煤氣化的氧煤比控制

第42卷第19期廣州化工Vol. 42 No.192014年10月Guangzhou Chemical IndustryOct. 2014煤氣化的氧煤比控制劉歡(中國天辰工程有限公司，天津300400)摘要: 闡述了水煤漿氣化裝置在運行過(guò)程中，采用氧煤比自動(dòng)復雜控制，包括中值選擇、溫壓補償、比例調節、交叉限幅選擇調節等控制原理與方法，精確控制煤漿和氧氣的的人爐量，實(shí)現氧煤比的自動(dòng)控制?？焖倏朔蛎簼{泵不打量而造成的煤漿流量大幅擾動(dòng)問(wèn)題，氣化爐過(guò)氧和跳車(chē)問(wèn)題，達到氣化爐安全穩定運行的目的，使裝置的生產(chǎn)運行更加安全、穩定。關(guān)鍵詞:氣化爐;氧煤比;交叉限幅選擇調節中圖分類(lèi)號: TP273文獻標志碼: A文章編號: 1001 -9677(2014)019 -0160 -03Oxygen - coal Ratio Control of Coal Gasification EquipmentLIU Huan( China Tianchen Engineering Corporation ，Tianjin 300400, China)Abstract : Complicated control of water - coal slurry gasification equipments was described primarily，including theprinciple and method of ratio control ，Median select, temperature and pressure compensation，ross - limiter adjustment ,and exactly control the flow of oxygen and coal slurry into gasifier ，automatic control of oxygen - coal mole ratio wasrealized. Through applying oxygen - coal ratio control, the problem that the slurry flow substantially disturbance wassolved, the problem that gasification furnace excess oxygen and interlock shutdown was solved ，and the gasificationfurnace can be operated safely and steadily. The reliable operation of instrument and the security and stability of devicewere ensured.Key words: gasification furnace; oxygen - coal ratio; cross - limiter adjustment隨著(zhù)國內煤化工產(chǎn)業(yè)的不斷升溫，德士古水煤漿加壓氣化制取水煤氣的生產(chǎn)工藝被大量采用。中煤陜西榆林榆橫煤化工項目一期氣化裝置采用美國GE專(zhuān)利激冷流程，整個(gè)工藝生產(chǎn)06操作流程中自動(dòng)控制系統起著(zhù)舉足輕重的作用,本文就氣化爐04+的氧煤比控制的應用加以闡述。1水煤 漿加壓氣化工藝概述20從空分來(lái)的純氧和高壓煤漿泵送來(lái)的濃度(w)在58%~65%之間的煤漿，在一-定的安全聯(lián)鎖條件下，經(jīng)工藝燒嘴進(jìn)入氣化爐，在壓力6.5 MPa、溫度1350 C左右的條件下進(jìn)行氣化0.800.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20氧煤化/(kg/kg)反應，生成以C0+H2為主要成分的粗合成氣。生成的粗合成氣化壓12.45 MPa(表壓),氣化溫度1380心,氣經(jīng)洗滌塔洗滌后送往后續變換工段。人爐煤量(1.00-1.05 th.煤漿濃度80%(重)。制川煤氣化主要反應機理如下:圖1 氧煤比與碳轉化率的關(guān)系C.H. +(n/2)O2一nC0+ (m/2)H2氧煤比是氣化爐操作的重要參數,對碳轉化率的影響十分但是隨著(zhù)氧煤比的進(jìn)一步增加，碳的轉化率增加不大，同明顯，提高氧煤比可使碳的轉化率明顯上升，如下圖1所示。時(shí)由于過(guò)量的氧氣進(jìn)入氣化爐，部分碳將完全燃燒，生成二氧氧煤比是指氧氣和水煤漿的體積比，氧煤比增加，將有較化碳， 或不完全燃燒生成的一- 氧化碳，又進(jìn)一 - 步氧化成二氧化多的煤發(fā)生燃燒反應，放熱量增大，氣化爐溫度升高，為吸熱碳， 從而使煤氣中的無(wú)用組分增加，使冷煤氣效率、產(chǎn)氣率下的氣化反應提供更多的熱量，對氣化反應有利。因此，碳的轉降。而且隨著(zhù)氧煤比的增加，氧耗明顯上升，而煤耗下降?；?、冷煤氣效率及產(chǎn)氣量上升。般認為氧/碳原子比在1.0左右比較合適。對過(guò)程操作來(lái)說(shuō),控制合適的氧煤比是氣化操作最主要的要求。162廣州化工2014年10月態(tài)時(shí)200 Nm^/h氧氣需要的煤漿量，但現在設定值改成“196給 右邊的L0SEL作為X2輸人，LOSEL的X1輸入是300,取出Nm/h氧氣需要的煤漿量”，所以高壓煤漿泵就要降低轉速,的低值就是204，最右邊的HISEL的X1是204，204 x0.98作讓打出去的煤漿量減少，使打出去的煤漿量是“196 Nm'/h氧為HISEL的X2,取出的高值是204, 204 作為122FICI01的SP氣需要的煤漿量”，這樣就完成了一個(gè)循環(huán)。值，此時(shí)122FIC101的測量值是200 Nm'/h,因此閥門(mén)開(kāi)度加從以上分析看出，降氧氣負荷的時(shí)候，是先降氧氣再降煤大(流量由200 Nm'/h升至204 Nm'/h)，這樣1122FT101 ABC漿(即降氧氣負荷時(shí)，先關(guān)小氧氣閥門(mén),然后再降低煤漿泵轉的測量值就增加了， 變成了204 Nm'/h,到此為止一個(gè)循環(huán)就速)。煤漿泵轉速降完后，1121FT104/105/106 測量值減小到過(guò)去 了，一遍又一遍，一直到1121FIC103 的測量值升至“196 Nm'/h氧氣需要的煤漿量"，然后繼續- -遍又一 -遍，一 直“ 300 Nm/h氧氣需要的煤漿量”，煤漿泵不用再調速，這時(shí)候到1122FIC101的測量值為100 Nm'/h，SP 值等于PV值，閥門(mén)又達到了一個(gè)新的平衡狀態(tài)，完成了氧氣負荷量從200 Nm'/h不用再關(guān)小，這時(shí)候又達到了一一個(gè)新的平衡狀態(tài)，完成了氧氣升到300 Nm'/h的過(guò)程。負荷量從200 Nm'/h降到100 Nm^/h的過(guò)程。小結:利用交叉限幅控制，實(shí)現提高負荷時(shí)，先提煤漿小結:利用交叉限幅控制，實(shí)現降負荷時(shí)，先降氧氣量，量, 后提氧氣量，避免富氧氣體的發(fā)生“。左邊的限幅器1. 02再降煤漿量，避免富氧氣體的發(fā)生。圖2中右邊0. 98的限幅器(當前值2，每分鐘最大變化率0. 1)作用就是當升氧氣負荷(當前值2,每分鐘最大變化率0. 1)的作用就是當降氧氣負荷時(shí)， - -點(diǎn)點(diǎn)先升煤漿泵的轉速，繼而一點(diǎn)一點(diǎn)開(kāi)大氧氣閥門(mén)開(kāi)時(shí)，一點(diǎn)點(diǎn)先減小氧氣閥門(mén)開(kāi)度，繼而也就- - 點(diǎn)點(diǎn)降煤漿泵的度，逐步提高負荷。轉速，逐步降低負荷。2.3.4氧煤比交叉控制 -升負荷3結語(yǔ)比如現在氧氣負荷是200 Nm2/h,想升至300 Nm2/h,那氧煤比自動(dòng)控制的投運需有經(jīng)驗的操作工來(lái)完成?，F場(chǎng)運么操作工就把1122HC101輸人300 Nm2/h,因此左邊的HISEL行證明，此控制方案穩定、可靠、操作方便，實(shí)現了氣化爐氧輸入XI是300，輸入X2是200 (此時(shí)122FT101ABC測量值就煤比的自動(dòng)控制，達到了控制系統所需的各項指標。是200 Nm'/h)，取高值就是300，這樣最左邊LOSEL的輸人X1是300, LOSEL 的輸人X2是200x1.02 =204，取低值就是參考文獻204, 204給左邊的除法器，算出“204 Nm'/h氧氣需要的煤漿1]練健華.煤漿自動(dòng)跟蹤系統在氧煤比調節中的應用[J].化學(xué)工業(yè)量”給1121FIC103煤漿流量控制器作為設定值，此時(shí)與工程技術(shù),2013(5):35-37.1121FIC103的測量值是“200 Nm'/h氧氣需要的煤漿量”，因[2] 徐其倫.渭河化肥廠(chǎng)氣化爐氧煤比控制[J].石油化工自動(dòng)化，1997此煤漿泵加大轉速，使煤漿泵打出的煤漿量是“204 Nm'/h氧(6):3-8.氣需要的煤漿量”，這樣1121FT104/5/6測出的流量值也增加3] 袁君鋼.德士古裝置氧煤比的控制[J].自動(dòng)化儀表,2002(9):65 -了，由“200 Nm'/h氧氣需要的煤漿量”增加到“204 Nm'/h67.氧氣需要的煤漿量”，增加后的煤漿SMM值輸人122FFIC1014]李國勝.大型煤制烯烴項目之殼牌煤氣化裝置氧煤比控制措施研究[J].化肥設計,2013(2):35-37.氧煤比控制器，氧煤比控制器把“煤漿SMM值”乘以氧煤比得到OP值，因此12FFIC101的OP值就是204 Nm'/h, 204(. 上接第134頁(yè))6]紀羅軍. 《硫酸行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標體系(試行)》獲準實(shí)施，硫13] 吳莉娜，吳融權.我國氯堿行業(yè)節能減排技術(shù)分析[J].氯堿工酸工業(yè)，2007(05) :39. .業(yè)，2013, 49(05) :39-45.7] 國家發(fā)展和改革委員會(huì )，國家環(huán)境保護總局.氮肥行業(yè)清潔生產(chǎn)14] 白黎明，聶長(cháng)福，淺談1S014000 環(huán)境管理體系認證[J].中州審評價(jià)指標體系(試行)[Z].2007(04).計，2012(12):31 -38] 國家發(fā)展和改革委員會(huì ).純堿行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標體系(試行)[15]張玲,孫超智,沈欣慰，等.化工企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)的探討[J].遼[Z].2007(10).寧化工，2014, 43(3):277 -284.9]國家發(fā)改委.清潔生產(chǎn)評價(jià)指標體系編制通則,標準號20101364-[16]王慧珍，安奉凱.淺析清潔生產(chǎn)與1S8014001環(huán)境管理體系[J].天T-469[S].津科技,2006(06):58 -59.[10] 喬玉元隔膜法與離子膜法生產(chǎn)燒堿工藝對比分析[J].齊魯石油17] 楊再鵬.清潔生產(chǎn)與IS014000環(huán)境管理體系標準[J]. 化工環(huán)保，化工，2010, 38(2):108 -110. .2009, 29(05) :449 -452.[11] 生產(chǎn)布局整體規劃工藝設施從嚴要求我國燒堿行業(yè)將實(shí)行安全 [18] 夏青,陳逸群,劉靜.環(huán)境標志與清潔生產(chǎn)[J]產(chǎn)業(yè)與環(huán)境, 2013準入[J].江蘇氯堿，2013(01):30-31.(S1) :58 -60.[12] 薛衛東，井金旺，氯堿化工廢水綜合利用[J].中國氯堿, 2010(10):33-37. .