[发明专利]煤气化炉的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于煤气化炉技术领域，具体涉及煤气化炉的控制方法，特别是一种通过煤气化炉的仿真模型来控制煤气化炉的方法，该仿真模型是基于机理建模和基于数据的智能辨识相结合的。

背景技术

煤气化炉也称水煤浆煤气化炉，其以水煤浆为原料，氧气为气化剂，工作压力较大，属于加压喷流床煤气化炉。其工作过程：水煤浆通过喷嘴被高速、高压的氧气流破碎、雾化喷入煤气化炉。雾状水煤浆和氧气在煤气炉内受到耐火衬的高温辐射作用，经过预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂物理化学过程，最终生成以氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和水蒸气为主要组分的粗煤气以及煤渣。粗煤气进入煤气冷却和净化装置。煤渣顺流而下，离开反应区，进入煤气化炉底部急冷室水浴、淬冷、固化后进入渣罐，由排渣系统定时排放。

煤气化炉是将煤转为煤气的重要设备，是煤制甲醇、煤气化联合循环发电等系统的基础。为确保煤气化炉系统的正常运行，一方面通过煤气化的主要工作机理分析煤气化炉的工作状态，另一方面要对操作人员进行上岗前培训，使其掌握实际系统的控制流程，避免不必要的事故发生。但在实际生产中，由于煤气化炉设备庞大复杂，反应剧烈、炉内温度高等特点，给实时测量煤气化炉出口气体组分含量和测定炉内温度制造了很大困难。因此，亟需一种能够精确估算煤气化炉内的各项参数，并根据该估算结果来控制煤气化炉工作状态。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是通过建立煤气化炉的仿真模型，以精确控制煤气化炉的工作状态。

(二)技术方案

本发明基于煤气化生产过程的反应动力学和反应热力学原理，建立煤气化炉的仿真机理模型，并根据实际生产数据对模型参数进行智能优化辨识，最终将模型用于指导实际系统优化，实现系统行为的预测。

具体来说，本发明提出一种煤气化炉的控制方法，其包括依次执行的如下步骤：S1、建立与煤气化炉相应的煤气化炉仿真模型，该仿真模型包含若干模型参数；S2、采集煤气化炉在某段时间内的输入数据和输出数据，所述输入数据和输出数据是指煤气化炉的输入、输出物质的成分与含量以及各项工作参数；S3、根据所采集的输入数据和输出数据，计算仿真模型的模型参数的值；S4、采集煤所化炉的实时输入数据和实时输出数据，通过仿真模型计算模拟输出数据与实时输出数据之间的差值，当该差值不在误差范围时，返回步骤S2，否则继续下一步骤；S5、利用仿真模型计算煤气化炉内在当前时刻起的一段时间内的工作状态参数，监控和调节煤气化炉的工作状态。

(三)有益效果

本发明根据基于机理的模型能够精确地仿真煤气化炉，并通过该模型预测煤气化炉一段时间内的工作状态，从而能够高效、实时、精确地调整和监控煤气化炉。

附图说明

图1是煤气化炉的结构示意图；

图2是本发明的煤气化炉的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1是煤气化炉的结构示意图。如图所示，煤气化炉1包括进料口2和煤气出口3，水煤浆和氧气从进料口2进入煤气化炉1后，在一定温度和压力下，经过一系列复杂的化学反应，生成以CO、CO₂、H₂为主要成分的粗煤气，并从煤气出口3排出。需说明的是，该图1只是示意性的简图，实际的煤气化炉还包括其它各个工作部件，例如排渣口等，但其皆为本领域的技术人员熟知，并且不影响本发明的控制方法，因此在此不加赘述。

本发明的煤气化炉的控制方法包括依次执行的如下步骤：

S1、建立与煤气化炉相应的煤气化炉仿真模型，该仿真模型包含若干模型参数；

S2、采集煤气化炉在某段时间内的输入数据和输出数据，所述输入数据和输出数据是指煤气化炉的输入、输出物质的成分与含量以及各项工作参数；

S3、根据所采集的输入数据和输出数据，计算仿真模型的模型参数的值；

S4、采集煤所化炉的实时输入数据和实时输出数据，通过仿真模型计算模拟输出数据与实时输出数据之间的差值，当该差值不在误差范围时，返回步骤S2，否则继续下一步骤；

S5、利用仿真模型计算煤气化炉内在当前时刻起的一段时间内的工作状态参数，据此监控和调节煤气化炉的工作状态。

下面分别介绍上述各个步骤。

S1、建立与煤气化炉相应的煤气化炉仿真模型，该仿真模型包含若干模型参数。