過程控制實施技術石油化工自動化,2010,5:76AUTOMATION IN PETRO CHEMICAL INDUSTRY水煤漿氣化裝置氣體預處理系統(tǒng)的設計與應用馮齊斌1,范永福(1.上海交通大學,上海200240;2.上海焦化有限公司,上海200241)摘要:上海焦化有限公司氣化裝咒的在線分析系統(tǒng)由于原分析儀系統(tǒng)設計存在不足,使得維護工作量大測量滯后。針對水煤漿氣化裝置惡劣的工況環(huán)境,通過氣體取樣和預處理系統(tǒng)的設計,使氣化爐中高溫、高壓、高塵、高濕的混合氣體樣品自動采樣并處理到符合在線分析儀器分析要求的樣品氣體。對原取樣預處理系統(tǒng)進行分析,并對其進行改造,取得了良好的效果,詳細介紹了改造后的取樣預處理系統(tǒng)關鍵詞:德士占水煤漿;氣化裝置;預處理系統(tǒng);取樣中圖分類號:TH83文獻標志碼:B文章編號:1007-7324(2010)05-0076-020引言氣。合成氣與反應的少量熔渣沿著下降管進入激上海焦化有限公司德士古水煤漿氣化技術是冷室,在與激冷水換熱后,合成氣被冷卻并與飽和美國弗龍德士古公司的專利技術,是煤的高效潔凈水蒸氣一起沿下降管與上升管之間間隙上升,經折利用的重要途徑之一。該裝置中設置了一套在線流板冷卻后進入文丘里,最后在洗滌塔內洗滌、除分析系統(tǒng),用于實時掌握氣化爐的運行狀況,保證塵后到甲醇裝置,而少量熔渣則通過鎖斗系統(tǒng)排氣化爐的安全穩(wěn)定運行。系統(tǒng)自1994年開車以出,氣化爐與洗滌塔的黑水去閃蒸系統(tǒng)進行處理來一直故障不斷,影響了產品質量和安全生產這一過程中對爐溫的控制非常重要。氣化爐主要原因是釆樣預處理系統(tǒng)不能正常工作。所爐溫控制是煤氣化工藝控制的重要環(huán)節(jié)。爐溫控以對原采樣預處理系統(tǒng)改進,具有比較重要的意制的好壞不僅直接影響氣化爐的使用壽命及生產義。以下重點介紹改造后的采樣預處理系統(tǒng)。的安全性,同時還制約著氣化效率,影響產量。而1水煤漿氣化工藝介紹甲烷含量同氣化爐的溫度成反比關系,所以氣化爐德士古水煤漿氣化工藝流程如圖1所示溫度的監(jiān)控就可以間接地通過測量合成氣中甲烷的含量來進行,它是操作人員控制爐溫的重要參合成氣去甲醇系統(tǒng)煤漿氧氣數(shù),關系到幣個裝置的安全穩(wěn)定運行。水煤漿氣化冷凝液爐的主要產品為CO等組分,為保滌高壓灰水文丘里裝置安全、長周期地運行設置一套在線分析甲烷和主要氣化組分的在線分析系統(tǒng)去閃系統(tǒng)收稿日期:2010-08-02(修改稿)作者簡介:馮齊斌(1982-),2000-2004年,就讀上海工程技圖1德士古水煤漿氣化工藝流程術大學自動化專業(yè),獲工學學士學位,2004-2008年就職于上海焦水煤漿與純氧經三流式燒嘴噴射到氣化爐內,化有限公吲在線分析運行中心,2008年至今上海交通大學僅器儀在高溫、高壓下,水煤漿與氧氣充分反應,產生合成表專業(yè)在讀碩士[3] APL. API 521 Guide for Pressure-Relieving and Depressurizing [6] APL. API Specification 17D/ISO 13628-4 Subsea WellheadSystems[S]. 4th. American Petroleum Institute, 1997and Christmas Tree Equipment [S]. 1999[4J IEC. IEC 61511 Functional Safety Safety Instrumented [7]中國煤化工8-6 Specification forSystems for the Process Industry Sector[S]. Internationlectrotechnical Commission, 2003CNMHGOTC 16688 Subse[5] AP1/ISO. API RP 17A/ISO 13628-1 Design and OperationSystem Design for the HPHT Kristin Field Developmentof Subsea Production Systems-General Requirements and[C]//Offshore Technology Conference. Houston USA, 2004.Recommendations[S].2006第5期馮齊斌等.水煤漿氣化裝置氣體預處理系統(tǒng)的設計與應用2預處理系統(tǒng)改造前運行情況部擴散,動態(tài)回流管上部設置漩渦冷卻器,冷卻了的1994年該公司選用了羅斯蒙特公司成套設空氣對動態(tài)回流外管自上而下進行冷卻,回流管內計,ABB公司生產的動態(tài)回流式自動取樣系統(tǒng),工樣品氣因遇冷而結露露水和粉塵的混合物在重力的作原理如圖2所示。作用下下降并經b點向火炬排放。溫度控制器把溫度控制在5℃,樣品氣被冷卻到5℃時關閉電磁閥PRV漩渦冷卻VA,打開電磁閥VB輸送脫過粉塵的樣品氣。樣品氣溫度大于5℃時,ⅥA開,VB關,停止輸送樣品氣。這類自動取樣系統(tǒng)存在以下缺點溫約A分析小量a)由于漩渦制冷的原理,采取的樣品氣是斷續(xù)的,也就是獲取的信息必定有滯后,不能及時反動態(tài)回流管應工藝狀況b)動態(tài)回流管、自力式調節(jié)閥PR常被結晶體堵塞一一3預處理系統(tǒng)設計方案及運行情況3.1預處理系統(tǒng)設計方案圖2動態(tài)回流式自動取樣系統(tǒng)工作原理為避免動態(tài)回流式自動取樣系統(tǒng)存在的缺點,注:1bar=0.1MP該公司自行設計并制作了一套自動取樣系統(tǒng),如圖樣品氣體由a流向b,在c點向動態(tài)回流管上3所示。42e一改蒸汽園園四1.2 bar1. 2 bareSV禮火炬TH圖3預處理系統(tǒng)流程上圖中V1~V13為針形調節(jié)閥。F1,F2為自T3為三級采用漩渦制冷原理排水,下部也裝自動行開發(fā)的多級套筒式漩渦過濾器,將漩渦分離的,排水裝置。大顆粒的黑煤塵經V,V5閥快速地排入火炬樣氣經降溫降壓、三級過濾和三級脫水后進F為過濾器進一步濾除雜質,保護自力式調節(jié)閥分析儀器進行分析。樣品處理前后主要指標見RV1。F4為薄膜過濾器,經處理后樣氣含塵粒度不表1所列。大于0.5μm。SV為安全閥,當自力式調節(jié)閥Rv表1預處理前后主要指標比較失控時,控制壓力不高于1.2bar(1bar0.1Mpa)保護儀器進入的高壓樣氣不致于損壞溫度/℃壓力/Ma露點/℃粉塵儀器中的光學測量氣室部件。T為一級氣水分離樣品式的再有式白內邊排數(shù)置內為方式YH中國煤化工態(tài)10g/CNMHG5樣氣含塵粒度不大于0.5m樣氣中的水分子由管壁滲透出由外管的吹掃氮氣帶走,兩氣逆向流動,有效地脫除了樣氣中的水分(下轉第84頁)石油化T自動化2010年狀態(tài)時,當有壓力或流量信號,再加上最少有一路各種參數(shù)和趨勢的保存、良好的系統(tǒng)擴展性等功能。可燃氣體排放信號就開始點火,檢測火焰信號后停參考文獻:止點火(點火開始12s后才檢測火焰信號,內部組1]王樹青.工業(yè)過程控制工程[M]北京:化學工業(yè)出版態(tài)已設定好);“半自動”狀態(tài)時,點火條件同上,但社,2003.不監(jiān)測火焰信號,只有程序運行完之后才停止點火[2]陸建國.工業(yè)電器與自動化[M].北京:化學工業(yè)出版(設定為24s,參數(shù)可修改)。[3]樂嘉謙儀表T手冊[M]北京:化學工業(yè)出版社,1998h)“伴燒燈狀態(tài)”打到“自動”位置時,伴燒燈[4]鐘肇新可編程序控制器原理及應用[M]廣州:華南理工大通過PLC控制,PLC控制也有三個狀態(tài)(見系統(tǒng)學出版社,1996.操作界面上的“伴燒燈狀態(tài)開關”)5]胡壽松,自動挖制原理「M,北京:國防L業(yè)出版社,19904結束語[6]馬國華監(jiān)控組態(tài)軟件及應用[M].北京:清華大學出版1號火炬自動點火控制系統(tǒng)經過改造,投用以[7]朱鱗章.過程控制系統(tǒng)與設計[M]北京:機械工業(yè)出版來,系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,實現(xiàn)了自動點火、點火系統(tǒng)社,1996自檢、火炬氣排放量各項指標的記錄檔標準通信[83]劉元揚.自動檢測和過程控制[M]北京:冶金工業(yè)出版方式輸入輸出信號光電隔離、顯示界面、報警信息、社,1987(上接第77頁)斷在實踐中摸索,總結經驗,不斷優(yōu)化設計,逐漸實32預處理系統(tǒng)運行情況現(xiàn)系統(tǒng)基本免維護的目標該系統(tǒng)自投運以來結構上定期進行了完善,參考文獻經過兩年的跟蹤觀察,運行情況良好。能配合儀器[1] ILLALOBOS R. Process Gas Chromatography[.Anal快速反應工況參數(shù)的變化,自動、連續(xù)準確、可靠地Chem,1975,(47):983-1004[2] GARY D. Nichols, Process Analyzer Sampling Systems[J].分析CO,CO2,H2,CH氣體的體積百分含量Anal Chem,1981,(53):489-5004結束語[3]符青靈怎樣設計可靠的在線分析儀表取樣系統(tǒng)[門.化工自分析儀器能否用好,除了分析儀本身,還取決動化及儀表,2002,(1):59-=66于樣品預處理系統(tǒng)的完善程度和可靠性。樣品預[4何.在線分析系統(tǒng)的設計[.石油化上自動化,200處理系統(tǒng)的設計、制造難度在于它的專用性很強幾乎沒有哪兩套系統(tǒng)是完全一樣的,沒有批量性可5]黎軍.士占水煤漿氣化工藝概況[].安徽化工,2001,言。要使經過預處理系統(tǒng)處理的樣品最終能滿足[6]顧穎在線分析儀表在水煤漿氣化裝置中的應用門大氮分析儀表白身的特殊性要求需要工程技術人員不肥,2009,(10):357-36歡迎訂閱2010年《化工設備與管道》(郵發(fā)代號:4-669)根據國家科學技術部國科發(fā)財字(199)390號文通知,自2000年第一期起原《化工設備設計》期刊更名為《化工設備與管道》。化T設備與管道》由中國石油化工集團主管、中國石化集團上海T程有限公司主辦全國化工設備設計技術技術中心站中國石化集團公司機械技術中心站、全國化工工藝配管設計技術中心站、全國化工工業(yè)爐設計技術中心站承辦。國內統(tǒng)一刊號:CN31-1833/TQ國際標準刊號:ISSN009-3281;郵發(fā)代號:4-69,全國各地郵局均可辦理訂閱,10.00元/冊,全年定價:60元《化工設備與管道》為全國性專業(yè)雜志讀者對象為石油化工、石化、醫(yī)藥、輕工等部門工程設計使用維護,工程建設高等教育等有關技術人員。本刊向國內外公開發(fā)行,自1964年創(chuàng)刊以版200余期?！痘ぴO備與管道》為雙月刊,A4開本,彩色封面,發(fā)行量大,影響面廣中國煤化工《化工設備與管道》主要欄日有:綜述、單元設備壓力容器、管道地址:上海市延安西路376弄22號11樓(西)CNMHG電話:(021)32140411-806傳真:(021)62488580電子信箱:pep@tced.com網址:www.tecd.com