CZ299517B6

CZ299517B6 - Zpusob integrovaného rízení procesu zplynování a systém k jeho provádení

Info

Publication number: CZ299517B6
Application number: CZ20010830A
Authority: CZ
Inventors: W. Tse@Daniel; M. Gulko@George; S. Wallace@Paul
Original assignee: Texaco Development Corporation
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2008-08-20
Also published as: WO2000015737A1; AR020152A1; EP1115813B1; KR100570316B1; PL194785B1; CZ2001830A3; EP1115813A1; BR9913853A; CA2343035C; DE69924625T2; ATE292664T1; AU759801B2; ES2241317T3; JP5259031B2; NO20011366L; US6269286B1; KR20010088805A; DE69924625D1; ZA200101938B; JP2002524653A

Abstract

Zpusob rízení pomeru kyslíku a uhlíku v provozu zplynování, ve kterém dochází k premene kyslíku a suroviny na bázi uhlovodíku na syngas složený primárne z vodíku a monooxidu uhlíku, pricemž jednotlivé kroky zpusobu tvorí: - stanovení požadované dodávky syngasu na základe omezeného zatížení, pricemžpožadovaná dodávka syngasu predstavuje požadovanývýstup generátoru plynu, - stanovení požadovanýchhodnot kyslíku a uhlíku založených na požadované hodnote pomeru kyslíku a uhlíku (O/C) a požadovanédodávky syngasu, a - serízení ventilu kyslíku a uhlíku v provozu zplynování, založené na požadovaných hodnotách kyslíku a uhlíku. Predmetem predloženého vynálezu je i zpusob rízení pomeru kyslíku a uhlíku v provozu zplynování proveditelný pomocí pametového zarízení pocítacového programu.

Description

(54) Název vynálezu:

Způsob integrovaného řízení procesu zplyňování a systém k jeho provádění (57) Anotace:

Způsob řízení poměru kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování, ve kterém dochází k přeměně kyslíku a suroviny na bázi uhlovodíku na syngas složený primárně z vodíku a monooxidu uhlíku, přičemž jednotlivé kroky způsobu tvoří:

- stanovení požadované dodávky syngasu na základě omezeného zatížení, přičemž požadovaná dodávka syngasu představuje požadovaný výstup generátoru plynu,

- stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku založených na požadované hodnotě poměru kyslíku a uhlíku (O/C) a požadované dodávky syngasu, a

- seřízení ventilů kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování, založené na požadovaných hodnotách kyslíku a uhlíku. Předmětem předloženého vynálezu je i způsob řízení poměru kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování proveditelný pomocí paměťového zařízení počítačového programu.

Syjrtént feéni iroderábru

Systém ’eeií sběrného potubi syngasu

Způsob integrovaného řízení procesu zplyňování a systém k jeho provádění

Oblast techniky 5

Vynález se týká zplyňování a konkrétně systému a způsobu integrovaného řízení procesu zplyňování.

Dosavadní stav techniky

Zplyňování patří mezi nejčistší a nejúčinnější technologie výroby energie, chemikálií a průmyslových plynů, a to ze surovin na bázi uhlovodíků, například z uhlí, z těžkých olejů a ropného koksu. Jednoduše řečeno, zplyňování přeměňuje suroviny na bázi uhlovodíku na čistý syntetický plyn pod technickým názvem syngas, který primárně sestává z vodíku (H₂) a kysličníku uhelnatého (CO). V plynárenském podniku je surovina míšena s kyslíkem (O₂) a směs je vstřikována do zplyňovače. Uvnitř zplyňovače je surovina s kyslíkem vystavena vysoké teplotě a vysokému tlaku. Výsledkem je přeměna suroviny a kyslíku na syngas.

Kromě H₂ a CO syngas obsahuje v malém množství i jiné plyny, například čpavek, metan a sirovodík (H₂ S). Více jak 99 % sirovodíku v syngasu lze přeměnit na elementární síru použitelnou vhnojivech nebo chemickém průmyslu. Popel a všechny kovy se odstraní v podobě strusky a syngas se zbaví i jiných částic. Čistý syngas se použije k výrobě elektrické energie, k výrobě průmyslových chemikálií a plynů. Zplyňování rafineriím umožňuje vyrábět si vlastní energii a další vedlejší produkty. Zplyňování tak vykazuje vysokou efektivnost, úsporu energie a čistší životní prostředí. Například plynárna při rafinerii v El Dorado v Kansasu převádí ropný koks a odpady z rafinerie na elektrickou energii a páru, což pro plynárnu znamená soběstačnost pokud jde o energii, a podstatné snížení nákladů na likvidaci odpadu a koksu. Z těchto důvodů se zplyňování stalo mezi majiteli rafinerií na celém světě velmi populární. V současné době na celém světě existuje několik stovek plynáren, zabývajících se zmíněnou činností.

Provoz plynáren vyžaduje mnoho řídicích systémů sloužících k řízení procesu zplyňování a jiných zařízení s tímto procesem spojených. Současné plynárny používají nezávislé ovladače, například proporcionálních integrálních derivačních ovladačů (P1D - proportional integrál deri35 vativ controllers), které slouží k nezávislému řízení různých procesů v provozu zplyňované. Nezávislé ovladače pracují samostatně a nemusí navzájem spolupracovat. Důsledkem je, že k požadovaným nastaveným hodnotám každého ovládače se musí přistupovat odděleně. Nezávislé ovladače naneštěstí často poskytují slabou odezvu, což má za následek zvýšené opotřebování a zvýšený výskyt trhlin u zplyňovače a jiných připojených jednotek. Konkrétně, slabá odezva při ovládání může zničit vyzdívku nádoby zplyňovače (vrstvy cihel ve zplyňovači, která udržuje ve zplyňovači danou teplotu) a termoelektrické snímače teploty, které ve zplyňovači měří teplotu. Slabá odezva rovněž vede k prostojům ve výrobě a k výrobě syngasu s nespecifickými vlastnostmi, které se od požadovaných vlastností liší.

Z uvedených důvodů se zjistila potřeba získání integrovaného systému řízení, který by ovládal různé kritické složky plynárenského provozu. Integrovaný systém řízení by měl zlepšit spolehlivost plynárenského provozu odstraněním prostojů a maximalizováním produktivní doby. Integrovaný systém řízení by měl rovněž snížit míru opotřebení zařízení a možnost výskytu trhlin ve zplyňovači a připojených zařízeních.

-1 CZ 299517 B6

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je způsob řízení poměru kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování, ve kterém 5 dochází k přeměně kyslíku a suroviny na bázi uhlovodíku na syngas složený primárně z vodíku a monoxidu uhlíku, přičemž jednotlivé kroky způsobu tvoří

- stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku založených na požadované hodnotě poměru 10 kyslíku a uhlíku (O/C) a požadované dodávky syngasu, a

- seřízení ventilů kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování, založené na požadovaných hodnotách kyslíku a uhlíku.

Dále je podstatou vynálezu to, že způsob zahrnuje kroky:

- přeměnu hodnoty průtoku uhlíku na řídicí signál požadované dodávky pomocí konverze makro jednotkou,

- příjem řídicího signálu požadované dodávky a požadované hodnoty požadavku dodávky řídicího zařízení ve voliči signálu PID a generování řídicího signálu v ovladači PID,

- příjem signálu z ovladače PID a automatické hodnoty požadavku na dodávku ve voliči signálu 20 a generování zvolené hodnoty požadavku na dodávku,

- příjem zvolené hodnoty požadavku na dodávku a převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu v nízkém voliči a generování zátěžové omezené hodnoty požadavku na dodávku,

- přeměnu zátěžové omezené hodnoty požadované dodávky na hodnotu systematické odchylky a ovlivnění průtoku kyslíku hodnotou systematické odchylky.

Podle způsobu řízení poměru kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování se hodnota průtoku uhlíku přemění na signál požadavku na dodávku syngasu podle následující rovnice:

m= F * 12,011 * (24/20000), kde:

m představuje požadavek na dodávku syngasu a Fje hodnota toku kalu v lb-mol/h.

Výpočet převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu zahrnuje kroky:

- stanovení omezeného řídicího signálu ve vysokém voliči,

- výpočet 98 % omezené požadované hodnoty ovladače, a

- stanovení převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu z hodnoty 98 % omezené požadované hodnoty ovladače a omezeného řídicího signálu ovladače.

Krok stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku tvoří následující kroky:

- vynásobení požadované hodnoty kyslíku hodnotou průtoku uhlíku a generování vysokého limitu požadované hodnoty kyslíku,

- stanovení požadavku na dodávku kyslíku omezeného průtokem uhlíku v nízkém voliči z poža45 dávku na dodávku syngasu a hodnoty vysokého limitu požadované hodnoty kyslíku,

- vynásobení hodnoty vysokého limitu požadovaného kyslíku předem určeným faktorem a generování nízkého limitu požadovaného kyslíku,

- stanovení omezené požadované hodnoty kyslíku ve vysokém voliči z hodnoty nízkého limitu kyslíku a z požadavku na dodávku kyslíku omezeného hodnotou průtoku uhlíku, u tohoto způsobu podle vynálezu je předem určeným faktorem hodnota 0,98.

-2CZ 299517 B6

Krok stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku dále obsahuje kroky:

- stanovení nízkého limitu požadované hodnoty uhlíku ve vysokém voliči z hodnoty průtoku kyslíku a požadavku na dodávku syngasu,

- vynásobení hodnoty průtoku kyslíku předem určeným faktorem ke generování vysokého limi5 tu požadované hodnoty uhlíku,

- stanovení omezené požadované hodnoty uhlíku v nízkém voliči z hodnoty vysokého limitu požadované hodnoty uhlíku a z hodnoty nízkého limitu požadované hodnoty uhlíku a

- vydělení omezené požadované hodnoty uhlíku požadovanou hodnotou poměru kyslíku a uhlíku ke generování požadované řídicí hodnoty uhlíku, přičemž předem určeným faktorem je hodnota 1,02.

Dále je podstatou vynálezu způsob řízení poměru kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování proveditelný pomocí počítačového programu paměťového zařízení, který je upraven k zajištění následujících kroků:

- stanovení požadavku na dodávku syngasu, založeném na zátěžovém omezení, přičemž požadavek na dodávku syngasu představuje požadovaný výstup generátoru plynu,

- stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku, založených na požadované hodnotě poměru kyslíku a uhlíku a požadavku na dodávku syngasu,

- seřízení ventilů kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování na základě požadovaných hodnot 20 kyslíku a uhlíku.

Dále je způsob řízení poměru kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování proveditelný pomocí paměťového zařízení počítačového programu upraven k uskutečnění následujících kroků:

- příjem řídicího signálu požadované dodávky a požadované hodnoty řízení požadavku na dodávku ve voliči signálu PID a generování řídicího signálu P1D,

- příjem signálu PID ovladače a automatické hodnoty požadavku na dodávku ve voliči signálu a generování zvolené hodnoty požadavku na dodávku,

- příjem zvolené hodnoty požadavku na dodávku a převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu v nízkém voliči a generování omezené zátěžové hodnoty požadavku na dodávku,

- přeměnu omezené zátěžové hodnoty požadavku na dodávku na hodnotu systematické odchylky a

- ovlivnění průtoku kyslíku hodnotou systematické chyby.

U tohoto způsobu k přeměně hodnoty průtoku uhlíku na signál požadavku na dodávku syngasu je provedena úprava podle následující rovnice:

m = F * 12,011 * (24/20000), kde:

m představuje požadavek na dodávku syngasu a F je hodnota toku kalu v lb-mol/h.

K zajištění výpočtu převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu jsou určeny následující kroky:

- stanovení omezené řídicího signálu ve vysokém voliči,

- výpočet 98 % omezené požadované hodnoty ovladače, a

-stanovení převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu z hodnoty 98 % omezené poža50 dováné hodnoty ovladače a omezeného řídicího signálu ovladače.

-3 CZ 299517 B6

Ke stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku jsou upraveny následující kroky:

- vynásoben požadované hodnoty kyslíku hodnotou průtoku uhlíku a generování vysokého limitu požadované hodnoty kyslíku,

- stanovení požadavku na dodávku kyslíku omezeného průtokem uhlíku v nízkém voliči z poža5 dávku na dodávku syngasu a hodnoty vysokého limitu požadované hodnoty kyslíku,

- stanovení omezené požadované hodnoty kyslíku ve vysokém voliči z hodnoty nízkého limitu kyslíku a z požadavku na dodávku kyslíku omezeného hodnotou průtoku uhlíku.

Předem určeným faktorem u tohoto způsobuje 0,98.

- vynásobení hodnoty průtoku kyslíku předem určeným faktorem ke generování vysokého limitu požadované hodnoty uhlíku,

- vydělení omezené požadované hodnoty uhlíku požadovanou hodnotou poměru kyslíku a uhlíku ke generování požadované řídicí hodnoty uhlíku. Předem určeným faktorem je 1,02.

Tento vynález je zaměřen na integrovaný systém řízení (ICS) provozu zplyňování. ICS řídí provoz zplyňovače a jiných kritických složek provozu. Vynález zvyšuje výkon plynárenského pro25 vozu tím, že řídí operace zplyňovače a jiných kritických složek pomocí integrovaného systému řízení, namísto jednotlivých nezávislých regulátorů. ICS je subsystémem velkého systému řízení, který řídí operace plynárenského (zplyňovacího) provozu. Stručně řečeno, ICS řídí následující faktory:

i) poměr kyslíku k uhlíku O/C ve zplyňovači, ii) požadavky na syngas nebo na požadovaný výstup zplyňovače, iii) zátěžová omezení, iv) ovládání toku moderátoru do zplyňovače

v) odlučovací jednotku vzduchu (ASU-air separation unit), vi) ventilační ventily sběrného potrubí kyslíku, vii) tlak ve sběrné nádobě syngasu.

Výhodou tohoto integrovaného systému řízení procesu zplyňování je to, že poskytuje bezpečnější provoz a zvýšenou životnost zplyňovače a ostatních složek tím, že řídí poměr O/C. Optimální přeměna uhlovodíku probíhá při řízeném poměru O/C. Podle tohoto vynálezu je poměr O/C řízen ovládáním průtoku kyslíku a uhlíku do zplyňovače.

Požadavek na dodávku syngasu je dán požadovanou hodnotou na dodávku a signálem požadované dodávky. Signál je realizován makro konverzí průtoku uhlíku.

Zátěžová omezení jsou dána nastavením hodnot zásobovacího čerpadla, poměrem PV/PS, kde poměr PV/PS je poměrem skutečného výkonu k požadovanému výkonu, dále polohou ventilu kyslíku, a hodnotou ventilace/recyklace kyslíku.

Tok moderátorů páry do zplyňovače je řízen nastavením jednoho nebo více parních ventilů ve vedení kyslíku a parních ventilů ve vedení uhlíku. Pokud se jako moderátor použije recyklovaná černá voda, je tok této černé vody řízen nastavením otáček čerpadla černé vody.

-4CZ 299517 B6

Vypuzování kyslíku z ASU je ovládáno nastavením vstupního ventilu kompresoru kyslíku. Množství kyslíku procházejícího ventilem sběrného potrubí kyslíku je řízeno nastavením polohy ventilačních ventilů. Tlak ve sběrném potrubí syngasu je ovládán třemi způsoby: ovládáním vysokého tlaku, ovládáním nízkého tlaku a ovládáním „nízkého-nízkého“ tlaku. Tento vynález poskytuje způsob ovládání poměru O/C v plynárenském provozu.

Přehled obrázků na výkresech

Na výkresech označují stejné referenční částice a znaky stejné nebo funkčně podobné a/nebo konstrukčně podobné prvky. U obrázku, ve kterém se prvek objeví poprvé, je prvek určen nejlevnější číslicí v referenčním znaku. Tento vynález bude dále popsán s přihlédnutím k přiloženým výkresům, na kterých:

obr. 1 znázorňuje systém zplyňování podle jednoho provedení tohoto vynálezu, obr. 2 znázorňuje blokové schéma rozčleněného systému řízení podle jednoho provedení tohoto vynálezu, obr. 3 znázorňuje blokové schéma vyšší úrovně integrovaného řídicího systému (ICS) podle jednoho provedení tohoto vynálezu, obr. 4 znázorňuje postupový diagram způsobu regulace poměru kyslíku k uhlíku (O/C), a to podle jednoho provedení tohoto vynálezu.

obr. 5 znázorňuje postupový diagram způsobu výpočtu požadavku na syngas, a to podle jednoho provedení tohoto vynálezu, obr. 6 znázorňuje postupový diagram způsobu omezení zatížení, a to podle jednoho provedení tohoto vynálezu, obr. 7 znázorňuje postupový diagram způsobu stanovení požadované hodnoty poměru O/C, a to podle jednoho provedení tohoto vynálezu, obr. 8 znázorňuje postupový diagram způsobu výpočtu požadované hodnoty kyslíku, obr. 9 znázorňuje postupový diagram způsobu stanovení požadované hodnoty uhlíku, obr. 10 znázorňuje postupový diagram způsobu řízení toku kyslíku, obr. 11 znázorňuje postupový diagram způsobu řízení toku uhlíku, obr. 12 znázorňuje postupový diagram způsobu řízení zásobovacího injektoru, obr. 13A a 13B znázorňuje postupový diagram způsobu řízení moderátoru v systému zplyňování, obr. 14A a 14B znázorňuje postupový diagram řízení separační jednotky vzduchu (ASU) podle jednoho provedení tohoto vynálezu, obr. 15A a 15B znázorňuje postupový diagram řízení ventilačních ventilů ve sběrném potrubí kyslíku, obr. 16 znázorňuje postupový diagram způsobu ovládání normálního tlaku ve sběrném potrubí syngasu, obr. 17A a 17B znázorňuje postupový diagram způsobu ovládání vysokého tlaku ve sběrném potrubí syngasu obr. 18 znázorňuje postupový diagram způsobu ovládání nízkého tlaku ve sběrném potrubí syngasu, obr. 19 znázorňuje postupový diagram způsobu ovládání tlaku zplyňování, obr. 20 znázorňuje postupový diagram způsobu stanovení automatického požadavku, obr. 21 znázorňuje blokové schéma systému počítače, který je schopný realizovat funkčnost tohoto vynálezu.

-5 CZ 299517 B6

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 zobrazuje systém zplyňování 100 podle prvního provedení tohoto vynálezu. Systém zply5 ňování 100 zahrnuje jednotku kyslíku 104, jednotku suroviny 108, zplyňovač 112 a odstraňovač síry 116.

Jednotkou kyslíku 104 může být separační jednotka vzduchu (ASU), která přijímá vzduch z atmosféry a vyrábí kyslík. ASU prodávají různí výrobci, například Praxair and Air Products.

io Jednotka kyslíku 104 je připojena ke zplyňovači 112 jedním nebo více vedeními kyslíku 120.

Alternativně může systém zplyňování 100 zahrnovat množství zplyňovačů 112. U takového uspořádání je zmíněné množství zplyňovačů připojeno k ASU pomocí sběrného potrubí (hlavního vedení). Kyslík je rozdělován mezi jednotlivé zplyňovač sběrným potrubím kyslíku.

Vedení kyslíku končí v jednom nebo více injektorů kyslíku ve zplyňovači 112. Injektory kyslíku vstřikují kyslík do zplyňovače 112. Vedení kyslíku 120 rovněž zahrnuje jeden nebo více ventilů kyslíku 124. Ventily kyslíku 124 jsou nastaveny tak, že mohou ovládat tok kyslíku do zplyňovače 112.

Jednotka suroviny 108 je ke zplyňovači 112 připojena pomocí jednoho nebo více zásobovacích vedení 128. Surovina se do zplyňovače 112 dodává zásobovacím vedením 128. Zásobovací vedení 128 končí v jednom nebo více zásobovacích injektorech ve zplyňovači 112, které surovinu vstřikují do zplyňovače 112. Zásobovací vedení 120 rovněž zahrnuje jeden nebo více záso25 bovacích ventilů 132. Při použití plynné suroviny, jsou zásobovací ventily nastaveny tak, že ovládají tok plynné suroviny do zplyňovače 112. Při použití pevné nebo tekuté suroviny, je její tok ovládán čerpadlem s proměnnými otáčkami.

Systém zplyňování 100 může být navržen tak, že může zpracovávat pevnou surovinu, například uhlí, ropný koks, plasty, pryž, také tekutou surovinu, například těžké oleje, orimulsion a vedlejší produkty rafinace, nebo plynnou surovinu, například zemní plyn a odpadní plyn při rafinaci. Plynné suroviny se zavádí přímo do zplyňovače 112 pomocí injektorů, kde se mísí s kyslíkem. Tekuté suroviny se obecně čerpají do zplyňovače 112.

Naproti tomu, pevné suroviny se musí nejprve rozemlít na částice a smísit s vodou, nebo odpadním olejem a takto vzniklý kal se čerpá do zplyňovače 112. Tok kalu do zplyňovače lze rovněž ovládat úpravou otáček kalového čerpadla.

Moderátory, například pára nebo recyklovaná černá voda, se do suroviny přidávají společně s kyslíkem před zplyňováním. Přidávání moderátorů zvyšuje výkonnost zplyňovače 112. Pára se přidává vedením páry. Černou vodou je voda sebraná ze dna zplyňovače a do zplyňovače je znovu přečerpávána jako moderátor.

Podle obr. 1, je surovina s kyslíkem dále zavedena do zplyňovače 112 zásobovacími injektory.

Zplyňovačem 112 je nádoba vyzděná žáruvzdornými cihlami, která je konstruována tak, aby vydržela zatížení vysokou teplotou a vysokým tlakem. Zplyňovač nezahrnuje pohyblivé díly ani jakákoliv místa umožňující uvolnění atmosférického tlaku. Ve zplyňovači je surovina a směs kyslíku, nebo „dodávaná směs“, vystavena teplotě okolo 1370 °C a tlaku okolo 1200 psi. Po tom co je směs vystavena těmto extrémním podmínkám, se dodaná směs rozloží na plynnou směs sestávající ze dvou hlavních složek, a to H₂ a CO tato plynná směs sestávající převážně z H₂ a CO je známá pod názvem syntetický plyn nebo syngas.

Syngas prochází pračkou syngasu, kde dochází kjeho vymýván. Syngas obsahuje teplo, které se může využít k výrobě páry.

-6CZ 299517 B6

Plynná směs rovněž zahrnuje malá množství sirovodíku (H₂ S), čpavku, metanu a jiných vedlejších produktů dodávané směsi. Plynná směs dále prochází odlučovačem síry 116, kde dochází k odstranění sirovodíku.

Z odlučovače síry 116 syngas odchází sběrným potrubím syngasu 136. Syngas lze spalovat jako palivo k výrobě energie. Alternativně lze syngas použít jako surovinu k výrobě hnojivá, plastů a jiných chemikálií.

Jak to již bylo uvedeno, tento vynález je zaměřen na integrovaný systém řízení pro provoz zply10 ňování 100. Integrovaný systém řízení řídí činnost zplyňovače 112 a jiných připojených složek, například ASU, sběrného potrubí kyslíku, sběrného potrubí syngasu a moderátoru.

U jednoho provedení je kritický systém řízení součástí distribuovaného systému řízení, který řídí provoz systému zplyňování 100. Obr. 23 znázorňuje blokové schéma distribuovaného systému řízení 200. Jedno nebo více stanovišť s obrazovkami 208 (CRT-cathode ray tube) je připojeno k síti 204. CRT stanoviště 208 zobrazuje průběžný stav systému zplyňování 100. Operátoři monitorují činnost zplyňovače 112 a jiných složek prostřednictvím CTR stanovišť 208.

Aplikační stanoviště 212 je připojeno k síti 204. Operátoři obecně provádí, prostřednictvím apli20 kačních stanovišť 212, kontrolní aplikace, to znamená monitorování poplachů, monitorování činnosti čerpadel atd.

Integrovaný systém řízení ICS 216 je připojen k síti 204. U jednoho provedení 216 zahrnuje ICS mikroprocesor počítače a jednu nebo více pamětí RAM s přímým přístupem k datům. ICS 216 řídí činnost zplyňovače 112 a jiných kritických složek systému zplyňování 100. V RAM je uložen jeden nebo více programů, které byly konkrétně vyvinuty pro ICS 216. Mikroprocesor provádí programy uložené v RAM. K ICS 216 je připojen jeden nebo více I/O štítků. I/O štítky poskytují rozhraní mezi mikroprocesorem a různými snímači, ventily a ovladači rychlosti motorů čerpadel. Jeden nebo více nekritických systémů řízení 220 je rovněž připojeno k síti 204. Nekri30 tický systém řízení 220 řídí nekritické složky systému zplyňování 100. K síti 204 je připojen komunikační mezisíťový počítač 224. Mezisíťový počítač 224 síti 204 umožňuje komunikovat se systémy třetí strany, například s přístrojovou technikou nebo bezpečnostním vypínacím systémem.

Obr. 3 znázorňuje blokové schéma ICS 216 podle jednoho provedení tohoto vynálezu. Celkem vzato, ICS 216 zahrnuje řídicí systém poměru O/C 304, řídicí systém ASU 308, systém řízení moderátoru 212, a systém řízení sběrného potrubí 316. Každý z uvedených systémů bude popsán mnohem podrobněji.

1. Systém řízení poměru O/C

Stručně řečeno, optimální přeměna uhlovodíku nastane tehdy, když poměr O/C je v průběhu zplyňování řízen. Přednost se dává plynulému monitorování poměru O/C a jeho automatickému řízení. Bez plynulého řízení O/C může být jeho hodnota příliš vysoká nebo příliš nízká. Je-li hodnota poměru O/C příliš vysoká, teplota uvnitř zplyňovače 112 se mění v širokém rozsahu, což snižuje životnost vyzdívky zplyňovače a termočlánků. Pokud je hodnota poměru O/C příliš nízká, přeměna uhlovodíku klesá, což snižuje výkon zplyňovače 112 a způsobuje odstavení zplyňovače, pokud nejsou pevné částice rychle odstraněny.

Vynález poskytuje nový způsob řízení poměru O/C, který zlepšuje výkon zplyňovače 112. Vynález poskytuje rovněž bezpečnější provoz, zvyšuje životnost složek systému zplyňování 100, a to minimalizován změn teploty ve zplyňovači 112. Pokud je do systému zplyňování 100 integrován systém ASU, systém řízení poměru O/C musí být připojen k ovládání kompresoru kyslíku systému ASU, a to z důvodu zajištění stabilního provozu zplyňovače 112 a kompresoru kyslíku.

-7CZ 299517 B6

Stručně řečeno, podle tohoto vynálezu je poměr O/C určen výpočtem hodnoty signálu toku kyslíku a uhlíku. Obr. 4 znázorňuje postupový diagram způsobu řízení poměru O/C v souladu s jedním provedením tohoto vynálezu. V kroku 404 je požadavek na dodávku syngasu určen na základě omezení zatížení. Požadavkem na dodávku syngasu je požadovaný výstup ze zplyňovače

112. Konkrétní výpočet požadavku syngasu je podrobně vysvětlen na obr. 5. Omezení zatížení jsou limitujícím faktorem v dodávané směsi, který omezuje výkonnost zplyňovače 112. Výpočet omezení zatížení je podrobněji vysvětlen na obr. 6.

V kroku 408 je stanovena požadovaná hodnota uhlíku, a to na základě požadované hodnoty ío poměru O/C a požadavku na dodávku syngasu. V kroku 416 je tok kyslíku řízen nastavením ventilů kyslíku. Ventily kyslíku jsou nastaveny na základě požadovaných hodnot kyslíku. V kroku

420 je hodnota toku uhlíku natavena na základě požadovaných hodnot uhlíku.

a) Řízení požadavku syngasu

Obr. 5 podrobněji znázorňuje krok 404 (výpočet požadavku syngasu). V kroku 504 je hodnota průtoku uhlíku přeměněna na signál ovladače požadavku pomocí makrojednotky konverze. Alternativně je, pomocí integrovaného ASU, hodnota průtoku kyslíku přeměněna na hodnotu signálu ovladače požadavku pomocí makrojednotky konverze požadavku, a to z účelem minima20 lizování fluktuace ASU. Hodnota signálu ovladače požadavku na dodávku je reprezentována hodnotou toku čisté hmoty uhlíku v tunách/den. Hodnota toku čisté hmoty uhlíku se vypočítá z následující rovnice:

m = (F) * (12,011) * (24/2000) kde m = tok čisté hmoty uhlíku v tunách/den F - tok elementárního kalu v lb-mol/h

U jednoho provedení je průtok uhlíku, tok elementárního kalu měřen magnetickým měřidlem nebo plnicím čerpadlem s proměnnými otáčkami. V kroku 508 jsou signály ovladače požadavku a požadované hodnoty ovladače požadavku přijímány v proporcionálním integrálním derivačním ovladačem PID. Požadovaná hodnota ovladače požadavků je požadovanou hodnotou a vstupuje se do ní pomocí operátoru.

Provoz PID ovladače je odborníkům v oboru znám. Ovladač PID vypočítává chybový signál, který představuje rozdíl mezi signálem a požadovanou hodnotou (nebo referenčním signálem), a dále hodnotu chybového signálu násobí ziskem. Výstupem z ovladače PID je hodnota mezi 0,0 a 1,0 (0 % až 100 %). Konkrétně, ovladač PID vypočítává hodnotu chybového signálu, který představuje rozdíl mezi hodnotou signálu ovladače požadavku a požadovanou hodnotou ovladače požadavku, a dále chybový signál násobí ziskem.

V kroku 512 volič signálu přijímá výstup z ovladače PID a hodnotu automatického požadavku. Stanovení hodnoty automatického požadavku bude vysvětleno později. V závislosti na provozním režimu zplyňovače 112 volič signálu volí buďto výstup z ovladače PID, nebo hodnotu auto45 matického požadavku. Během automatického režimu volič signálu volí hodnotu automatického požadavku. Při výskytu převažujícího režimu volič signálu volí vyšší ze dvou vstupů.

V kroku 516 volič nižší hodnoty přijímá hodnotu zvoleného požadavku, to znamená výstup voliče signálu a převažující hodnotu požadavku na dodávku syngasu. Stanovení převažující hodnoty požadavku syngasu bude popsáno později. Nízký volič volí nižší hodnotu z hodnoty zvoleného požadavku a převažující hodnoty požadavku syngasu, jako zátěžově omezenou hodnotu požadavku. V kroku 520 je zátěžově omezená hodnota požadavku přeměněna na signál systematické odchylky. Signál systematické odchylky má hodnotu mezi -2 % a +2 % plné stupnice, kde hodnota plné stupnice je v rozmezí 0 až maximální hodnota povoleného základního toku, kde se

-8CZ 299517 B6 hodnota základního toku týká hodnoty v molech (1 mol = 6,02 χ 10²³ molekul), spíše než hodnotě objemového toku.

V kroku 524 je průtok kyslíku odchýlen signálem systematické odchylky. Odchýlený průtok kyslíku je signálem požadavku syngasu.

i) Omezení zatížení

Obr. 6 znázorňuje postupový diagram způsobu stanovení omezení zatížení nebo „převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu“, a to v souladu s jedním provedením tohoto vynálezu.

V kroku 604 vysoký volič volí nejvyšší hodnotu mezi následujícími hodnotami: 1) požadovanou hodnotou zásobovacího čerpadla; 2) výkonem zásobovacího čerpadla PV/SP, kde PV/SP je poměr skutečně naměřeného výkonu k maximálnímu povolenému výkonu; 3) výkonem kompresoru kyslíku PV/SP; 4) hodnotou polohy ventilu kyslíku zplyňovače (tato hodnota se používá pouze tehdy, jestliže se použije integrovaná ASU); 5) polohou sacího ventilu kompresoru nebo polohou recyklovacího ventilu čerpadla kyslíku (tato hodnota se používá pouze při použití integrované ASU); 6) hodnotou sacího ventilu kompresoru kyslíku (pouze při použití integrované ASU). Z vysokého voliče vychází nejvyšší hodnota jako hodnota omezeného signálu ovladače.

V kroku 608 je omezená požadovaná hodnota ovladače vynásobena v násobiči hodnotou 98 % (0,98). Násobitelem může být i hodnota 0,95 nebo 0,90). Omezená požadovaná hodnota ovladače je zamýšlenou hodnotou, kterou zavádí operátor. V kroku 612 PID ovladač přijímá omezený signál ovládače z vysokého voliče a výstup z násobiče (98 % omezené požadované hodnoty ovladače). Výstupem z PID ovladače je převažující hodnota požadavku na dodávku syngasu.

2. Řízení požadované hodnoty poměru O/C

Obr. 7 znázorňuje postupový diagram způsobu stanovení požadované hodnoty poměru O/C podle jednoho provedení tohoto vynálezu. V kroku 704 je v děliči hodnota průtoku kyslíku podělena hodnotou průtoku uhlíku, čím se získá hodnota poměru O/C. Pokud se použije pevná nebo plynná surovina, musí se provést následující kroky, které následují za již popsaným krokem 704.

V kroku 708 je měřená hodnota poměru O/C z kroku 704 použita k odvození teploty ve zplyňovači. U jednoho provedení se k odvození teploty ve zplyňovači používá lineární interpolační metoda. Odvozenou hodnotou teploty ve zplyňovači je hodnota virtuálního signálu teploty.

V kroku 712 operátor používá hodnotu virtuálního signálu teploty k volbě virtuální hodnoty teploty. V kroku 716 je hodnota O/C získána interpolací hodnoty virtuální teploty.

3) Řízení požadované hodnoty kyslíku

Obr. 8 znázorňuje postupový diagram způsobu výpočtu požadované hodnoty kyslíku podle jednoho provedení tohoto vynálezu. V kroku 804 je hodnota poměru O/C vynásobena v prvním násobiči hodnotou průtoku uhlíku. Výstupem z prvního násobiče je hodnota průtoku na bázi kyslíku (nebo požadovaného vysokého limitu kyslíku).

V kroku 808 je signál požadavku na dodávku syngasu (vychýlený průchod kyslíku z kroku 524 z obr. 5) a výstup z prvního násobiče přijat v nízkém voliči. Výstupy z nízkého voliče jsou představovány požadavky kyslíku omezené průtokem uhlíku.

V kroku 812 druhý násobič přijímá hodnotu výstupu z prvního násobiče, to znamená hodnotu požadovaného vysokého limitu kyslíku, kde je dále vynásobena faktorem 0,98. Výstupem z druhého násobiče je hodnota požadovaného nízkého limitu kyslíku. Ačkoliv je požadovaný nízký limit kyslíku nastaven na hodnotu 98 % hodnoty požadovaného vysokého limitu kyslíku, je nutné vědět, že je možné k nastavení hodnoty požadovaného vysokého limitu kyslíku použít i jiné faktory (například 95 %, 90 %).

-9CZ 299517 B6

V kroku 816 je požadovaný nízký limit kyslíku a výstup z nízkého voliče, to znamená požadavek kyslíku omezený průtokem uhlíku, přijímán ve vysokém voliči. Výstup z vysokého voliče je omezená požadovaná hodnota kyslíku. Průtok kyslíku je omezen na hodnotu mezi 98 % a 100 % průtoku uhlíku. Jinými slovy, průtok uhlíku ovládá průtok kyslíku, ale ne více jak ze dvou procent. Odborníkům je zřejmé, že průtok kyslíku lze omezit i s jinou procentuální hodnotou průtoku uhlíku. Jinými slovy, průtok kyslíku může ovlivňovat průtok uhlíku i pomocí jiných procentních hodnot.

ío Pokud je ASU integrován se systémem zplyňování 100, potom se musí realizovat následující doplňkové kroky. V kroku 820 má rovnice F(x) = 0,002x + 0,81 řešení, když F(x) > 7,0 a % představuje polohy ventilu kyslíku. Funkce Fix) je požadovanou hodnotou modifikátoru kyslíku, která se používá k nastavení ventilů kyslíku do plně otevřené polohy, to znamená mimo ovládání, jestliže je kyslík řízen v ASU.

Výpočet polohy ventilu kyslíku bude popsán později. V kroku 824 je funkce F(x) násobena hodnotou výstupu z vysokého voliče, to znamená omezenou požadovanou hodnotou kyslíku, s cílem získat požadovanou řídicí hodnotu kyslíku.

4. Řízení požadované hodnoty uhlíku

Podle tohoto vynálezu je požadovaná hodnota uhlíku počítána z omezené hodnoty uhlíku a požadované hodnoty poměru O/C. Obr. 9 znázorňuje postupový diagram způsobu stanovení požadované řídicí hodnoty uhlíku. V kroku 904 je hodnota průtoku kyslíku a požadavku na dodávku syngasu přijímána ve vysokém voliči. Výstupem vysokého voliče je požadovaná hodnota nízkého limitu na bázi kyslíku. V kroku 908 se v násobiči hodnota průtoku kyslíku násobí faktorem 1,02. Výstupem z násobiče je požadovaná hodnota vysokého limitu. Je nutné pochopit, že hodnota průtoku kyslíku může být vynásobena jinými faktory, například 1,05 nebo 1,1, a to za účelem stanovení požadované hodnoty vysokého limitu uhlíku.

V kroku 912 je hodnota vysokého limitu uhlíku a požadovaná hodnota nízkého limitu uhlíku přijímána v nízkém voliči. Výstupem z nízkého voliče je omezená požadovaná hodnota uhlíku.

V kroku 916 je omezená požadovaná hodnota uhlíku vydělena hodnotou poměru O/C, čímž se získá řídicí požadovaná hodnota uhlíku.

5. Řízení toku kyslíku

Průtok kyslíku je řízen nastavením polohy ventilu ve vedení kyslíku. Obr. 10 znázorňuje postupový diagram řízení toku kyslíku. V kroku 104 kompenzátor toku přijímá hodnoty teploty kyslí40 ku, tlaku kyslíku a průtoku kyslíku. Teplota kyslíku se měří pomocí termočlánků ve vedení kyslíku. Ve vedení kyslíku se měří tlak kyslíku pomocí vysílačů tlaku. Průtok kyslíku se měří pomocí vysílačů toku kyslíku umístěných ve vedení kyslíku. Kompenzátor toku koriguje tok kyslíku v závislosti na změnách tlaku a teplot.

Kompenzovaný tok kyslíku se vypočítá pomocí následující rovnice:

T + T_n kde:

q = kompenzovaný tok kyslíku q = tok kyslíku

-10CZ 299517 B6

P = tlak kyslíku v psig

Po = absolutní konverzní faktor tlaku, nejlépe 14,696 psi P_R = absolutní plánovaný tlak v psia T = teplota kyslíku ve °F

T_o = absolutní konverzní faktor teploty, nejlépe 459,69 °F (237,60 °C)

T_R = absolutní plánovaná teplota kyslíku v °R.

Výstupem kompenzátoru tlaku je kompenzovaný tok kyslíku. V kroku 1008 je kompenzovaný tok kyslíku přeměněn na molámí tok kyslíku.

Tok kyslíku je přeměněn na molámí tok kyslíku podle následující rovnice:

F = q (2/379,5) kde q = volumetrický tok kyslíku ve standardu cubic feet/ hour (scsh),

F = elementární tok v lb-mol/hr.

V kroku 1012 je molámí tok kyslíku v násobiči vynásoben hodnotou čistoty kyslíku. Hodnota čistoty kyslíku (například 96 %) je získána z analyzátoru čistoty kyslíku. Výstupem z násobiče je signál toku kyslíku.

V kroku 1016 je signály toku kyslíku a požadované řídicí hodnoty kyslíku přijímány v PID ovladači. V kroku 1020 je výstup z PID ovladače získán pomocí dvou omezovačů rychlosti - omezovače nárůstu rychlosti a omezovače poklesu rychlosti.

Výstupem z PID ovladače je rychlost omezená jedním ze dvou omezovačů rychlosti, což závisí na rychlosti změny výstupu. Pokud se výstup z PID ovladače zvyšuje (kladná rychlost změny), potom je rychlost omezována omezovačem nárůstu rychlosti. Jestliže hodnota výstupu z PID omezovače klesá (záporná rychlost změny), potom je rychlost omezována omezovačem poklesu rychlosti.

V kroku 1024 jsou výstupy z omezovačů rychlosti přijímány ve voliči signálu. Přitom volič signálů volí jeden ze signálů na základě toho, zda rychlost změny signálu je kladná nebo záporná. Jestliže se výstup z PID ovladače zvyšuje, volič signálů volí omezovač nárůstu rychlosti. Jestliže výstup z PID ovladače klesá, volič signálů volí omezovač poklesu rychlosti. Výstup z PID ovladače se používá k nastavení polohy ventilu kyslíku.

6. Řízení toku uhlíku

Podle tohoto vynálezu je průtok uhlíku do zplyňovače řízen otáčkami čerpadla uhlíku, Stručně řečeno, otáčky čerpadla jsou řízeny měřenými hodnotami průtoku uhlíku a zamýšlenou řídicí hodnotou uhlíku. K nastavení otáček čerpadla uhlíku se používá PID ovladač.

Obr. 11 znázorňuje postupný diagram způsobu řízení toku uhlíku. V kroku 1104 je průtok uhlíku odvozen od rychlosti zásobovacího čerpadla. Hodnota průtoku uhlíku se vypočítá z následující rovnice:

q = q_r (s/s_r), kde q = průtok zásobovacím čerpadlem v g/min

-11 CZ 299517 B6 q_r = plánovaný tok zásobovacím čerpadlem s = otáčky čerpadla v ot/min s_r = plánované otáčky zásobovacího čerpadla v ot/min..

V kroku 1108 volič signálu přijímá usuzovanou hodnotu průtoku uhlíku a hodnotu měřeného průtoku. U jednoho provedení se měřená hodnota průtoku získá magnetickým měřičem toku. Volič signálu volí jeden ze signálů v závislosti na provozních podmínkách. Výstupem z voliče signálů je hodnota skutečného průtoku uhlíku.

ίο V kroku 1112 je průtok uhlíku přeměněn na molámí průtok uhlíku v molámím konvertoru. U pevné suroviny je průtok uhlíku přeměněn na molámí průtok uhlíku podle následující rovnice:

F = [{(q* 8,021)}/{12.011*(0,017 ~ 0,000056*x_k ,, „ )}]*(0„01 x _k., „ )*(0,01„ _k . _k, „),

F = elementární tok uhlíku v lb-mol/hr q = tok kalu (představuje otáčky kalového čerpadla)

Ajjoks ⁼ koncentrace uhlíku v koksu s hodnotou mezi 85 % a 92 %.

X_kai = koncentrace koksu v kalu s hodnotou mezi 55 % a 65 %.

Použije-li se pevná surovina je průtok uhlíku přeměněn na molámí průtok uhlíku podle následující rovnice:

F = (Q* S_g * 8,021/12,011) * 0,01 *X_C kde:

Q = průtok uhlíku v gal/min F = elementární průtok uhlíku v lb-mol/hr 5’g = specifická hmotnost uhlíku

X_c = obsah uhlíku v tekutině

Molámí přeměna bere v úvahu rychlostí omezený obsah uhlíku a rychlostí omezenou koncentraci kalu, tak, jak to bude vysvětleno později.

Zaprvé, obsah uhlíku je stanoven z dodávky suroviny, například z koksu. Obsah uhlíku je tak rychlostně omezen omezovačem rychlosti. Jestliže se například obsah uhlíku v realizované dodávce suroviny podstatně liší, to znamená například o 20 %, od předchozí dodávky od zplyňovače, omezovač rychlosti omezí rychlost změny na hodnotu 0,05 %/min. Jinými slovy omezovač rychlosti informuje řízení toku uhlíku o probíhající změně obsahu uhlíku s hodnotou změny pouze 0,05 %/min, místo drastické náhlé změny o 20 %. Koncentrace kalu je stanovena laboratorní analýzou a je rovněž rychlostně omezena.

V kroku 1116, je hodnota molámího průtoku uhlíku vynásobena v prvním násobiči hodnotou rychlostně omezené koncentrace kalu. V kroku 1120 je hodnota výstupu z násobiče znovu vyná45 sobena hodnotou rychlostně omezeného obsahu uhlíku, a to v druhém násobiči. Hodnota výstupu z druhého, násobiče je signálem toku uhlíku.

V kroku 1124 PID ovladač přijímá signál toku uhlíku, požadovanou řídicí hodnotu uhlíku, a přitom výstupem je hodnota rychlosti čerpadla uhlíku.

- 12CZ 299517 B6

7. Ovládání vstřikování dodávaného kyslíku

Jak to již bylo uvedeno, do zplyňovače je kyslík dodáván jednotkou ASU. U jednoho provedení tohoto vynálezu je vedení kyslíku před zavedením do zplyňovače 112 rozděleno do dvou vedení.

Obě vedení kyslíku a vedení uhlíku (z jednotky suroviny) se spojují a vytváří tři soustředná potrubí vedoucí do zásobovacího injektoru. Střední potrubí dodává kyslík. Mezilehlé potrubí obklopující střední potrubí dodává surovinu. Vnější potrubí obklopující mezilehlé potrubí dodává rovněž kyslík. Tok kyslíku je ovládán dvěma ventily. Střední ventil kyslíku je umístěný v blízkosti zmíněného rozdělení potrubí kyslíku, směrem proti směru toku, přitom druhý prstencovitý ventil ío kyslíku je umístěný v soustředné sekci trubky, to znamená po směru toku kyslíku.

Obr. 12 znázorňuje postupový diagram řízení zásobovacího injektoru. V kroku 1204 se určuje hodnota rozděleného množství kyslíku u prstencovitého ventilu. Hodnota rozděleného množství je dána funkcí F(x) = 1-x, kde x je požadovaná hodnota toku kyslíku po rozdělení. Tato požado15 váná hodnota kyslíku je dána procentním množstvím celkového toku kyslíku proudícího středním vedením. Je-li x = 30 %, potom F(x = 1 - 0,3 - 0,7.

V kroku 1208 jev prvním násobiči požadovaná hodnota rozděleného toku kyslíku vynásobena hodnotou signálu kompenzovaného toku kyslíku. Výstupem z prvního násobiče je požadovaná hodnota kyslíku. V kroku 1212 je hodnota signálu rozděleného toku kyslíku mezikružím (prstencovitého ventilu) vynásobena v druhém násobiči hodnotou signálu kompenzovaného toku kyslíku, čímž se získá požadovaná hodnota toku kyslíku zmíněným mezikružím. Signál toku kyslíku je měřen snímačem ve vedení kyslíku. V kroku 1224 je PID ovladačem přijímán signál toku kyslíku mezikružím a požadovaná hodnota toku kyslíku mezikružím. Výstupem z PID ovladače je hodnota polohy prstencovitého ventilu kyslíku. V kroku 1224 PID ovladač přijímá signál toku kyslíku a požadovanou hodnotu kyslíku, přitom výstupem je hodnota střední polohy ventilu kyslíku.

8. Řízení moderátoru 30

Tak, jak to již bylo uvedeno, jsou u zplyňovacích procesů přidávány do toku kyslíku a suroviny moderátory, a to, před jejich zavedením do zplyňovače 112. U tohoto vynálezu se do kyslíku a suroviny přidává pára. Nepovinně se do suroviny může přidávat recyklovaná černá voda. Černou vodou je voda sebraná ze dna zplyňovače, která se dále přidává do uhlíku jako moderátor. Sebra35 ná černá voda je potom ze zplyňovače čerpadlem čerpána zpět jako moderátor.

Množství moderátoru v kyslíku a uhlíku je řízeno nastavením parního ventilu ve vedení kyslíku a nastavením parního ventilu ve vedení uhlíku. Jestliže se rovněž použije jako moderátor černá voda, množství černé vody je řízeno nastavením otáček čerpadla recyklované černé vody.

Obr. 13A a 13B zobrazuje postupový diagram řízení moderátoru ve zplyňovači 112.

V kroku 1304 je hodnota průtoku ve vedení kyslíku, hodnota teploty páry a tlaku páry přijímána v prvním kompenzátoru toku. Průtok páry vedením kyslíku se měří průtokovým měřidlem ve vedení páiy. Teplota páry se měří jedním nebo více termočlánky ve vedení páry. Tlak páry se měří jedním nebo více čidly tlaku ve vedení páry.

Výstupem z kompenzátoru toku je signál toku páry vedením kyslíku, který je kompenzován pro tlak páry a teplotu páry. Signál kompenzovaného toku páry se vypočítá následující rovnicí:

q=q·

- 13 CZ 299517 B6 kde:

q = kompenzovaný tok kyslíku q = tok páry

P = tlak páry v jednotkách psig

P_o = absolutní konverze tlaku, obvykle 14,696 psig P_R = plánovaný absolutní tlak páry v jednotkách psia T = teplota páry ve °F

T_o = absolutní konverze teploty, obvykle 459,69 °F ío T_R = absolutní plánovaná teplota páry v °R

V kroku 1308 jsou hodnoty průtoku páry vedením uhlíku, tlaku páry a teplot páry přijímány v druhém kompenzátoru toku, přitom výstupem je signál toku páry v kompenzovaném vedení uhlíku.

V kroku 1312 je hodnota signálu toku páry v kompenzovaném vedení kyslíku a hodnota signálu toku páry v kompenzovaném vedení uhlíku sečtena v prvním sčítacím zařízení a generuje se celkový signál toku páry. V kroku 1316 se hodnota celkového toku páry přičte k hodnotě průtoku recyklované černé vody a stanoví se celkový průtok moderátoru. U jednoho provedení se průtok černé vody měří magnetickým měřidlem umístěným ve vedení uhlíku.

V kroku 1320 je v prvním děliči celková hodnota průtoku moderátoru hodnotou průtoku uhlíku a generuje se hodnota poměru moderátor/uhlík. V kroku 1324 je hodnota poměru moderátor/uhlík, hodnota průtoku uhlíku požadovaná hodnota poměru moderátor/uhlík přijata v prvním ovladači poměru. Výstupem z ovladače poměru je plánovaná hodnota toku páry ve vedení kyslíku získaná porovnáním hodnoty signálu poměru moderátor/uhlík s požadovanou hodnotou poměru moderátor/uhlík. Ovladač poměru sleduje hodnotu poměru tím, že mění jednu složku poměru, zatímco druhá složka poměru zůstává pevnou složkou až do okamžiku, kdy je dosaženo požadované hodnoty poměru.

Následující příklad popisuje činnost ovladače poměru.

Předpokládejme, že plánovaná hodnota poměru je 2/3 nebo 0,666. Nyní předpokládejme, že ovladač poměru přijme hodnotu poměru x/y. Ovladač poměru změní hodnotu y, zatímco hodnota x zůstává pevná, a to až do dosažení hodnoty poměru x/x = 0,666. Alternativně může ovladač poměru měnit hodnotu x, zatímco hodnota y zůstane pevná.

V kroku 1328 může být plánovaná hodnota průtoku páry ve vedení kyslíku nahrazena předem stanovenou hodnotou získanou z hodnot bezpečnostního systému. V kroku 1332 je signál toku páry ve vedení kyslíku a výstup z hodnot bezpečnostního systému přijat PID ovladačem. Výstupem z prvního PID ovladače je hodnota signálu parního ventilu ve vedení kyslíku, který se použije k nastavení parních ventilů ve vedení kyslíku.

V kroku 1336 je hodnota signálu kompenzovaného toku páry ve vedení uhlíku a požadovaná hodnota toku páry ve vedení uhlíku přijímána v druhém PID ovladači.

Výstupem z PID ovladače je signál parního ventilu ve vedení uhlíku, který se používá k nastavení parních ventilů ve vedení uhlíku.

V kroku 1340 je hodnota toku uhlíku v druhém děliči vydělena hodnotou průtoku recyklované černé vody. V kroku 1344 druhý ovladač poměru generuje požadovanou hodnotu ovladače černé vody, a to z výstupu děliče.

- 14CZ 299517 B6

V kroku 1348 přijímá třetí PID ovladač hodnotu průtoku recyklované černé vody a požadovanou hodnotu ovladače černé vody, to znamená výstup z druhého ovladače poměru. Výstupem ze třetího PID ovladače je signál otáček čerpadla recyklované černé vody, který se využívá k ovládání otáček čerpadla recyklované černé vody.

9. Ovládání poměru ASU/kyslík

Tento vynález poskytuje možnost ovládání poměru ASU/kyslík, kde ASU je součástí systému zplyňování 100. Kyslík odcházející z ASU je ovládán nastavením vstupního ventilu kompresoru kyslíku.

Obr. 14A a 14B znázorňují postupový diagram ovládání poměru ASU/kyslík, a to v souladu s tímto vynálezem. V kroku 1404 ie poloha ventilu kyslíku zplyňovače 112 a jiných zplyňovačů, které mají fungovat současně, porovnávána ve vysokém voliči. V kroku 1408 je řešena následující rovnice: F(x) = 0,002x + 0,08, kde F(x) > 0,99 a x je výstupem z vysokého voliče. F(x) je požadovaná hodnota modifikátoru kyslíku, který se používá k omezení kyslíku v ASU tím, že ventily kyslíku ve zplyňovači, umístěné po proudu, se otvírají a uvolňují kyslík do ASU.

V kroku 1412 se řeší následující rovnice: F(y) = 0,002y + 0,81, kde F(y) > 1.0 ay je poloha ventilu kyslíku zplyňovače 112. F(y) je požadovaná hodnota modifikátoru kyslíku, která se používá jako hodnota působící proti požadované hodnotě modifikátoru kyslíku F(x) kroku 820.

V kroku 1416 je konkrétní požadovaná hodnota kyslíku v děliči vydělena funkcí F(y). Konkrétní požadovaná hodnota kyslíku se vypočítá operátorem a zavede se do systému.

V kroku 1420 se hodnoty výstupu děliče a jiné podobné hodnoty výstupů z jiných zplyňovačů sečtou v prvním sčítači. V kroku 1424 je hodnota výstupu z prvního sčítače vynásobena v násobiči funkcí F(x) získanou v kroku 1408. Výstupem z násobiče je požadovaná hodnota z ovladače výtoku. Požadovaná hodnota ovladače výtoku představuje kombinovanou celkovou požadovanou hodnotu kyslíku, což je hodnota výtoku z ASU.

V kroku 1428 se hodnota průtoku kyslíku ze všech zplyňovačů sčítá v druhém sčítači a vypočítá se hodnota celkového průtoku kyslíku.

V kroku 1432 PID ovladač přijímá požadovanou hodnotu ovladače výtoku a celkovou požadovanou hodnotu kyslíku. Výstupem PID ovladače je výstupní signál ovladače výtoku.

V kroku 1436 je výstup PID ovladače v omezovači rychlosti rychlostně omezen. V kroku 1440 je rychlostně omezený výstupní signál ovladače výtoku přijímán v nízkém voliči společně s výstupem z jiných ASU ovladačů (například z ovladače toku sání kompresoru, ovladač ventilace sání ASU) a ovladačů ochrany kompresorů.

Výstupem z nízkého voliče je signál sacího ventilu kompresoru kyslíku.

10. Řízení ventilačních ventilů sběrného potrubí kyslíku

V systému zplyňování 100 se používá společné vedení známé jako „sběrné potrubí kyslíku“, které rozděluje kyslík mezi jednotlivé zplyňovače. Při nouzových podmínkách je kyslík ve sběrném potrubí odvětrán ventily sběrného potrubí. Množství odvětraného kyslíku ventilačními ventily sběrného potrubí je řízeno jejich nastavováním.

Obr. 15A a 15B znázorňuje postupový diagram řízení větracích ventilů sběrného potrubí kyslíku.

V kroku 1504 je hodnota signálu tlaku ve sběrném potrubí kyslíku násobena v násobiči hodnotou 1,02. V kroku 1508 je výstup násobiče rychlostně omezen v omezovači rychlosti. Výstupem omezovače rychlosti je požadovaná řídicí hodnota sběrného potrubí kyslíku.

-15CZ 299517 B6

V kroku 1512 je předpokládaný tok kyslíku vypočítán z tlaku kyslíku, teploty kyslíku, z polohy ventilu kyslíku, z průtoku páry vedením kyslíku a tlaku v pračce syngasu. Tlak kyslíku se měří pomocí jednoho nebo více čidel umístěných ve vedení kyslíku. Výpočet hodnoty průtoku páry ve vedení kyslíku byl již popsán. Tlak v pračce syngasu se měří čidlem umístěným v pračce syngasu.

Předpokládaná hodnota toku kyslíku lze vypočítat tak, že se ventil kyslíku zplyňovače a zásobovací injektor zplyňovače považují za dvě omezení v sérii. Tok přes omezení je funkcí tlaku nad ío omezením a pod omezením a velikostí omezení. Tlak pod omezením (ve směru toku) je u zásobovacího injektoru tlakem plynu v pračce syngasu. Tlak nad omezením (proti toku) u zásobovacího injektoru se nedá měřit přímo. Místo toho je jeho hodnota odvozena od toku páry do vedení kyslíku v místě proti toku od zásobovacího injektoru. Odvozený tlak rovněž slouží jako tlak ve směru toku sloužící pro omezení ventilu kyslíku. Při zavírání a otvírání ventilu, se hodnota ome15 zení mění. Musí se použít množství iterativních rovnic, a to pro stanovení dopadu způsobeného ventily kyslíku, jestliže jsou nad nebo pod plánovanou normální polohou.

U jednoho provedení se předpokládaná hodnota toku kyslíku počítá pomocí rovnice, která bude uvedena později. Je zřejmé, že se může použít řada jiných typů rovnic k uvedenému výpočtu. Odborník v oboru může snadno k výpočtu použít k výpočtu toku kyslíku náhradní alternativní rovnici.

kdy:

Z £ a při: >12 kdy Z > Z > —j= a při:

a/2

P=P vysoký kdy Z>Z a kde:

a:

^rkyslik

P +P 0,3 + 0,7^-^,- ⁰ p

¹ čistička

P ¹ Čistička p -P * kyslík * čistička z¹

-16CZ 299517 B6

P = předpokládaný vstupní tlak do zásobovacího injektoru v psig

Pnfzký ⁼ výstup ovladače nízkého tlaku, předpokládaný vstupní tlak zásobovacího injektoru v psig

Z = výstup ovladače toku kyslíku

Z = NOC výstup ovladače toku kyslíku

Pvysoký⁼výstup ovladače toku kyslíku, předpokládaný vstupní tlak zásobovacího injektoru v psig

Pprafiky = tlak v pračce syngasu v psig &JP„ = NOC diferenční tlak v zásobovacího injektoru v psig

Pkysiíku = tlak kyslíku v psig

P_iyí,_iku = Absolutní NOC tlak v psia

Ppraefy ⁼ Absolutní NOC tlak v pračce syngasu v psia &Ppy = NOC diferenční tlak na ventilu kyslíku v psi

Předpokládaný tlak kyslíku je omezen výrazem:

^kyslíku^-10 P> Pprařky + 10 kde:

Pkysiíku = tlak kyslíku v psig

P = předpokládaný vstupní tlak do zásobovacího injektoru v psig

P pračky = tlak v pračce syngasu v psig

Předpokládaný tok kyslíku se vypočítá z rovnice:

- 17CZ 299517 B6

9fv +

kdeZ<Z proq = qpi kdeZ>Ž, kdy;

~ QfI * '^p~A^^fa*^pí^p°* ^T__~_:*³⁷⁹⁵ «

ΔΡ„ P Γ + Γ_θ 18,01

18,01 V T 32 q = předpokládaný tok kyslíku ve scfh

Z = výstup ovladače toku kyslíku v %

Z = NOC výstup ovladače toku kyslíku qFv= předpokládaný tok kyslíku ventilem ve scfh qri = předpokládaný tok kyslíku zásobovacím injektorem ve scfh qpy = předpokládaný NCO tok kyslíku ventilem vve scfh Pk_ysiíku= tlak kyslíku v psig

P = předpokládaný vstupní tlak zásobovacího injektoru, alespoň 0,3 *Pkysiiku ÁP_Fy = NOC diferenciální tlak u ventilu kyslíku v psi

T = NOC absolutní teplota kyslíku v °R

T = teplota kyslíku v °F

T_o = konverze absolutní teploty, obvykle 459,69°F

P_kysliku ⁼ NOC absolutní tlak kyslíku v psia

Po - konverze absolutního tlaku, obvykle 14,69 psi q_n — NOC tok zásobovacím injektorem ve scfh

P čistička“ tlak v čističce syngasu, alespoň 0,3P, v psig

Δ/% = NOC diferenciální tlak v zásobovacím injektoru v psi

P = předpokládaný vstupní NOC tlak v zásobovacím injektoru v psia m - kompenzovaný tok páry v lb/h = absolutní NOC teplota páry v °R

-18CZ 299517 B6

V kroku 1516 je předpokládaná hodnota toku kyslíku přičtena ve sčítači k hodnotě předpokládaných toků z jiných zplyňovačů. V kroku 1520 je celková hodnota předpokládaného toku kyslíku odečtena od hodnoty toku kyslíku ve sběrném potrubí, čímž se získá předpokládaná hodnota toku kyslíku ventilem sběrného potrubí. Plánovaná hodnota toku kyslíku sběrným potrubím je konstantou, která představuje množství kyslíku tekoucího potrubím kyslíku. V kroku 1524 se odchylka hodnoty kyslíku u ventilačního ventilu sběrného potrubí vypočítá z předpokládaného toku kyslíku ventilem sběrného potrubí a kritického toku kyslíku ventilem sběrného potrubí. Výpočet odchylky u ventilačního ventilu sběrného potrubí je popsán v Texaco Design Document.

Kritický tok kyslíku ventilačním ventilem je maximálním dovoleným tokem ventilačním ventilem.

V kroku 1528 PID ovladač přijímá požadované řídicí hodnoty sběrného potrubí kyslíku a signál tlaku ve sběrném potrubí kyslíku. Výstupem z PID ovladače je nezkreslená hodnota signálu (bez systematické odchylky) ventilačního ventilu sběrného potrubí kyslíku. V kroku je výstup z PID ovladače zkreslený hodnotou systematické odchylky ventilu sběrného potrubím, tím se získá zkreslený signál ventilačního ventilu sběrného potrubí kyslíku. Signál ventilačního ventilu sběrného potrubí kyslíku se používá k nastavení ventilačních ventilů sběrného potrubí kyslíku.

11. Ovládání daku ve sběrném potrubí syngasu

Tak jak to již bylo uvedeno, syngas je ze zplyňovače dopravován jedním nebo i více sběrnými potrubími. Obecně platí, že operátor převezme požadovanou řídicí hodnotu normálního tlaku, která se rovněž nazývá požadovanou hodnotou tlaku ve sběrném potrubí syngasu. Požadovaná hodnota tlaku ve sběrném potrubí syngasu se použije pro ovládání vysokého tlaku, ovládání nízkého tlaku a ovládání „nízkého-nízkého“ tlaku.

Obr. 16 znázorňuje postupový diagram způsob u stanovení ovládání normálního tlaku ve sběrném potrubí syngasu. V kroku 1604 je signál tlaku ve sběrném potrubí syngasu měřen jedním nebo mnoha čidly umístěnými ve sběrném potrubí. V kroku 1608 PID ovladač přijímá požadovanou hodnotu tlaku ve sběrném potrubí syngasu a signál tlaku ve sběrném potrubí syngasu. Výstupem z PID ovladače je požadovaná hodnota syngasu v boileru. Zmíněný boiler se týká boileru, který je umístěný ve směru toku za zplyňovačem, přijímá syngas a spaluje ho a generuje energii. Požadovaná hodnota syngasu v boileru představuje množství syngasu, které je boiler schopný přijmout.

Tento vynález poskytuje možnost ovládání vysokého tlaku ve sběrném potrubí syngasu. Obr. 17A a 17B znázorňuje postupový diagram ovládání vysokého tlaku ve sběrném potrubí syngasu.

V kroku 1704 se v kompenzátoru toku přijímá hodnota průtoku syngasu ve sběrném potrubí, teploty ve sběrném potrubí, a signál tlaku ve sběrném potrubí syngasu. Kompenzátor toku vypočítá kompenzovaný tok ve sběrném potrubí.

V kroku 1708 se z hodnoty maximálního možného toku nálevkovitě rozšířeným ventilačním ventilem sběrného potrubí syngasu vypočítá systematická odchylka ventilačního ventilu, teplota ve sběrném potrubí syngasu a maximální možný tok ventilem sběrného potrubí ventilu. Hodnota systematické odchylky nálevkovitě rozšířeného ventilačního ventilu sběrného potrubí syngasu se vypočítá z následující rovnice:

100 kde:

-19CZ 299517 B6

ΔΖ = vysoká převažující výstupní systematická odchylka ovladače tlaku čistého syngasu v % q = předpokládaný kompenzovaný tok syngasu v scfh q_R = plánovaný tok syngasu v scfh

P_R = absolutní plánovaný tlak čistého syngasu v psia P = tlak čistého syngasu v psig P_o = konverze absolutního tlaku, obvykle 14,696 psi T = teplota čistého syngasu ve °F T_o = konverze absolutní teploty, obvykle 459,69 °F ío T_R = Absolutní plánovaná teplota čistého syngasu v °R

V kroku 1712 je systematická odchylka nálevkovitého ventilačního ventilu ve sběrném potrubí syngasu, společně se spouštěcím signálem spalovací turbíny, přijímána rampou systematické odchylky.

V kroku 1716 se hodnota výstupu z rampy systematické odchylky ve sčítači přičítá k dalšímu spouštěcímu signálu spalovací turbíny jiných turbín. V kroku 1724 je požadovaná hodnota tlaku ve sběrném potrubí syngasu v násobiči vynásobena hodnotou 1,02. Výstupem z násobiče je požadovaná hodnota vysokého tlaku.

V kroku 1720 je PID ovladačem přijímán signál tlaku ve sběrném potrubí syngasu požadovaná hodnota vysokého tlaku. Výstup z PID ovladače se realizuje při překročení tlaku ve sběrném potrubí o více jak 2 % požadované hodnoty vysokého tlaku. V kroku 1728 je hodnota výstupu z PID ovladače zkreslena (vychýlena) výstupem sčítače, výsledkem je stanovení polohy nálevko25 vitého ventilačního ventilu sběrného potrubí syngasu.

Obr. 18 znázorňuje postupový diagram způsobu ovládání nízkého tlaku ve sběrném potrubí syngasu. V kroku 1804 rampa systematické odchylky přijímá spouštěcí signál zplyňovače a spouštěcí signál rampy.

Spouštěcí signál rampy ovládá operátor.

V kroku 1808 je požadovaná hodnota tlaku ve sběrném potrubí syngasu vynásobena v násobiči hodnotou 0,98 a požadovanou hodnotou nízkého tlaku. Jinými slovy, požadovaná hodnota nízké35 ho tlaku je nastavena na 98 % požadované hodnoty tlaku ve sběrném potrubí syngasu.

V kroku 1812 PID ovladač přijímá signál tlaku ve sběrném potrubí syngasu a požadovanou hodnotu nízkého tlaku a nezkreslenou hodnotu signálu tlaku syngasu.

V kroku 1816 je nezkreslený signál tlaku syngasu zkreslen výstupem rampy systematické odchylky, čímž se získá signál nízkého tlaku syngasu.

Obr. 19 znázorňuje postupový diagram způsobu ovládání tlaku zplyňování. V kroku 1904 je spouštěcí signál zplyňovače a spouštěcí signál rampy přijímán rampou systematické odchylky.

Spouštěcí signál zplyňovače se vytvoří při zastavení provozu zplyňovače. Spouštěcím signálem rampy je konstantní hodnota. Rampa systematické odchylky generuje signál systematické odchylky, který se použije k přesunu zásoby syngasu ze zplyňovače do sběrného potrubí syngasu.

V kroku 1908 je požadovaná hodnota vysokého tlaku v násobiči vynásobena hodnotou 0,98.

V kroku 1916 je hodnota výstupu z násobiče zkreslena výstupem z rampy systematické odchylky, to znamená signálem systematické odchylky, čímž se získá požadovaná hodnota normálního tlaku.

-20CZ 299517 B6

V kroku 1912 přijímá první PID ovladač hodnotu tlaku v pračce syngasu a požadovanou hodnotu vysokého tlaku. Tlak v pračce se měří čidly tlaku v horní části pračky. Výstupem z prvního PID ovladače je poloha nálevkovitého ventilu.

V kroku 1920 druhý PID ovladač přijímá hodnotu tlaku v pračce a požadovanou hodnotu normálního tlaku a generuje signál ovládání pohybu ventilu směrem dolů. Již zmíněná automatická požadovaná (odběrová) hodnota je odvozena od otáček čerpadla uhlíku a od signálu nízkého tlaku syngasu.

Obr. 20 znázorňuje postupový diagram způsobu stanovení automatického požadavku na odběr.

V kroku 2004 se vypočítá rozdíl otáček dvou čerpadel uhlíku (ze dvou souprav zplyňovače). Rozdíl představuje předpokládaný rozdíl otáček čerpadel dvou souprav.

V kroku 2008 PID ovladač přijímá předpokládaný rozdíl souprav a nulovou požadovanou hodnotu. Hodnota výstupu z PID ovladače leží v rozmezí mezi 0 a 100 %.

V kroku 2012 je výstup z PID ovladače převeden na hodnotu systematické odchylky. U jednoho provedení je výstup z PID ovladače převeden na hodnotu v rozmezí -10 a +10.

V kroku 2016 je signál nízkého tlaku syngasu zkreslen hodnotou systematické odchylky a generuje se automatický požadavek na odběr.

V kroku 2020 je hodnota systematické odchylky vynásobena hodnotou -1 a výsledek se posky25 tuje jiným soustavám zplyňování jako automatický požadavek.

12. Realizace ICS v systému počítače

Podle jednoho provedení tohoto vynálezu je ICS 216 realizován pomocí paměťového zařízení počítačového programu, které je schopno provádět funkce zmíněného ICS 216, který je podrobně znázorněn na obr. 21. Počítačový systém 2100 zahrnuje jeden nebo více procesorů, například procesor 21404. Procesor 2104 je připojen ke sběrnici 2108. S tímto vzorovým počítačovým systémem je spojen popis různých provedení softwaru.

Po přečtení tohoto popisu bude odborníkům v oboru zřejmé, jak vynález realizovat pomocí jiných počítačových systémů a/nebo počítačů jiné konfigurace.

Počítačový systém 2100 rovněž zahrnuje hlavní paměť RAM, může zahrnovat i sekundární paměť 2116. Tato sekundární paměť 2116 může zahrnovat například pevnou diskovou jednotku

2120 a/nebo přenosnou paměťovou jednotku, například disketu, pískovou paměť, optickou paměťovou jednotku atd. Přenosná paměťová jednotka 2124 čte z a/nebo zapisuje do přenosné paměťové jednotky 2132, a to známým způsobem.

Přenosnou paměťovou jednotkou 2132 může být například disketa, magnetická pásková jednot45 ka, optický disk atd., do které se zapisuje, a ze které se čte pomocí přenosné paměťové jednotky 2124. Přenosná paměťová jednotka 2132 zahrnuje vhodné paměťové médium, do kterého se ukládá software a/nebo data.

U alternativního provedení může sekundární paměť 2116 zahrnovat jiné podobné prostředky, umožňující zavádění programů a jiných instrukcí do počítačového systému 4100. Zmíněné prostředky mohou zahrnovat například přenosovou paměťovou jednotku 2134 a rozhraní (interface) 2128. Příklady mohou zahrnovat programovou kazetu a kazetu interface (podobnou těm, které se používají u zařízení videoher), přenosný paměťový čip, (například EPROM nebo PROM) a připojené zdířky, a dále jiné přenosné paměťové jednotky 2134 a interface 2128, které umožňují přenos dat z přenosné paměťové jednotky do počítačového systému 2100.

-21 CZ 299517 B6

Výpočetní systém 2100 může rovněž zahrnovat komunikační interface 2136. Komunikační interface 2136 umožňuje přenos softwaru a dat mezi počítačovým systémem 2100 a extrémním zařízením. Příklady komunikačního interface mohou zahrnovat modem, síťový interface (například ethemetovou kartu) a komunikační porty PCMCIA slot a kartu atd. Software a data přenášená komunikačním interface 2136 mají tvar signálu 2140 ve formě elektronické, elektromagnetické, optické a ve formě jiného signálu schopného přijetí komunikačním interface 2136. Signály 2140 přicházejí do komunikačního interface kanálem 2144. Kanál 2144 přenáší signály 2140 kabelem, optickým vláknem, telefonní linkou, celulámí telefonní linkou, RF linkou a jinými komunikačío nimi kanály.

V tomto dokumentu použité výrazy „médium programu počítače“ a „použitelné médium počítače“ se týkají médií, například přenosných paměťových médií 2144, pevného disku v diskové jednotce 2120, a dále signálů 2140. Těmito programovými produkty jsou prostředky pro zavádění softwaru do počítačového systému 2100.

Počítačové programy (známé rovněž jako počítačová řídicí logika) jsou uloženy v hlavní paměti 2112 nebo v sekundární paměti 2116. Počítačové programy lze rovněž přijímat přes komunikační interface 2136. Tyto programy po zpuštění umožňují počítačovému systému 2100 provádět čin20 nosti podle tohoto vynálezu. Konkrétně, počítačové programy po zapuštění umožňují procesoru 2104 provádět činnosti podle tohoto vynálezu.

U jednoho provedení, kde se vynález realizuje použitím softwaru, může být zmíněný software uložen v počítačovém programovém produktu a do počítačového systému 2100 může být zave25 den pomocí přenosné paměťové jednotky, jednotky pevného disku 2120 nebo komunikačního interface 2136. Řídicí logika (software) po zpuštění procesorem 2104 způsobí to, že procesor 2104 provede funkce tohoto vynálezu, tak, jak to již bylo popsáno.

U jiného provedení může být vynález realizován primárně pomocí hardwaru, a to použitím složek hardwaru, například pomocí integrovaného obvodu pro specifické použití ASIC. Realizace funkcí takového hardwarového zařízení je odborníkům v oboru zřejmá.

U jiného provedení vynálezu je vynález realizován kombinací hardwaru a softwaru. Zatímco byla popsána řada provedení, je nutné si uvědomit, že uvedená provedení slouží pouze jako příklady a neznamenají žádná omezení. Proto rozsah tohoto vynálezu by se neměl uvedenými provedeními omezovat, ale měl by být definován v souladu s přiloženými návrhy ajejich ekvivalenty.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob řízení poměru kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování, ve kterém dochází k přeměně 45 kyslíku a suroviny na bázi uhlovodíku na syngas složený primárně z vodíku a monoxidu uhlíku, vyznačující se tím, že jednotlivé kroky způsobu tvoří:

- stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku založených na požadované hodnotě poměru

50 kyslíku a uhlíku (O/C) a požadované dodávky syngasu, a

2. Způsob podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se t í m , že dále zahrnuje kroky:

-22CZ 299517 B6

5 - příjem signálu z ovladače PID a automatické hodnoty požadavku na dodávku ve voliči signálu a generování zvolené hodnoty požadavku na dodávku,

- přeměna zátěžově omezené hodnoty požadované dodávky na hodnotu systematické odchylky

10 a ovlivnění průtoku kyslíku hodnotou syntetické odchylky.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že hodnota průtoku uhlíku se přemění na signál požadavku na dodávku syngasu podle následující rovnice:

15 m = F* 12,011 * (24/20000), kde:

20

4. Způsob podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se t í m , že výpočet převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu zahrnuje kroky:

- stanovení omezeného řídicího signálu ve vysokém voliči,

- výpočet 98 % omezené požadované hodnoty ovladače, a

- stanovení převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu z hodnoty 98 % omezené poža25 dováné hodnoty ovladače a omezeného řídicího signálu ovladače.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku tvoří následující kroky:

- vynásobení požadované hodnoty kyslíku hodnotou průtoku uhlíku a generování vysokého

30 limitu požadované hodnoty kyslíku,

- stanovení požadavku na dodávku kyslíku omezeného průtokem uhlíku v nízkém voliči z požadavku na dodávku syngasu a hodnoty vysokého limitu požadované hodnoty kyslíku,

35 - stanovení omezené požadované hodnoty kyslíku ve vysokém voliči z hodnoty nízkého limitu kyslíku a z požadavku na dodávku kyslíku omezeného hodnotou průtoku uhlíku.

6. Způsob podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se t í m , že předem určeným faktorem je hodnota 0,98.

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku dále obsahuje kroky:

45 - vynásobení hodnoty průtoku kyslíku předem určeným faktorem ke generování vysokého limitu požadované hodnoty uhlíku,

- vydělení omezené požadované hodnoty uhlíku požadovanou hodnotou poměru kyslíku a

50 uhlíku ke generování požadované řídicí hodnoty uhlíku.

-23 CZ 299517 B6

8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že předem určeným faktorem je hodnota 1,02.

9. Způsob řízení poměru kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování proveditelný pomocí počítačo5 vého programu paměťového zařízení, vyznačující se tím, že je upraven k zajištění následujících kroků:

- stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku, založených na požadované hodnotě poměru ío kyslíku a uhlíku a požadavku na dodávku syngasu,

- seřízení ventilů kyslíku a uhlíku v provozu zplyňování na základě požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že je upraven k uskutečnění násle15 dujících kroků:

- příjem řídicího signálu požadované dodávky a požadované hodnoty řízení požadavku na dodávku ve voliči signálu PID a generování řídicího signálu PID,

20 - příjem signálu PID ovladače a automatické hodnoty požadavku na dodávku ve voliči signálu a generování zvolené hodnoty požadavku na dodávku,

- přeměna omezené zátěžové hodnoty požadavku na dodávku na hodnotu systematické odchyl25 ky a

- ovlivnění průtoku kyslíku hodnotou syntetické chyby.

11. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že je upraven k přeměně hodnoty průtoku uhlíku na signál požadavku na dodávku syngasu podle následující rovnice:

m = F * 12,011 * (24/20000), kde:

35 m představuje požadavek na dodávku syngasu a F je hodnota toku kalu v lb-mol/h.

12. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že je upraven k zajištění výpočtu převažující hodnoty požadavku na dodávku syngasu následujícími kroky:

- stanovení omezeného řídicího signálu ve vysokém voliči,

40 - výpočet 98 % omezené požadované hodnoty ovladače, a

13. Způsob podle nároku 9, v y z n a č u j í c í se t í m , že je upraven ke stanovení požadova45 ných hodnot kyslíku a uhlíku následujícími kroky:

50 - vynásobení hodnoty vysokého limitu požadovaného kyslíku předem určeným faktorem a generování nízkého limitu požadovaného kyslíku,

-24CZ 299517 B6

14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že je upraven kpoužití předem 5 určeného faktoru 0,98.

15. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že je upraven ke stanovení požadovaných hodnot kyslíku a uhlíku následujícími kroky:

- stanovení nízkého limitu požadované hodnoty uhlíku ve vysokém voliči z hodnoty průtoku ío kyslíku a požadavku na dodávku syngasu,

- stanovení omezené požadované hodnoty uhlíku v nízkém voliči z hodnoty vysokého limitu požadované hodnoty uhlíku a z hodnoty limitu požadované hodnoty uhlíku a

15 - vydělení omezené požadované hodnoty uhlíku požadovanou hodnotou poměru kyslíku a uhlíku ke generování požadované řídicí hodnoty uhlíku.

16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, zeje upraven kpoužití předem určeného faktoru 1,02.

19 výkresů 25

-25 CZ 299517 B6

Pevné částice

-26CZ 299517 B6 £

tn

-SÉ <S <9

Obr.2

-27CZ 299517 B6

216

System řízem poměn OrC

System řízeni ASU

304

306

312

Systém řízeni iroderétoru

Systém Tzeni sběrného potrubí syngasu

Obr.3

Obr.4

-28CZ 299517 B6