括干燥负荷偏离控制单元、循环惰性气系统风量控制单元和循环惰性气系统压力平衡控制单元。
2.根据权利要求1所述的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统，其特征在于，所述干燥负荷偏离控制单元包括温度计Ⅰ、温度计Ⅱ、温度计Ⅲ、温度计Ⅳ，所述温度计Ⅰ安装在煤粉收集器下部的出料管上，所述温度计Ⅱ安装在原煤仓下端的出料管上，所述温度计Ⅲ安装在与磨煤机进气口连接的管道上，所述温度计Ⅳ安装在热风炉的出风管道上。
3.根据权利要求1所述的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统，其特征在于，所述循环惰性气系统风量控制单元包括流量计Ⅰ、流量计Ⅲ、流量计Ⅴ、低压氮气流量控制阀、干燥新鲜气流量控制阀，所述低压氮气流量控制阀和流量计Ⅰ安装在低压氮气管道上，所述干燥新鲜气流量控制阀和流量计Ⅴ安装在干燥新鲜气管道上，所述流量计Ⅲ安装在循环风机的进风管道上。
4.根据权利要求1所述的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统，其特征在于，所述循环惰性气系统压力平衡控制单元包括压力计和压力控制阀，所述压力控制阀安装在循环风机出口处连接的放空管道上，所述压力计安装在煤粉收集器进料口和磨球机出料口之间的管道上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统的控制方法，其特征在于，方法步骤如下：
S1：相对湿度的控制
11)依次启动循环风机、热风炉、称重给煤机、磨煤机，监测温度计Ⅰ的量值，同时在线相对湿度分析仪测出该温度下的煤粉收集器出口循环惰性气的相对湿度量值，在线水分分析仪测出煤粉收集器内成品煤的水分含量的量值；
12)当在线水分分析仪测出煤粉收集器内成品煤的水分含量的量值高于设定值时，降低循环惰性气系统相对湿度预设值，当在线水分分析仪测出煤粉收集器内成品煤的水分含量的量值低于设定值时，升高循环惰性气系统相对湿度预设值；
13)将步骤11)中在线相对湿度分析仪测得的相对湿度值与步骤12)确定的相对湿度预设值进行比较，当在线相对湿度分析仪量值高于相对湿度预设值时，按比例增大燃料气流量控制阀和空气流量控制阀的开度，当在线相对湿度分析仪量值低于相对湿度预设值时，按比例减小燃料气流量控制阀和空气流量控制阀的开度；
S2：氧含量的控制
21)在线氧含量分析仪实时测量煤粉收集器循环惰性气出口的惰性气体氧气含量，当该值达到氧含量预设值的上限，增大低压氮气流量控制阀开度；当在线氧含量分析仪实测值低于氧含量预设值的上限，停止增大低压氮气流量控制阀开度，保持低压氮气流量控制阀的开度；
22)当在线氧含量分析仪实测值低于氧含量预设值的下限，减小低压氮气流量控制阀开度；当在线氧含量分析仪实测值高于氧含量预设值的下限，停止减小低压氮气流量控制阀开度，保持低压氮气流量控制阀的开度；
23)随着步骤21)和步骤22)的进行，通过低压氮气流量控制阀进入循环惰性气系统的氮气在变化，造成的系统的相对湿度发生变化，相对湿度控制也随之响应；
S3：辅助单元的控制
31)干燥负荷的控制：监测温度计Ⅲ与温度计Ⅱ的量值，当温度计Ⅲ量值减去温度计Ⅱ量值的差＜T1时，系统报警并提示是否切燃料气流量控制阀和空气流量控制阀；监测温度计Ⅰ的量值，当该温度＞T2时，系统停车并报警提示是否增大流量计Ⅲ质量流量与称重给煤机的给煤质量流量的预设比值；
32)循环惰性气风量的控制：首先设定惰性循环气体流量计Ⅲ质量流量和称重给煤机的给煤质量流量比值，然后通过称重给煤机的变频给料电机与称重给煤机的称重测流量模块，使称重给煤机按工艺设定质量流量给煤；进入循环风机的惰性循环气管线上的流量计Ⅲ实时测量循环风机的质量流量，并通过增大或降低循环风机驱动电机的频率，使得流量计Ⅲ测得的质量流量与称重给煤机给煤质量流量比值满足设定要求；
33)循环惰性气压力平衡的控制：煤粉收集器循环惰性气入口管道上设置压力计实时监测循环惰性气进口的压力，当该量值＞设计值时，增大压力控制阀的开度；当压力计量值＜设计值时，减小压力控制阀的开度；热风炉出口温度计Ⅳ实时监测热风炉出口管线惰性循环气的温度，当温度计Ⅳ温度超过设定值，增大干燥新鲜气流量控制阀的开度；当温度计Ⅳ温度小于设定值，减小干燥新鲜气流量控制阀的开度。
6.根据权利要求5述的高挥发分粉煤制备与干燥工艺的控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤32)中惰性循环气体流量计Ⅲ质量流量和称重给煤机的给煤质量流量比值为2.0-3.5。
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