IGCC中气化炉控制系统的研究

　　引言

　　整体气化燃气一蒸汽联合循环IGCC(integrated gasified combined cycle)采用高硫沥青或煤进料，通过基于部分氧化的气化技术产生合成气。IGCC不仅可利用合成气通过燃气轮机一蒸汽透平发电和产汽，而且能通过变换、吸附等装置从合成气中提取纯度达到99.99%的氢气。发电负荷的变化或气化炉合成气组分的变化都会对IGCC的平稳运行造成大的影响。气化炉是IGCC系统的源头和核心，因此，实现气化炉平稳运行是整个 IGCc 的关键。

　　一、气化炉控制系统的控制目标

　　任何控制系统在设计前都要对受控对象进行控制参数的分析，即对控制目标进行研究。气化炉控制系统也不例外，对于气化炉本身而言，它有三个主要控制目标，即开/停车的安全可靠、气化炉物料输人输出平衡和气化炉温度稳定。

　　1.1开/停车控制的安全可靠

　　壳牌气化炉工艺复杂、顺控逻辑大、反应剧烈，对控制系统具有严格的要求，如可靠性高、容错功能强、应对突发事件速度快、功能完善等。气化反应是在高温、高压和有毒有害的环境下进行的，所以开/停车控制系统的安全可靠尤为重要。

　　1.2气化炉的物料平衡控制

　　合成气热值是合成气品质的一个衡量标准，它是由合成气的成分所决定的。影响合成气热值的一个重要因素是气化炉三大物料(原料、氧气和水蒸气)的进料平衡。IGCC系统的输出随外界负荷需求的影响而改变。

　　当外界电网的负荷发生变化时，可通过调节气化炉的进料来控制燃气轮机的负荷输出。从能源利用率方面考虑，保证气化炉的合成气产出等于燃气轮机的需求量是气化炉负荷控制的根本要求。因此，气化炉的输入输出平衡控制要综合整个IGCC系统进行考虑。

　　1.3气化炉的温度控制

　　在气化炉中，原料的气化反应过程十分复杂，氧化剂为纯氧气，反应很剧烈，而气化要经历很多复杂的化学反应，这些化学反应都有自己特定的化学反应温度。气化炉主要的反应公式如下：

　　气化炉的复杂化学反应会导致气化炉温度在1300-1400℃之间变化，温度变化会严重影响合成气组分。如果气化炉的温度过高，意味着原料的合成气产量损失，这是因为反应过程中热量平衡使更多的碳被转化成二氧化碳，而烟灰产量下降可能导致粘稠的烟灰颗粒在下游装置上结垢，甚至破坏气化反应炉本身;如果气化炉的温度过低，合成气的产量也会下降，而烟灰的产量增高又会造成能源的浪费。所以，气化炉温度的控制十分重要川。

　　二、Tricon 三重冗余系统结构