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摘 要 本文首先简要介绍了济钢燃气发电燃气混合的工艺流程，然后详细阐述了燃气混合控制系统的硬件配置，最后对燃气混合智能模型的主要功能和控制原理进行了分析与研究。
关键词 燃气混合；智能模型；控制原理
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0052-02
随着钢铁公司生产规模的扩大，生产过程中产生的煤气也大量增加，如果这些煤气放散到空气中，不但破坏了环境，也造成了资源的浪费。为了减少煤气放散，充分利用资源，我公司建设了燃气——蒸汽联合循环发电工程项目，该项目是通过建设燃气——蒸汽联合循环发电系统，来充分利用煤气发电，以达到节约能源和改善环境的目的。
燃气混合站的主要功能是将从高炉煤气管网来的高炉煤气和从焦炉煤气管网来的焦炉煤气混合，根据燃气——蒸汽联合循环发电工艺的要求，向下道工序——煤气压缩机提供热值和压力稳定的混合煤气。
1 工艺配置
1.1 工艺简介
来自焦炉煤气管网的焦炉煤气经净化、捕雾后，分六条管路引入本混合系统，来自高炉煤气管网的高炉煤气，经电除尘净化装置净化后，同样分六路引入本混合系统。一条焦炉煤气管路对应一条高炉煤气管路，按A型插入形式插接汇合成一条直径为φ1400 mm的混合煤气管路，两种煤气在混合管路处混合。混合后的六路煤气分别经六条管路送六套煤气压缩机进行压缩后供六套燃气发电机组使用。在混合煤气管道去煤压机前有支管经放散蝶阀去放散母管。
1.2 过程检测与控制单元
燃气混合控制系统各工艺检测与控制点是根据工艺需要进行设置的，主要包括温度检测、压力检测与控制、流量检测与控制、热值检测与控制、调节阀等。
2 硬件系统配置
现场的压力、温度、流量、热值等数据采集信号进入DCS的模拟量输入模块，控制信号由DCS的输出模块直接接到调节阀。
本系统的控制由ABB公司的AC800F集散控制系统组成，每两套混合站配一套冗余过程站，该类型的控制站其电源、CPU及通讯单元均为冗余配置；上位监控站为一套监控站，软件为运行于Windows 2000下的CBF监控系统。过程站和监控站的连接为环形光纤网。监控站实现工艺参数的监控、报警联锁参数的设定及报警状态的监控，以及手动操作、报表打印、历史趋势记录、报警记录、历史事件记录等功能。
3 控制系统的功能
控制系统完成6套配置相同的煤气混合站的监控与操作。包括6套智能混合控制，18台混合用调节阀的手动操作，1台放散用调节阀的自动控制与手动操作，6台放散蝶阀的操作，12台混合站入口蝶阀操作，12台混合站入口扇形阀的操作。
4 燃气混合智能模型
4.1 主要功能
燃气混合智能模型主要实现热值及混合煤气压力的自动控制、放散阀的自动控制和工况自动转换的控制。其中稳定控制混合煤气热值是系统的核心目标，稳定控制混合煤气压力是实现热值稳定控制的手段，混合自动控制可实现热值控制与配比控制两种模式，热值可采用测量与预测两种方式，设定配比可采用固定与跟踪两种方式，多种方式的组合以满足不同工况的需要。工况自动转换主要是手动操作与自动控制、热值控制与配比控制的双向无扰动转换。
4.2 控制原理
4.2.1 热值及混合煤气压力的自动控制
热值及混合煤气压力自动控制的思路是：通过调节高炉煤气压力调节阀的开度，使波动比较大的高炉煤气压力稳定在工艺要求的设定值，以利于系统的稳定；通过调节高炉煤气流量调节阀和焦炉煤气流量调节阀的开度，使混合煤气压力稳定在工艺要求的设定值，混合煤气热值稳定在要求的范围内，这样便可以按照工艺要求为下道工序提供压力和热值稳定的混合煤气。
当选择某套混和站的热值及混合煤气压力为全自动控制方式时，该套混合站中的5个调节器的控制方式均为自动。当选择“热值测量”方式时，热值调节器将以测量热值为依据进行热值调节；当选择“热值预测”方式时，热值调节器将以预测热值为调节依据，以优化调节系统的响应特性。当选择“配比控制”方式时，系统根据设定的高焦配比自动调节高炉煤气流量和焦炉煤气流量，使实际配比稳定在设定配比，此时热值调节器不起作用；当选择“热值控制”方式时，系统将以设定配比为参照，调节高焦配比，把混合煤气热值稳定在设定值上，系统稳定时，设定配比和实际配比可能不完全相符，此时设定配比和设定热值应大致相当，即在此配比左右，热值应为可达到此设定热值，可在系统投自动前，选择配比固定时，设定配比或热值，系统会自动给出对应的大致的热值或配比设定值。当选择“配比固定”方式时，系统调节过程中，设定配比保持固定；当选择“配比跟踪”时，当系统为热值调节时，如设定配比与实际热值稳定时的配比差别较大，系统将自动把设定配比改为更合适的实际配比，以提高调节系统性能。
4.2.2 放散阀自动控制
放散调节阀只有一台，为六套混合站共用，在某混合站对应的燃机进行油气切换时，将该站放散控制选为自动，此时该套混合站使用放散调节阀，放散阀处于自动方式。智能控制模型根据混合站的混合煤气压力测量值、设定值、放散阀开度等参数对放散阀的开度进行控制。为保证阀门操作的可靠性，只有在无其它混合站选中自动时，才可将一个站转为自动，当混合站使用放散自动控制时，工艺流程图中该站去煤压机的母管处显示红色“放散自动”。自动时，系统将根据混合压力自动调节放散阀开度，放散自动控制只用于燃机油气切换时，在切换前应将其提前20秒转为自动状态，切换完成后转为手动状态。
4.2.3 工况自动转换
在选中“手动操作”时，每套混合站的五套调节回路为手动方式，此时双击相应调节阀，打开的调节器中，通过改变“输出”可手动调整阀门开度；选中“自动控制”时，系统的五个调节回路为自动方式，此时整个混合控制为全自动方式。
控制系统投入自动的顺序为：
1）检查混合煤气热值设定值、混合煤气压力设定值、煤气配比设定值、高炉煤气压力设定值是否正常。
2）确认工艺具备投自动的条件：焦炉煤气和高炉煤气供应充足；热值仪正常投运；混合煤气有适当的出口——放散或去煤压机；调节阀已送电；高炉煤气压力调节阀后压力、高炉煤气温度、高炉煤气流量、焦炉煤气气源压力、焦炉煤气温度、焦炉煤气流量、混合煤气压力、混合煤气热值等关键仪控检测参数正常。
3）在以上两项确认无误的情况下，点击工艺总流程画面中的“自动控制/手动操作”按钮，等待画面的提示，依次确认后，系统可自动转为全自动控制方式。检查确认系统稳定后，投运完成。
5 结束语
济钢燃气发电工程以济钢能源结构调整中节余的焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用高效率的联合循环发电机组发电，实现了能源的综合利用。燃气混合智能模型控制系统是该工程的关键环节之一，它成功解决了低热值混合煤气发电系统中的如何获得压力和热值稳定的混合煤气这一技术难题，为发电系统的稳定运行提供了保证。
参考文献
[1]杨跃斌.智能高频开关电源在我局变电站直流系统中的应用[J].湖州师范学院学报，2008（S1）.
关键词 燃气混合；智能模型；控制原理
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0052-02
随着钢铁公司生产规模的扩大，生产过程中产生的煤气也大量增加，如果这些煤气放散到空气中，不但破坏了环境，也造成了资源的浪费。为了减少煤气放散，充分利用资源，我公司建设了燃气——蒸汽联合循环发电工程项目，该项目是通过建设燃气——蒸汽联合循环发电系统，来充分利用煤气发电，以达到节约能源和改善环境的目的。
燃气混合站的主要功能是将从高炉煤气管网来的高炉煤气和从焦炉煤气管网来的焦炉煤气混合，根据燃气——蒸汽联合循环发电工艺的要求，向下道工序——煤气压缩机提供热值和压力稳定的混合煤气。
1 工艺配置
1.1 工艺简介
来自焦炉煤气管网的焦炉煤气经净化、捕雾后，分六条管路引入本混合系统，来自高炉煤气管网的高炉煤气，经电除尘净化装置净化后，同样分六路引入本混合系统。一条焦炉煤气管路对应一条高炉煤气管路，按A型插入形式插接汇合成一条直径为φ1400 mm的混合煤气管路，两种煤气在混合管路处混合。混合后的六路煤气分别经六条管路送六套煤气压缩机进行压缩后供六套燃气发电机组使用。在混合煤气管道去煤压机前有支管经放散蝶阀去放散母管。
1.2 过程检测与控制单元
燃气混合控制系统各工艺检测与控制点是根据工艺需要进行设置的，主要包括温度检测、压力检测与控制、流量检测与控制、热值检测与控制、调节阀等。
2 硬件系统配置
现场的压力、温度、流量、热值等数据采集信号进入DCS的模拟量输入模块，控制信号由DCS的输出模块直接接到调节阀。
本系统的控制由ABB公司的AC800F集散控制系统组成，每两套混合站配一套冗余过程站，该类型的控制站其电源、CPU及通讯单元均为冗余配置；上位监控站为一套监控站，软件为运行于Windows 2000下的CBF监控系统。过程站和监控站的连接为环形光纤网。监控站实现工艺参数的监控、报警联锁参数的设定及报警状态的监控，以及手动操作、报表打印、历史趋势记录、报警记录、历史事件记录等功能。
3 控制系统的功能
控制系统完成6套配置相同的煤气混合站的监控与操作。包括6套智能混合控制，18台混合用调节阀的手动操作，1台放散用调节阀的自动控制与手动操作，6台放散蝶阀的操作，12台混合站入口蝶阀操作，12台混合站入口扇形阀的操作。
4 燃气混合智能模型
4.1 主要功能
燃气混合智能模型主要实现热值及混合煤气压力的自动控制、放散阀的自动控制和工况自动转换的控制。其中稳定控制混合煤气热值是系统的核心目标，稳定控制混合煤气压力是实现热值稳定控制的手段，混合自动控制可实现热值控制与配比控制两种模式，热值可采用测量与预测两种方式，设定配比可采用固定与跟踪两种方式，多种方式的组合以满足不同工况的需要。工况自动转换主要是手动操作与自动控制、热值控制与配比控制的双向无扰动转换。
4.2 控制原理
4.2.1 热值及混合煤气压力的自动控制
热值及混合煤气压力自动控制的思路是：通过调节高炉煤气压力调节阀的开度，使波动比较大的高炉煤气压力稳定在工艺要求的设定值，以利于系统的稳定；通过调节高炉煤气流量调节阀和焦炉煤气流量调节阀的开度，使混合煤气压力稳定在工艺要求的设定值，混合煤气热值稳定在要求的范围内，这样便可以按照工艺要求为下道工序提供压力和热值稳定的混合煤气。
当选择某套混和站的热值及混合煤气压力为全自动控制方式时，该套混合站中的5个调节器的控制方式均为自动。当选择“热值测量”方式时，热值调节器将以测量热值为依据进行热值调节；当选择“热值预测”方式时，热值调节器将以预测热值为调节依据，以优化调节系统的响应特性。当选择“配比控制”方式时，系统根据设定的高焦配比自动调节高炉煤气流量和焦炉煤气流量，使实际配比稳定在设定配比，此时热值调节器不起作用；当选择“热值控制”方式时，系统将以设定配比为参照，调节高焦配比，把混合煤气热值稳定在设定值上，系统稳定时，设定配比和实际配比可能不完全相符，此时设定配比和设定热值应大致相当，即在此配比左右，热值应为可达到此设定热值，可在系统投自动前，选择配比固定时，设定配比或热值，系统会自动给出对应的大致的热值或配比设定值。当选择“配比固定”方式时，系统调节过程中，设定配比保持固定；当选择“配比跟踪”时，当系统为热值调节时，如设定配比与实际热值稳定时的配比差别较大，系统将自动把设定配比改为更合适的实际配比，以提高调节系统性能。
4.2.2 放散阀自动控制
放散调节阀只有一台，为六套混合站共用，在某混合站对应的燃机进行油气切换时，将该站放散控制选为自动，此时该套混合站使用放散调节阀，放散阀处于自动方式。智能控制模型根据混合站的混合煤气压力测量值、设定值、放散阀开度等参数对放散阀的开度进行控制。为保证阀门操作的可靠性，只有在无其它混合站选中自动时，才可将一个站转为自动，当混合站使用放散自动控制时，工艺流程图中该站去煤压机的母管处显示红色“放散自动”。自动时，系统将根据混合压力自动调节放散阀开度，放散自动控制只用于燃机油气切换时，在切换前应将其提前20秒转为自动状态，切换完成后转为手动状态。
4.2.3 工况自动转换
在选中“手动操作”时，每套混合站的五套调节回路为手动方式，此时双击相应调节阀，打开的调节器中，通过改变“输出”可手动调整阀门开度；选中“自动控制”时，系统的五个调节回路为自动方式，此时整个混合控制为全自动方式。
控制系统投入自动的顺序为：
1）检查混合煤气热值设定值、混合煤气压力设定值、煤气配比设定值、高炉煤气压力设定值是否正常。
2）确认工艺具备投自动的条件：焦炉煤气和高炉煤气供应充足；热值仪正常投运；混合煤气有适当的出口——放散或去煤压机；调节阀已送电；高炉煤气压力调节阀后压力、高炉煤气温度、高炉煤气流量、焦炉煤气气源压力、焦炉煤气温度、焦炉煤气流量、混合煤气压力、混合煤气热值等关键仪控检测参数正常。
3）在以上两项确认无误的情况下，点击工艺总流程画面中的“自动控制/手动操作”按钮，等待画面的提示，依次确认后，系统可自动转为全自动控制方式。检查确认系统稳定后，投运完成。
5 结束语
济钢燃气发电工程以济钢能源结构调整中节余的焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用高效率的联合循环发电机组发电，实现了能源的综合利用。燃气混合智能模型控制系统是该工程的关键环节之一，它成功解决了低热值混合煤气发电系统中的如何获得压力和热值稳定的混合煤气这一技术难题，为发电系统的稳定运行提供了保证。
参考文献
[1]杨跃斌.智能高频开关电源在我局变电站直流系统中的应用[J].湖州师范学院学报，2008（S1）.