石油化工自動化，2010, 3+79過程控制實施技術AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY取樣分析系統(tǒng)的應用丁興強(北京航天萬源煤化工工程技術有限公司,北京100176)摘要:粉煤加壓氣化工藝技術復雜,正常生產(chǎn)中氣化爐在高溫,高壓狀態(tài)下運行.只有精確的爐溫測量與控制才能有效地保障氣化爐高強度安全生產(chǎn)。描述了航天爐粉煤加壓氣化工藝技術,給出了爐膛溫度的間接測最和控制方法,介紹了合成氣取樣分析系統(tǒng)的工程設計,分析了取樣系統(tǒng)中工程技術存在的問題,同時探討了系統(tǒng)改進的方法。改進后的分析系統(tǒng)在實際運行中取樣分析的傳遞滯后時間基本滿足控制要求,保證了爐溫控制的及時、有效性。關鍵詞:航天爐;爐膛溫度;取樣分析系統(tǒng);滯后時間中圖分類號: TH81文獻標志碼:B文章編號: 1007 -7324(2010)03 -0079-021工藝概述平。因此煤氣化生產(chǎn)裝置采用進口DCS控制,同2008年航天爐(HT-L)粉煤加壓氣化工藝的時采用ESD系統(tǒng)進行聯(lián)鎖控制,對整個裝置的開兩個示范裝置在安徽臨泉和河南濮陽正式投入生車、運行、停車進行實時地監(jiān)測和安全聯(lián)鎖控制,確產(chǎn),運行連續(xù)、穩(wěn)定,實現(xiàn)了粉煤氣化主要工藝技術保煤氣化工藝系統(tǒng)穩(wěn)定、安全地生產(chǎn)運行。而且其和設備的國產(chǎn)化。其主要工藝過程包括空分、磨煤后各工序乃至甲醇、空分和鍋爐裝置也都息息相及干燥、粉煤加壓及進煤、氣化及合成氣洗滌、渣及關,各裝置均采用DCS控制,各部分DCS接口統(tǒng)灰水處理、火炬等。氣化采用粉煤加壓氣化技術，-互聯(lián),集中在中央控制室連在- -根冗余總線上，屬于非催化部分氧化激冷氣化工藝。實現(xiàn)了全廠整體的優(yōu)化控制。來自原料煤貯倉的碎煤送人磨煤機中,被磨輥采用粉煤加壓氣化工藝的氣化爐爐膛允許操作在研磨臺，上磨成粉狀,并由來自惰性氣體發(fā)生器的溫度一般為1 400~1 900 C,在高溫、高壓狀態(tài)下大高溫惰性氣體進行干燥和輸送,含粉煤惰性氣體經(jīng)大提高了反應速率,縮短了反應停留時間,碳轉化率袋式過濾器分離后,粉煤輸送至粉煤貯罐。之后進高.粗合成氣品質好,CH含量低。同時控制中對一人粉煤鎖斗，粉煤鎖斗內(nèi)充滿粉煤后,即與粉煤貯些工藝參數(shù)的檢測與控制要求很高,如進氣化爐的罐及所有低壓設備隔離,然后對煤粉進行加壓,加粉煤流量、氧氣流量、氧/煤比的控制以及爐溫測量與壓后經(jīng)過粉煤燒嘴進人氣化爐。與此同時,來自空控制等均要求比較嚴格,才能使氣化爐高強度安全生分單元的氧氣進人氧氣緩沖罐,經(jīng)氧氣預熱器加熱產(chǎn)。對于爐膛溫度的測量和控制一般溫度測量已很與中壓過熱蒸汽混合后作為氧化劑經(jīng)燒嘴的氧氣/難實現(xiàn),可以通過對合成氣成分中的COr和CH的蒸汽通道送入氣化爐。在氣化爐內(nèi)粉煤與氧氣/蒸含量分析來間接確定爐膛溫度。在粗合成氣離開洗汽充分混合并在高溫高壓下進行氧化反應產(chǎn)生粗滌塔后的工藝管線.上進行取樣,分析合成氣的組分能合成氣,其主要成分為氫氣和一氧化碳,還有少量否達到工藝要求,同時通過分析CO2和CH含量對的其他組分(包括硫化物、氮、氬和甲烷)以及液態(tài)氣化爐進行負荷調(diào)整控制。為了保證控制的及時有爐渣。這些物質離開反應室經(jīng)過水冷后,固態(tài)爐渣效性,要求取樣分析的傳遞滯后時間不得超過30 s.排出氣化爐;合成氣通過和水的直接接觸,其中攜3主要工 程技術問題及分析帶的大多數(shù)的細顆粒被洗滌進入了水里，同時粗合工程中合成氣工藝參數(shù):粗合成氣溫度為成氣也被水冷卻、飽和,冷卻后的合成氣離開氣化250C;壓力為4.0MPa.爐進入合成氣洗滌塔,并經(jīng)除沫器進行汽液分離分析儀表對于取樣氣要求(CO2和CH,分后,基本上不含固體顆粒的合成氣離開洗滌塔送至析):中國煤化工 50 kPa;顆粒為下游單元(固體含量<10 mg/m').2裝置自動化水平:[YHCNMHG對于化工廠尤其是采用粉煤加壓氣化工藝的作者簡介:丁興強(1975-).男,畢業(yè)于河北科技大學自動化煤氣化過程來說,要求具有較高的自動化控制水.專業(yè)，主要從事煤化工行業(yè)的工程設計和調(diào)試工作,任工程師:80石油化工自動化2010 年0.1 pμm;水含量無要求,但要求盡可能少。放空調(diào)壓閥,把取樣氣壓力穩(wěn)定到1 MPa左右。改進前的取樣分析系統(tǒng)工程設計施工辦法是直由此可見水封罐起到了降溫、洗滌和降壓的作用,接從合成氣主工藝管線取樣氣,由于受場地的限制，使得取樣氣更有利于預處理裝置正常穩(wěn)定地工作。很難控制取樣點到分析儀表的有效最短距離,從而取樣氣經(jīng)過水封罐同時增加了氣體的水分含量,可無法保證取樣管路的死氣量和取樣分析時間;分析以通過分析取樣預處理裝置對取樣氣進行干燥。儀表在防爆現(xiàn)場的分散布置,不利于工程施工和正合成氣工藝管線常生產(chǎn)中的安全維護;只通過分析取樣預處理裝置調(diào)節(jié)閥文切晰閥咬切斷閥對取樣氣進行處理,很難得到合格的分析取樣氣。4取樣分析系統(tǒng)的改進吃調(diào)節(jié)閥旁路a)根據(jù)工藝要求及現(xiàn)場環(huán)境,在現(xiàn)場獨立設置一間隔爆型分析小屋。原因如下:取樣閥門咚1)現(xiàn)場為爆炸火災危險的場所。去火炬2)根據(jù)工藝要求設計中采用多臺非防爆型自動分析儀表及輔助設備,采用現(xiàn)場分析箱不便于進行密封、隔離、吹氣等防護措施,采用隔爆型分析小循環(huán)水回水屋確保了分析儀表可靠、推確、安全的操作及對操品作人員的保護.循環(huán)水進水3)最大限度地縮短了分析儀表至取樣點的距離和循環(huán)水、儀表空氣、低壓蒸氣等公用工程的連接長度。[干爆一過速一氣圓分寓一冷卻一破國4)避開了連續(xù)性震動和較強持續(xù)電磁干擾。4穩(wěn)壓一安全保護一分析儀表b)分析小屋采用架裝方式設置分析儀表、輔.困1改進后的分析取祥裝置結構示意助設備。3)分析器連接管路系統(tǒng)。氣體采樣管路采用1)小屋內(nèi)設置7臺分析儀表。2)最大限度地減少管線長度連接件數(shù)量以及中6X1 mm不銹鋼管,到分析儀表的距離最短。防其他可能泄漏可燃物質的部件,避免出現(xiàn)可燃性物止袋狀死角,防止泄漏、吸附、解析等現(xiàn)象發(fā)生,要盡量減少死氣體。質的積聚。4)分析器預處理裝置中的取樣、減壓.冷卻、3)根據(jù)分析儀表對溫度、濕度的要求,設置采氣固分離、過濾、干燥穩(wěn)壓安全保護等預處理附件,暖和通風，使小屋內(nèi)溫度保持在10~30 C之間。由分析器制造廠或成套廠提供。同時可以稀釋任何泄漏的可燃物質,使其濃度低于d)粗略計算如下:爆炸下限的25%。4)設置可燃氣體檢測報警器和有毒氣體檢測改進后的取樣管長度為12 m,取樣管徑為帖6 mm,根據(jù)設計要求,正常時取樣氣流量為25~報警器,確保儀表和人員安全。c)改進后的分析取樣裝置結構示意如圖1所示。40 L/h,則根據(jù)公式，管線氣體流速約為14 154 dm2/h,1)設置旁路管線。樣氣并不是直接從工藝管線取樣分析的傳遞滯后時間為30. 52 s.通過計算,取樣分上取得,在工藝管線上增加一個配有截止閥采用對焊析的傳遞滯后時間基本滿足了生產(chǎn)控制的需求。連接的DN25 mm旁路管線,并把管線引到分析小屋5結束語通過合理設置分析小屋進行集中分析,有效地附近的水封罐上,有效地防止了泄漏、吸附、解析等現(xiàn)降低了各種公用工程的消耗,保證在危險區(qū)域工作象的發(fā)生。取樣之前先把截止閥打開,由于合成氣主工人員的人身安全。合理的分析取樣為分析儀表提藝管線和去火炬管線間存在壓力降,從而得以把粗合成供了合格的分析取樣氣,同時最大限度地減小了分氣引到水封罐,大大減少了分析取樣氣到分析儀表之間的死氣體,使分析取樣傳遞滯后時間減至最短。析滯中國煤化工)及時有效性,保2)設置一臺水封罐。粗合成氣經(jīng)過水封，洗參考文獻:障了MYHCNMHG掉取樣合成氣中的大部分顆粒雜質，使其溫度基本[1]陸德民 ,張振基,黃步余.石油化工自動控制設計手冊[M].3降到常溫。同時取樣氣壓力得到釋放,通過罐頂?shù)陌?北京:化學工業(yè)出版杜,000.石油化工自動化，2010，3.81過程控制實施技術AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY閥門定位器的安裝及調(diào)校方法的討論王鑫民(中石化股份天津分公司煉油部,天津300271)摘要:使用簡單幾何運算的方法,并利用自控理論中定值控制系統(tǒng)的負反饋補償原理,力圖證實正確的安裝方式對直行程氣動薄膜調(diào)節(jié)閥調(diào)校及使用的重要性及必要性。結合對力平街式通用閥門定位器的使用經(jīng)驗及現(xiàn)場故障處理、檢修調(diào)校技巧得出:讕節(jié)閥在安裝使用過程中定位器反饋桿水平位置時要與其行程的50%點相重合,使得調(diào)節(jié)閥行程的始端和終端與之輸人信號相對應,從而保證調(diào)節(jié)閥具有良好的使用特性，以滿足生產(chǎn)工藝控制指標要求。關鍵詞:定位器;負反饋;水平中心線中圖分類號: TP214文獻標志碼:B文章編號: 107 -7324(2010)03-0081 -030引言由此看出,在直行程氣動薄膜調(diào)節(jié)閥上加裝了目前,在許多化工、煉油造紙、冶金、制藥等企閥門定位器之后,其實用性和可用性都大大的提高，業(yè)的過程控制系統(tǒng)中,還廣泛使用氣動執(zhí)行機構。但- -定要合理地安裝才可使其發(fā)揮應有的作用。而氣動直行程薄膜執(zhí)行機構是這個大家族中最龐2工作原理大的一個群體,閥門定位器是直行程氣動薄膜執(zhí)行在沒有加裝閥門定位器的情況下,系統(tǒng)處于開機構上的一個重要附件。閥門定位器的安裝合理環(huán)狀態(tài)。如圖1所示:與否,決定了直行程氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的綜合性能，執(zhí)行器同時也影響整個過程控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質,因而是0Z一-K一+sY不容忽視的關鍵環(huán)節(jié)。.1閥門定位器的作用困1無閥門定位器的調(diào)節(jié)閥工作原理.閥門定位器與直行程氣動薄膜調(diào)節(jié)閥配合,二根據(jù)方框圖可知輸入信號與輸出閥位的關系為:者構成了閉環(huán)負反饋系統(tǒng)(兩位式調(diào)節(jié)系統(tǒng)除外),sY = KsZ提高和改善了直行程氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)精度式(1)表明了執(zhí)行器輸人與輸出的關系,很明及動態(tài)特性,保證了直行程氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的開度顯執(zhí)行器輸人與輸出之間沒有約束關系,只取決于與輸入信號之間的線性度及相應速度。歸納起來，其放大倍數(shù)K,而對閥位是否與輸人相符的問題，閥門定位器具有以下功能[":系統(tǒng)本身解決不了,一般需要人工核實。a)克服高差壓施加給閥芯上的不平衡力。加裝了閥門定位器的情況如圖2所示。b)克服為防滲漏造成的密封填料壓緊過度施這是一臺安裝了閥門定位器的直行程氣動薄加給閥桿較大的摩擦力。膜執(zhí)行機構的框圖。閥門定位器由信號接收.比較c)克服介質對閥芯上產(chǎn)生的阻力及閥芯的放大、控制信號輸出和位移反饋組成。由圖2可重力。d)用于加快調(diào)節(jié)閥的運行速度,克服大膜頭知,安裝了閥門定位器之后，系統(tǒng)就構成了一個閉大容室造成的傳遞滯后。收璃日期: 2010-04-25(修改稿).e)用于執(zhí)行特殊的調(diào)節(jié)任務及改變調(diào)節(jié)閥的作者簡介:王鑫民(1958-),男,畢業(yè)于儀表自動化專業(yè),長期流量特性。在煉化企業(yè)從事本專業(yè)技術工作,任工程師。[2]中國石化集團公 司自控設計技術中心站. SH3006- 1999石[5]中國煤化工站. SH3021-2001石油化工控制室和自動分析室設計規(guī)范[S].1999二E[s]. 2002.[3] 中國石化集團公司 自控設計技術中心站. SH/T3018 - 2003[6]HCNM H G站. SH/T 3019 - 2003石油化工安全儀表系統(tǒng)設計規(guī)范[S].2004.石油化工儀表管道線路設計規(guī)范[S].2004.4] 中國石化集團公司自控設計技術中心站. SH3020- 2001石[7]中國石化集團公司 自控設計技術中心站. SH/T 3104 -2000油化工儀表供氣設計規(guī)范[S].2002.石油化工儀表安裝設計規(guī)范[S].200