專利名稱：控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將固體燃料氣力輸送到至諸如氣化爐的容器內(nèi)的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和控制方法。
背景技術(shù)：
干法進(jìn)料系統(tǒng)通常包括進(jìn)料罐以及數(shù)條管道。進(jìn)料罐通過管道接收固體燃料和載氣，且輸出固體燃料和載氣混合形成的固氣混合物。管道包括一條連接進(jìn)料罐和氣化爐用于輸送固氣混合物的混合物管道。固體燃料穩(wěn)定、可控的流動(dòng)對(duì)氣化爐的氣化性能有重要影響。因此，需要采用控制系統(tǒng)對(duì)固體燃料的輸送進(jìn)行控制。對(duì)于控制系統(tǒng)而言，固氣混合物中的固體質(zhì)量流量是一個(gè)監(jiān)控和調(diào)整固體燃料流動(dòng)的重要參數(shù)。在一個(gè)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中，固體質(zhì)量流量是通過調(diào)整進(jìn)料罐的壓力(稱為“進(jìn)料罐壓力”)進(jìn)行控制的。在另一現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中，混合物管道上安裝有若干個(gè)固體控制閥。 這些固體控制閥通過響應(yīng)基于實(shí)時(shí)固體質(zhì)量流量產(chǎn)生的控制信號(hào)來調(diào)整固體質(zhì)量流量。盡管與前一個(gè)現(xiàn)有控制系統(tǒng)相比，后一個(gè)現(xiàn)有控制系統(tǒng)可以獲得更穩(wěn)定的固體質(zhì)量流量，但是由于固體燃料可能嚴(yán)重磨損固體控制閥，所以固體控制閥通常要求采用耐磨材料制造。 這種材料方面的要求導(dǎo)致固體控制閥的生產(chǎn)成本較高。因此，需要提供一種改進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)的控制系統(tǒng)和控制方法，其可控制固體燃料穩(wěn)定地輸送。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。 該控制系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)傳感器、充壓氣控制器、至少一個(gè)輔助氣控制器以及數(shù)個(gè)氣體流量控制閥。該傳感器生成表示干法進(jìn)料系統(tǒng)特征的數(shù)個(gè)測(cè)量信號(hào)。該充壓氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固體質(zhì)量流量(SR)計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差；且基于所述進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差生成至少一個(gè)第一控制信號(hào)。該輔助氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固氣比(SLR)計(jì)算輔助氣偏差；且基于所述輔助氣偏差生成至少一個(gè)第二控制信號(hào)。氣體流量控制閥在所述第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)或者第一控制信號(hào)以及第二控制信號(hào)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下，通過調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)充壓氣流量以及實(shí)時(shí)輔助氣流量來控制固氣混合物中的固體燃料。本發(fā)明的另一實(shí)施例還提供了一種氣力輸送系統(tǒng)。該氣力輸送系統(tǒng)包括干法進(jìn)料系統(tǒng)以及控制該干法進(jìn)料系統(tǒng)輸送固體燃料的控制系統(tǒng)。該干法進(jìn)料系統(tǒng)包括接收固體燃料和充壓氣且在其內(nèi)形成固氣混合物的進(jìn)料罐；至少一條用于向進(jìn)料罐輸送充壓氣的充壓氣管道；至少一條用于將固氣混合物從進(jìn)料罐輸出的混合物管道；以及至少一條將補(bǔ)充氣引入位于混合物管道內(nèi)的固氣混合物的補(bǔ)充氣管道。該控制系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)傳感器、充壓氣控制器、補(bǔ)充氣流量控制器以及安裝在每一充壓氣管道和補(bǔ)充氣管道上的至少一個(gè)氣體流量控制閥。該傳感器生成表示干法進(jìn)料系統(tǒng)特征的數(shù)個(gè)測(cè)量信號(hào)。該充壓氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的SR計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差；且基于所述進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差生成至少一個(gè)第一控制信號(hào)。該補(bǔ)充氣流量控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的SLR計(jì)算補(bǔ)充氣流量偏差；且基于所述補(bǔ)充氣偏差生成至少一個(gè)第二控制信號(hào)。氣體流量控制閥在第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)或者第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)聯(lián)合的驅(qū)動(dòng)下，通過改變充壓氣管道內(nèi)的實(shí)時(shí)充壓氣流和補(bǔ)充氣管道內(nèi)的實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣來調(diào)整固體混合物中的固體燃料。本發(fā)明其他另一實(shí)施例提供了一種控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制方法。該控制方法包括通過數(shù)個(gè)傳感器生成表示所述干法進(jìn)料系統(tǒng)特征的數(shù)個(gè)測(cè)量信號(hào)； 通過充壓氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物的SR計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差；通過所述進(jìn)料罐壓力偏差、 充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差生成至少一個(gè)第一控制信號(hào)；通過至少一個(gè)輔助氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的SLR來計(jì)算輔助氣偏差；通過所述至少一個(gè)輔助氣控制器基于所述輔助氣偏差生成至少一個(gè)第二控制信號(hào)；以及由第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)或者第一控制信號(hào)以及第二控制信號(hào)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)數(shù)個(gè)氣體流量控制閥通過改變實(shí)時(shí)充壓氣流量和實(shí)時(shí)輔助氣流量來調(diào)整固氣混合物中的固體燃料。


通過結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，以期更好地理解本發(fā)明，在附圖中圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的氣力輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；該氣力輸送系統(tǒng)包括干法進(jìn)料系統(tǒng)以及控制該干法進(jìn)料系統(tǒng)輸送固體燃料的控制系統(tǒng)。圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明其他另一實(shí)施例的控制系統(tǒng)應(yīng)用的計(jì)算實(shí)時(shí)固氣比(SLR)的方法流程圖。圖4為本發(fā)明其他另一實(shí)施例的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明其他另一實(shí)施例的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明其他另一實(shí)施例的控制系統(tǒng)的基于SR的期望進(jìn)料罐壓力計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明其他另一實(shí)施例的控制系統(tǒng)的進(jìn)料罐壓力控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例氣力輸送系統(tǒng)10。氣動(dòng)輸送系統(tǒng)10包括干法進(jìn)料系統(tǒng)(未標(biāo)示)和控制系統(tǒng)(未標(biāo)示)。干法進(jìn)料系統(tǒng)用于將固體燃料(固體顆粒) 輸入諸如氣化爐12的容器中?？刂葡到y(tǒng)用來控制干法進(jìn)料系統(tǒng)輸送固體燃料。干法進(jìn)料系統(tǒng)包括固體加壓輸送泵14、進(jìn)料罐16、氣體源18以及相關(guān)聯(lián)的管道。在一個(gè)實(shí)施例中， 固體燃料是煤粉。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明并不排除該干法進(jìn)料系統(tǒng)輸送諸如生物燃料的其他類型的固體燃料，也不排除輸送本身含有一定水分的固體燃料。在圖1所示的實(shí)施例中，管道包括一條固體管道20、三條氣體管道(一條充壓氣管道22、一條流化氣管道M和一條補(bǔ)充氣管道沈)以及一條混合物管道觀。可以理解的是， 每一類管道20、22、對(duì)、26、觀均可設(shè)置多條。固體管道20連接固體加壓輸送泵14和進(jìn)料罐16以將固體燃料輸入進(jìn)料罐16內(nèi)。充壓氣管道22連接氣體源18和進(jìn)料罐16以將充壓氣輸入進(jìn)料罐16內(nèi)。充壓氣在進(jìn)料罐16內(nèi)形成高壓狀態(tài)，且與固體燃料混合形成固氣混合物。充壓氣也稱為載氣。在干法進(jìn)料系統(tǒng)中，進(jìn)料罐16和氣化爐12之間的壓差促使固體燃料流向氣化爐12。流化氣管道M從氣體源18連接至進(jìn)料罐16以向進(jìn)料罐16輸入用于調(diào)整固氣混合物的一股輔助氣(稱為“流化氣”)。補(bǔ)充氣管道沈從氣體源18連接至混合物管道觀的前端以輸入另一股輔助氣(稱為“補(bǔ)充氣”)。補(bǔ)充氣通過改變混合物管道洲中的氣體體積來調(diào)整固體質(zhì)量流量(SR)或者固氣比(SLR)，或者SR和SLR兩者均被調(diào)整。流化氣和補(bǔ)充氣在充壓氣的下游位置處注入，其通過改變氣體管道對(duì)和沈內(nèi)的氣體流量來改變固氣混合物中的氣體體積。固氣混合物中氣體體積的適當(dāng)變化可改善固氣混合物中固體燃料的輸送性能。本發(fā)明并不局限于充壓氣、流化氣和補(bǔ)充氣三者來自同一氣體源18的系統(tǒng)，如圖 1所示。另外，混合物管道觀連接進(jìn)料罐16和氣化爐12，用以輸送固氣混合物至氣化爐 12內(nèi)。參閱圖1所示，該控制系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)傳感器、充壓氣控制器30、輔助氣控制器32以及數(shù)個(gè)氣體流量控制閥。在本文中，術(shù)語“氣體流量控制閥”是指安裝在管道上且控制流經(jīng)該管道的氣體流量的控制閥。SR和SLR可以反映固體燃料的輸送性能，相應(yīng)地，這些方面可以用作固體燃料性能的參考值。當(dāng)SR和SLR顯示出沒有達(dá)到期望的性能時(shí)，控制過程就會(huì)做出調(diào)整直至從這些數(shù)值看系統(tǒng)是在期望的范圍內(nèi)運(yùn)行。傳感器與該干法進(jìn)料系統(tǒng)的各部件結(jié)合，且生成數(shù)個(gè)表示各種特性的測(cè)量信號(hào)。 控制系統(tǒng)基于這些測(cè)量信號(hào)獲取諸如SR、SLR、氣體流量以及進(jìn)料罐壓力的各種特性的實(shí)時(shí)值。在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)時(shí)值由測(cè)量信號(hào)直接給出。在另一實(shí)施例中，實(shí)時(shí)值基于測(cè)量信號(hào)表示的信息計(jì)算獲得。充壓氣控制器30基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)31確定的固氣混合物的SR，計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差或充壓氣流量偏差，或二者均予以計(jì)算，并生成至少一個(gè)第一控制信號(hào)33。輔助氣控制器32基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)35確定的固氣混合物的SLR，計(jì)算輔助氣偏差，并基于輔助氣偏差生成分別用于控制流化氣流量和補(bǔ)充氣流量的第二控制信號(hào)37和第三控制信號(hào)39。在一個(gè)實(shí)施例中，輔助氣控制器32設(shè)置為用于生成第二控制信號(hào)37或者第三控制信號(hào)39。這些氣體流量控制閥在第一、第二和第三控制信號(hào)33、37、39的驅(qū)動(dòng)下通過改變充壓氣以及流化氣和補(bǔ)充氣中一個(gè)或者兩個(gè)的流量來調(diào)整固體燃料的流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，SR和SLR兩個(gè)參數(shù)均用于監(jiān)控和調(diào)整輸送過程中的固體燃料流動(dòng)，據(jù)此提高了控制系統(tǒng)的控制精度。另外，該控制系統(tǒng)典型地僅使用氣體流量控制閥來保持固體燃料穩(wěn)定的輸送。由于氣體不會(huì)對(duì)氣體流量控制閥造成嚴(yán)重磨損，因此常規(guī)材料就可以用于制造這些氣體流量控制閥，這樣就降低了閥的生產(chǎn)成本。在圖1所示的實(shí)施例中，這些傳感器包括兩個(gè)分別安裝進(jìn)料罐16和氣化爐12上的表壓傳感器34、35、一個(gè)安裝在混合物管道觀上的SR傳感器36以及三個(gè)安裝在對(duì)應(yīng)氣體管道22、24J6上的氣體流量傳感器(即充壓氣流量傳感器38、流化氣流量傳感器40和補(bǔ)充氣流量傳感器42)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些傳感器還包括安裝在進(jìn)料罐16上的重量傳感器和溫度傳感器。重量傳感器和溫度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)連同表壓傳感器34產(chǎn)生的信號(hào)一起用于計(jì)算實(shí)時(shí)SR。將計(jì)算獲得的實(shí)時(shí)SR與通過SR傳感器36直接獲得測(cè)量的實(shí)時(shí)SR求平均或者根據(jù)預(yù)定的算法建立函數(shù)，以獲得更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)SR值。在另一實(shí)施例中，數(shù)個(gè)表壓傳感器和壓差傳感器成對(duì)地安裝在混合物管道觀的不同位置上，用于計(jì)算實(shí)時(shí)SR值。在其他另一實(shí)施例中，圖1所示的每種傳感器至少具有兩個(gè)，這樣通過對(duì)大量的測(cè)量值求平均或者根據(jù)預(yù)定算法建立的函數(shù)以獲得更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)值。在本文中，術(shù)語“傳感器”包括但不限于傳感元件、儀表(計(jì))、以及任何可以測(cè)定目標(biāo)的溫度、表壓、重量或其他特征，并能產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)輸出這種特征的測(cè)量設(shè)備。盡管前述或者以下的實(shí)施例中沒有特別提到，但是可以理解的是傳感器一般產(chǎn)生的是模擬信號(hào)， 這些模擬信號(hào)在用于計(jì)算或者其他處理步驟之前要先轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。從傳感器和氣體流量控制閥收集和輸出測(cè)量數(shù)據(jù)是通過輸入/輸出模塊實(shí)現(xiàn)的。 輸入/輸出模塊包括模擬輸入/輸出模塊和數(shù)字輸入/輸出模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，人工監(jiān)控界面(HMI)用來提高該控制系統(tǒng)的可操作性。在圖1所示的實(shí)施例中，這些氣體流量控制閥包括充壓氣體流量控制閥44、流化氣體流量控制閥46和補(bǔ)充氣體流量控制閥48。在另一實(shí)施例中，每一氣體管道22、24J6 均安裝有兩個(gè)或者數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)的氣體流量控制閥例如44、46、48。在其他的另一實(shí)施例中，這些氣體流量控制閥還包括安裝于進(jìn)料罐16上的排氣體流量控制閥(未圖示)。當(dāng)實(shí)時(shí)進(jìn)料罐壓力大于期望進(jìn)料罐壓力時(shí)，該排氣體流量控制閥打開對(duì)進(jìn)料罐16減壓。應(yīng)當(dāng)注意的是該氣體流量控制閥包括但不限于調(diào)節(jié)氣體流量大小的控制閥和迅速接通或切斷氣體的開閉型閥。在一個(gè)實(shí)施例中，氣動(dòng)輸送系統(tǒng)10進(jìn)一步包括噴嘴47以及與噴嘴47連接用于控制氣體進(jìn)入氣化爐12的噴嘴控制器49。噴嘴47用于向氣化爐12注入固氣混合物和氧氣。 噴嘴控制器49基于實(shí)時(shí)SR和氣化爐12內(nèi)的氧原子和碳原子(0/C)的比值來計(jì)算期望氧氣流量。接下來，噴嘴控制器49基于期望氧氣流量和實(shí)時(shí)氧氣流量之間的氧氣偏差生成控制信號(hào)。輸送氧氣的管道(未圖示)安裝有至少一個(gè)測(cè)量實(shí)時(shí)氧氣流量的氣體流量傳感器 (未圖示)。圖2示意了本發(fā)明的另一實(shí)施例控制系統(tǒng)50。在一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)50用于控制圖1所示的干法進(jìn)料系統(tǒng)輸送固體燃料。參閱圖1和圖2所示，控制系統(tǒng)50包括一個(gè)或數(shù)個(gè)傳感器52、充壓氣控制器M、輔助氣控制器56和數(shù)個(gè)氣體流量控制閥58。在一個(gè)實(shí)施例中，充壓氣控制器M劃分為諸如SR輔助控制單元60、基于SR的修正單元62和進(jìn)料罐壓力偏差控制單元64的數(shù)個(gè)單元。每一單元與至少一個(gè)傳感器52操作性連接以獲取干法進(jìn)料系統(tǒng)的特性信息。在前述和下述實(shí)施例中提到諸如充壓氣控制器54、輔助氣控制器56的控制器包括一個(gè)或數(shù)個(gè)諸如處理器或微處理器的運(yùn)算裝置。該運(yùn)算裝置可以包括或者與存有可執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的軟件的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)連接。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)是物理存儲(chǔ)器，例如驅(qū)動(dòng)器、硬盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器或者其他的物理存儲(chǔ)裝置。參閱圖2結(jié)合圖1所示，SR輔助控制單元60接收實(shí)時(shí)SR 66和期望SR值68，且基于實(shí)時(shí)SR值66和期望SR值68之間的SR偏差產(chǎn)生氣化爐12和進(jìn)料罐16之間的輔助壓差70。應(yīng)當(dāng)注意的是本文中的實(shí)時(shí)值是指實(shí)時(shí)確定或者測(cè)量的真實(shí)值。在以下的實(shí)施例中，實(shí)時(shí)值稱為真實(shí)值，例如，實(shí)時(shí)SR 66稱為真實(shí)SR 66。真實(shí)SR 66可以基于傳感器 52(例如SR傳感器36)產(chǎn)生的至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)(未圖示)確定。在另一實(shí)施例中，充壓氣控制器M還包括基于諸如表壓傳感器、重量傳感器、壓差傳感器的多種傳感器計(jì)算真實(shí) SR 66的SR計(jì)算單元(未圖示)。應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明并不限定于任何特定方式或者傳感器類型來計(jì)算真實(shí)SR 66。另外，SR是衡量固體燃料輸送性能的重要參數(shù)之一，因此期望SR 68可以由系統(tǒng)要求確定?；赟R的修正單元62接收從SR輔助控制單元60輸出的輔助壓差70、期望壓差 74和氣化爐壓力76，且將所接收的三個(gè)值70、74、76相加獲得期望進(jìn)料罐壓力72。期望壓差74可以根據(jù)系統(tǒng)要求來確定，氣化爐壓力76可以由諸如表壓傳感器41的傳感器52的至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定。進(jìn)料罐壓力偏差控制單元64接收期望進(jìn)料罐壓力72和真實(shí)進(jìn)料罐壓78，且基于接收期望進(jìn)料罐壓力72和真實(shí)進(jìn)料罐壓力78之間的進(jìn)料罐壓力偏差產(chǎn)生至少一個(gè)控制信號(hào)77。該控制信號(hào)77促使如充壓氣體流量控制閥44的至少一個(gè)氣體流量控制閥58通過改變充壓氣流量來調(diào)整真實(shí)SR 66。在充壓氣控制器M中，SR偏差被用于對(duì)期望進(jìn)料罐壓力值進(jìn)行補(bǔ)償，這樣可以減少系統(tǒng)錯(cuò)誤，從而提高控制精度。在圖2所示的實(shí)施例中，輔助氣控制器56包括SLR輔助控制單元80、基于SLR的修正單元82，期望輔助氣流量生成器84、流化氣流量偏差控制單元86和補(bǔ)充氣流量偏差控制單元88。SLR輔助控制單元80接收真實(shí)SLR 90和期望SLR 82，且提供混合物管道觀中固氣混合物的輔助表觀氣速94。真實(shí)SLR 90基于傳感器52產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)獲得。此外，SLR 是衡量固體燃料輸送性能的另一重要參數(shù)，因此期望SLR 92也可以根據(jù)系統(tǒng)要求確定。期望表觀氣速96也由系統(tǒng)要求確定。期望表觀氣速96輸入基于SLR的修正單元 82內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償。輔助表觀氣速94從SLR輔助控制單元80獲得，然后與期望表觀氣速96相加獲得總表觀氣速98。期望輔助氣流量生成器84設(shè)置成基于總表觀氣速98來生成期望流化氣流量102和期望補(bǔ)充氣流量104。在一個(gè)實(shí)施例中，期望輔助氣流量生成器84產(chǎn)生期望流化氣流量102或者期望補(bǔ)充氣流量104。在一個(gè)實(shí)施例中，真實(shí)進(jìn)料罐壓力78和真實(shí)充壓氣流量100輸入期望輔助氣流量生成器84。期望流化氣流量102是基于真實(shí)進(jìn)料罐壓力78計(jì)算獲得的。關(guān)于期望補(bǔ)充氣流量104，首先基于總表觀氣速98計(jì)算得出全部需要的氣體流量(未圖示)，然后從全部需要的氣體流量中減去真實(shí)充壓氣流量100和真實(shí)流化氣流量102，從而獲得期望補(bǔ)充氣流量 104。
接下來，流化氣流量偏差控制單元86接收從傳感器52獲得的真實(shí)流化氣流量106 以及期望流化氣流量值102，且基于真實(shí)流化氣流量值106和期望流化氣流量值102之間的流化氣流量偏差生成至少一個(gè)控制信號(hào)110以激發(fā)至少一個(gè)例如流化氣體流量控制閥46 的氣體流量控制閥58。補(bǔ)充氣流量偏差控制單元88接收從傳感器52獲得的真實(shí)補(bǔ)充氣流量108以及期望補(bǔ)充氣流量值104，且基于真實(shí)補(bǔ)充氣流量值108和期望補(bǔ)充氣流量值104之間的補(bǔ)充氣流量偏差生成至少一個(gè)控制信號(hào)112以激發(fā)至少一個(gè)例如補(bǔ)充氣體流量控制閥48的氣體流量控制閥58。在一個(gè)實(shí)施例中，輔助氣控制器56包括流化氣流量偏差控制單元86和補(bǔ)充氣流量偏差控制單元88中的其中一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，輔助氣控制器56還包括提供真實(shí)SLR 90的SLR計(jì)算單元(未圖示)。圖3示意了一種在SLR計(jì)算單元內(nèi)執(zhí)行的計(jì)算方法114。參閱圖2和圖3所示，在步驟116中，根據(jù)如下公式⑴和(2)計(jì)算進(jìn)料罐16的氣體體積，Vga,smding。Vs+Vg = Vvessel(1)ρ SVS+ ρ gVg = Wc(2)其中，Vressel表示進(jìn)料罐體積，是一個(gè)預(yù)設(shè)值；Ps表示固體燃料的密度，其與表觀密度大致相同。例如，一種煤樣的密度是1390Kg/m3。W。表示進(jìn)料罐中固氣混合物的重量， 其可以通過重量傳感器獲得。Pg表示操作狀態(tài)下的氣體密度，可基于如下公式(3)獲得。
權(quán)利要求
1.一種控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括數(shù)個(gè)傳感器，所述傳感器生成表示干法進(jìn)料系統(tǒng)特征的數(shù)個(gè)測(cè)量信號(hào)；充壓氣控制器，所述充壓氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固體質(zhì)量流量(SR)計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差；且基于所述進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差生成至少一個(gè)第一控制信號(hào)；至少一個(gè)輔助氣控制器，所述輔助氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固氣比(SLR)計(jì)算輔助氣偏差；且基于所述輔助氣偏差生成至少一個(gè)第二控制信號(hào)；數(shù)個(gè)氣體流量控制閥，所述氣體流量控制閥在所述第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)或者第一控制信號(hào)以及第二控制信號(hào)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下，通過調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)充壓氣流量以及實(shí)時(shí)輔助氣流量來控制固氣混合物中的固體燃料。
2.如權(quán)利要求1所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)輔助氣控制器包括補(bǔ)充氣流量控制器，所述補(bǔ)充氣流量控制器計(jì)算期望補(bǔ)充氣流量和實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣流量之間的補(bǔ)充氣流量偏差，且基于所述補(bǔ)充氣流量偏差生成至少一個(gè)控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)氣體流量控制閥來改變進(jìn)入所述干法進(jìn)料系統(tǒng)的混合物管道中的實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣流量。
3.如權(quán)利要求2所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其中所述期望補(bǔ)充氣流量基于期望SLR和實(shí)時(shí)SLR之間的SLR偏差進(jìn)行補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求2所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其中所述期望補(bǔ)充氣流量是基于期望SLR、實(shí)時(shí)充壓氣流量、實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣流量和實(shí)時(shí)SR計(jì)算獲得的；其中所述補(bǔ)充氣流量控制器包括限制期望補(bǔ)充氣流量的飽和控制器以及表觀氣速計(jì)算單元，所述表觀氣速單元基于實(shí)時(shí)充壓氣流量、實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣流量、實(shí)時(shí)SR、以及固氣混合物的期望表觀氣速的最大值和最小值向所述飽和控制器提供期望補(bǔ)充氣流量的最大值和最小值。
5.如權(quán)利要求1或者2所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)輔助氣體控制器包括流化氣流量控制器，所述流化氣流量控制器基于實(shí)時(shí)進(jìn)料罐壓力計(jì)算流化氣流量偏差，且生成至少一個(gè)第三控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)氣體流量控制閥來改變引入所述干法進(jìn)料系統(tǒng)的進(jìn)料罐中的至少一個(gè)流化氣流量。
6.如權(quán)利要求1所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其中所述充壓氣流量偏差通過期望充壓氣流量和實(shí)時(shí)充壓氣流量獲得；所述期望充壓氣流量基于干法進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)料罐的充壓速率計(jì)算獲得且基于實(shí)時(shí)SR和實(shí)時(shí)進(jìn)料罐壓力進(jìn)行補(bǔ)償，其中所述充壓速率基于進(jìn)料罐壓力偏差獲得。
7.如權(quán)利要求1至6其中之一所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)， 還包括設(shè)置成基于期望SR和期望SLR提供期望進(jìn)料罐壓力和固氣混合物的期望表觀氣速的運(yùn)行模型。
8.一種氣力輸送系統(tǒng)，包括干法進(jìn)料系統(tǒng)，包括接收固體燃料和充壓氣且在其內(nèi)形成固氣混合物的進(jìn)料罐；至少一條用于向進(jìn)料罐輸送充壓氣的充壓氣管道；至少一條用于將固氣混合物從進(jìn)料罐輸出的混合物管道；以及至少一條將補(bǔ)充氣引入位于混合物管道內(nèi)的固氣混合物的補(bǔ)充氣管道；以及控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括 數(shù)個(gè)傳感器，所述傳感器生成表示干法進(jìn)料系統(tǒng)特征的數(shù)個(gè)測(cè)量信號(hào)； 充壓氣控制器，所述充壓氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固體質(zhì)量流量(SR)計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差；且基于所述進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差生成至少一個(gè)第一控制信號(hào)；補(bǔ)充氣流量控制器，所述補(bǔ)充氣流量控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固氣比(SLR)計(jì)算補(bǔ)充氣流量偏差；且基于所述補(bǔ)充氣偏差生成至少一個(gè)第二控制信號(hào)；每一充壓氣管道和補(bǔ)充氣管道上安裝有至少一個(gè)氣體流量控制閥，所述氣體流量控制閥在第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)或者第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)聯(lián)合的驅(qū)動(dòng)下，通過改變充壓氣管道內(nèi)的實(shí)時(shí)充壓氣流量和補(bǔ)充氣管道內(nèi)的實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣流量來調(diào)整固體混合物中的固體燃料。
9.如權(quán)利要求8所述的氣力輸送系統(tǒng)，其中所述干法進(jìn)料系統(tǒng)還包括從進(jìn)料罐引入流化氣的流化氣管道以及安裝在所述流化氣管道上的用于控制流化氣流量的至少一個(gè)氣體流量控制閥；其中所述控制系統(tǒng)還包括流化氣流量控制器，所述控制器基于實(shí)時(shí)進(jìn)料罐壓力生成至少一個(gè)第三控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)氣體流量控制閥通過改變流化氣流量來調(diào)整固體燃料。
10.一種控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制方法，包括 通過數(shù)個(gè)傳感器生成表示所述干法進(jìn)料系統(tǒng)特征的數(shù)個(gè)測(cè)量信號(hào)；通過充壓氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物的固體質(zhì)量流量(SR) 計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差；通過所述進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差生成至少一個(gè)第一控制信號(hào)；通過至少一個(gè)輔助氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固氣比 (SLR)來計(jì)算輔助氣偏差；通過所述至少一個(gè)輔助氣控制器基于所述輔助氣偏差生成至少一個(gè)第二控制信號(hào)；以及由第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)或者第一控制信號(hào)以及第二控制信號(hào)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)數(shù)個(gè)氣體流量控制閥通過改變實(shí)時(shí)充壓氣流量和實(shí)時(shí)輔助氣流量來調(diào)整固氣混合物中的固體燃料。
11.如權(quán)利要求10所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制方法，其中通過充壓氣控制器基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物的固體質(zhì)量流量(SR)計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差、充壓氣流量偏差或者進(jìn)料罐壓力偏差以及充壓氣流量偏差的步驟，包括提供用于計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差的期望進(jìn)料罐壓力和實(shí)時(shí)進(jìn)料罐壓力；以及基于期望SR和實(shí)時(shí)SR之間SR偏差或者實(shí)時(shí)SR和實(shí)時(shí)進(jìn)料罐壓力的結(jié)合對(duì)期望進(jìn)料罐壓力進(jìn)行補(bǔ)償。
12.如權(quán)利要求10所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制方法，其中基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固氣比(SLR)來計(jì)算輔助氣偏差的步驟，包括基于期望SLR、實(shí)時(shí)充壓氣流量以及實(shí)時(shí)SR來計(jì)算期望補(bǔ)充氣流量；以及計(jì)算所述期望補(bǔ)充氣流量和實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣流量之間的補(bǔ)充氣流量偏差。
13.如權(quán)利要求12所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制方法，其中基于由至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)確定的固氣混合物中的固氣比(SLR)來計(jì)算輔助氣偏差的步驟，還包括在計(jì)算所述期望補(bǔ)充氣流量和實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣流量之間的補(bǔ)充氣流量偏差的步驟之前，通過飽和控制器限制期望補(bǔ)充氣流量。
14.如權(quán)利要求12所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制方法，其中基于固氣混合物的固氣比(SLR)來計(jì)算輔助氣偏差的步驟，包括提供實(shí)時(shí)SLR、期望SLR以及固氣混合物的期望表觀氣速；基于期望SLR和實(shí)時(shí)SLR之間的SLR偏差對(duì)期望表觀氣速以輸出總期望表觀氣速； 基于總期望表觀氣速和實(shí)時(shí)補(bǔ)充氣流量計(jì)算補(bǔ)充氣流量偏差。
15.如權(quán)利要求10-14其中之一所述的控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制方法，還包括基于實(shí)時(shí)進(jìn)料罐壓力和實(shí)時(shí)流化氣流量提供期望流化氣流量；通過流化氣流量控制器計(jì)算所述期望流化氣流量和實(shí)時(shí)流化氣流量之間的流化氣流量偏差；基于所述流化氣流量偏差生成至少一個(gè)第三控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)氣體流量控制閥來改變實(shí)時(shí)流化氣流量；以及通過改變實(shí)時(shí)流化氣流量調(diào)整固氣混合物中的固體燃料。
全文摘要
本發(fā)明提供了控制輸送固體燃料的干法進(jìn)料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及控制方法?？刂葡到y(tǒng)包括傳感器、充壓氣控制器、輔助氣控制器及氣體流量控制閥。傳感器生成表示干法進(jìn)料系統(tǒng)特征的數(shù)個(gè)測(cè)量信號(hào)。充壓氣控制器基于測(cè)量信號(hào)確定的固體質(zhì)量流量計(jì)算進(jìn)料罐壓力偏差和充壓氣流量偏差中的一個(gè)或者兩者均計(jì)算；且基于計(jì)算獲得值生成至少一個(gè)第一控制信號(hào)。輔助氣控制器基于測(cè)量信號(hào)確定的固氣比計(jì)算輔助氣偏差；且基于輔助氣偏差生成至少一個(gè)第二控制信號(hào)。氣體流量控制閥在所述第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)其中之一或者兩者聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下，通過調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)充壓氣流量以及實(shí)時(shí)輔助氣流量來控制固體燃料。本發(fā)明控制系統(tǒng)僅采用氣體流量控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低了成本。
文檔編號(hào)G05D27/02GK102270003SQ20101019354
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者付旭, 劉科, 胡忠志, 蔡自立, 趙彤, 陳衛(wèi), 陳耀, 黃寶明 申請(qǐng)人:通用電氣公司