[發明專利]用于優化化工循環工藝的控制系統和方法

有效

• 申請號: 201180016686.8
• 申請日: 2011-01-28
• 公開（公告）號: CN102811945A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: X.林;A.喬施;H.雷
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56;C01B3/10;C10J3/00;C10J3/72;F23C10/00;G05B19/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;嚴志軍

相關申請的交叉引用

本專利申請根據U.S.C.§119(e)35，要求2010年1月29日提交的共同未決的美國臨時專利申請No.?61/299,590的優先權，其公開通過引用而以其整體結合在本文中。

政府特許權利

本發明是根據美國能源部授予的合同DE-FC26-07NT43095在政府的支持下完成的。政府對本發明具有某些權利。

技術領域

本公開大體涉及用于控制和優化功率發生和氣化工藝的系統和方法，并且更具體而言，涉及用于控制和優化在功率發生和氣化裝置內采用的化工循環工藝的系統和方法。

發明背景

可在功率發生裝置(例如，發電裝置或蒸汽發生裝置)中使用化工循環(CL)，功率發生裝置燃燒燃料，諸如例如煤、石油、生物燃料、生物質量和其它燃料。采用CL的典型的系統利用高溫工藝，其中，諸如例如鈣基或金屬基化合物的固體在第一反應器(其被稱為氧化器)和第二反應器(其被稱為還原器)之間“循環”。在氧化器中發生的氧化反應中，噴射到氧化器中的空氣中的氧被引入到氧化器的固體捕捉。捕捉的氧然后被經氧化固體攜帶到還原器，在其中，氧用于燃燒和/或氣化上面提到的燃料中的一個(諸如例如煤)。在還原器中的還原反應之后，固體釋放捕捉的氧，并且回到氧化器以再次氧化，從而形成循環且重復該循環。

在許多發生系統中，多個CL循環相互作用。CL工藝以及特別是多循環CL工藝的控制和優化可為復雜的。不僅固體的傳輸會使控制和優化復雜，而且化學反應和熱反應會引入變量，諸如例如由于固體的傳輸以及燃燒和氣化工藝中的化學反應速率而引起的時間延遲，這大體在控制和優化系統中得到了處理。

概述

根據本文示出的各方面，提供一種用于優化化工循環系統的控制系統，其包括用于測量化工循環中的一個或多個參數的一個或多個傳感器。傳感器設置在定位在化工循環中的管道上。傳感器產生表示管道中的固體的量的一個或多個數據信號。控制系統包括與傳感器通信的數據采集系統。控制系統還包括與數據采集系統通信的控制器，諸如(但不限于)計算機。數據采集系統接收數據信號，并且控制器產生控制信號。控制器與定位在化工循環中的一個或多個閥通信。閥構造成調整通過化工循環的固體流。

根據本文公開的其它方面，數據信號表示管道中的固體的高度、體積和/或質量。

根據本文公開的其它方面，數據信號表示跨過化工循環的一部分而測得的壓差、化工循環的一部分中的質量流率和/或化工循環的一部分中的空氣流率。

根據本文公開的其它方面，傳感器定位在其上的管道是基本豎向的，并且定位在分離器和另一個閥之間，并且與該分離器和該另一個閥處于流體連通。分離器和另一個閥兩者定位在管道中。分離器在氧化器和還原器中的至少一個的下游設置在化工循環中。

根據本文公開的其它方面，化工循環系統包括與第二化工循環處于流體連通的第一化工循環。控制信號中的一個或多個與定位在第一化工循環中的一個或多個第一閥和定位在第二化工循環中的一個或多個第二閥通信。第二閥構造成調整通過第二化工循環和/或在第一化工循環和第二化工循環之間的固體流。

根據本文公開的其它方面，公開一種用于控制和優化化工循環的方法。提供氧化器，其具有與氧化器的內部區域處于流體連通的第一管道。還提供分離器，其與第一管道處于流體連通，并且具有聯接到其上的第二管道。第二管道的一部分基本沿豎向定位。控制閥定位在第二管道中，并且一個或多個傳感器在分離器和控制閥之間定位在第二管道的基本豎向部分中。還提供了控制系統。傳感器與控制系統通信。傳感器產生表示第二管道中的固體的量的一個或多個數據信號。數據信號由控制系統接收。用控制信號來控制控制閥，以調整通過化工循環的固體流。

附圖簡述

現在參照附圖，附圖是示例性實施例，并且其中，相同元件以相同的方式編號：

圖1是功率發生裝置的CL系統的簡化框圖；以及

圖2是功率發生裝置的互相連接的多循環CL系統的簡化框圖。

優選實施例的詳細描述