水煤漿氣化裝置氣體預處理系統的設計與應用

過(guò)程控制實(shí)施技術(shù)石油化工自動(dòng)化,2010,5176AUTOMATION IN PETRO CHEMICAL INDUSTRY水煤漿氣化裝置氣體預處理系統的設計與應用馮齊斌1,范永福(1.上海學(xué),上海200240;2.上海焦化有限公司,上海20241)摘要:上海焦化有限公司氣化裝置的在線(xiàn)分析系統由于原分析儀系統設計存在不足,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(guò)氣體取樣和預處理系統的設計,使氣化爐中高溫、高壓、高塵、高濕的混合氣體樣品自動(dòng)釆樣并處理到符合在線(xiàn)分析儀器分析要求的樣品氣體。對原取樣預處理系統進(jìn)行分析,并對其進(jìn)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關(guān)鍵詞:德士占水煤漿;氣化裝置;預處理系統;取樣中圖分類(lèi)號:TH83文獻標志碼:B文章編號:1007-7324(2010)05-0076-02氣。合成氣與反應的少量熔渣沿著(zhù)下降管進(jìn)入激上海焦化有限公司德士古水煤漿氣化技術(shù)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(zhuān)利技術(shù),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(jīng)折利用的重要途徑之一。該裝置中設置了一套在線(xiàn)流板冷卻后進(jìn)入文丘里,最后在洗滌塔內洗滌、除分析系統,用于實(shí)時(shí)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(guò)鎖斗系統排氣化爐的安全穩定運行。系統自1994年開(kāi)車(chē)以出,氣化爐與洗滌塔的黑水去閃蒸系統進(jìn)行處理。來(lái)一直故障不斷,影響了產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)這一過(guò)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。爐溫控以對原采樣預處理系統改進(jìn),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(chǎn)義。以下重點(diǎn)介紹改造后的采樣預處理系統。的安全性,同時(shí)還制約著(zhù)氣化效率,影響產(chǎn)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(guān)系,所以氣化爐德士古水煤漿氣化工藝流程如圖1所示。溫度的監控就可以間接地通過(guò)測量合成氣中甲烷合成氣去甲醇系統的含量來(lái)進(jìn)行,它是操作人員控制爐溫的重要參煤漿幻氧氣冷凝液數,關(guān)系到幣個(gè)裝置的安全穩定運行。水煤漿氣化爐的主要產(chǎn)品為CO,H2,CO2氣體等組分,為保證文丘里滌[高壓灰水裝置安全、長(cháng)周期地運行設置一套在線(xiàn)分析甲烷和主要氣化組分的在線(xiàn)分析系統。去閃蒸系統洗滌塔循環(huán)泵收稿日期:2010-08-02(修改稿)作者簡(jiǎn)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(shù)大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位,2004-2008年就職于上海焦水煤漿與純氧經(jīng)三流式燒嘴噴射到氣化爐內,化有限公吲在線(xiàn)分析運行中心,2008年至今上海交通大學(xué)僅器儀在高溫、高壓下,水煤漿與氧氣充分反應,產(chǎn)生合成表專(zhuān)業(yè)在讀碩土--Huwarderearrreo[3] APL. APl 521 Guide for Pressure-Relieving and Depressurizing [6] APL. API Specification 17D/ISO 13628-4 Subsea WellheadSystems[S]. 4th. American Petroleum Institute[4J IEC. IEC 61511 Functional Safety- Safety Instrumented [7] APL. API Specification 17F/1S0 13628-6 Specification forSystems for the Process Industry Sector [S]. InternationalSubsea Production Control Systems[S]. 2007.Electrotechnical Commission, 2003[8] Hundseid ], Flaten G, Fossum T K. OTC 16688, Subsea5] API/ISO. API RP 17A/ISO 13628-1 Design and OperationSystem Design for the HPHT Kristin Field Developmentof Subsea Production Systems-General Requirements and[CI//Offshore Technology Conference. Houston USA, 2004Recommendations[S].2006.第5期馮齊斌等.水煤漿氣化裝置氣體預處理系統的設計與應用2預處理系統改造前運行情況部擴散,動(dòng)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(dòng)態(tài)回流外管自上而下進(jìn)行冷卻,回流管內計,ABB公司生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)回流式自動(dòng)取樣系統,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(jīng)b點(diǎn)向火炬排放。溫度挖制器把溫度控制在5℃,樣品氣被冷卻到5℃時(shí)關(guān)閉電磁閥PRV漩渦冷VA,打開(kāi)電磁閥V,輸送脫過(guò)粉塵的樣品氣。樣品氣溫度大于5℃時(shí),Ⅵ開(kāi),VB關(guān),停止輸送樣品氣。這類(lèi)自動(dòng)取樣系統存在以下缺點(diǎn)家廣母分析小星a)由于漩渦制冷的原理,采取的樣品氣是斷續的,也就是獲取的信息必定有滯后,不能及時(shí)反動(dòng)態(tài)回流管應工藝狀況b)動(dòng)態(tài)回流管、自力式調節閥PRv常被結晶體堵塞。3預處理系統設計方案及運行情況3.1預處理系統設計方案圖2動(dòng)態(tài)回流式自動(dòng)取樣系統工作原理為避免動(dòng)態(tài)回流式自動(dòng)取樣系統存在的缺點(diǎn)注;1bar=0該公司自行設計并制作了一套自動(dòng)取樣系統,如圖樣品氣體由a流向b,在c點(diǎn)向動(dòng)態(tài)回流管上3所示改燕汽1. 2 bar1. 2 bar1°火炬樓|底樓圖3預處理系統流程上圖中V1~V1為針形調節閥。F1,F2為自T為三級采用漩渦制冷原理排水,下部也裝自動(dòng)行開(kāi)發(fā)的多級套筒式漩渦過(guò)濾器,將漩渦分離的,排水裝置。大顆粒的黑煤塵經(jīng)V,V5閥,快速地排入火炬。樣氣經(jīng)降溫、降壓、三級過(guò)濾和三級脫水后進(jìn)F為過(guò)濾器,進(jìn)一步濾除雜質(zhì),保護自力式調節閥分析儀器進(jìn)行分析。樣品處理前后主要指標見(jiàn)RV1。F4為薄膜過(guò)濾器,經(jīng)處理后樣氣含塵粒度不表1所列。大于0.5μm。SV1為安全閥,當自力式調節閥Rv1表1預處理前后主要指標比較失控時(shí),控制壓力不高于1.2bar(1bar=0.1Mpa)保護儀器進(jìn)入的高壓樣氣不致于損壞溫度/℃壓力/MPa露點(diǎn)/℃粉塵儀器中的光學(xué)測量氣室部件。T為一級氣水分離樣品工況304.2飽和汽態(tài)10g/m2器,下裝有浮球式自動(dòng)排水裝置。T2為管式滲透處理后1~5樣氣含塵粒度式原理除濕器,它由內外雙管組成,內管為滲透管,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(dòng),有效地脫除了樣氣中的水分。(下轉第84頁(yè))石油化工自動(dòng)化2010年狀態(tài)時(shí),當有壓力或流量信號,再加上最少有一路各種參數和趨勢的保存、良好的系統擴展性等功能?？扇細怏w排放信號就開(kāi)始點(diǎn)火檢測火焰信號后停參考文獻:止點(diǎn)火(點(diǎn)火開(kāi)始12s后才檢測火焰信號,內部組[1]王樹(shù)青工業(yè)過(guò)程控制工程[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版態(tài)已設定好);“半自動(dòng)”狀態(tài)時(shí),點(diǎn)火條件同上,但社,2003.不監測火焰信號,只有程序運行完之后才停止點(diǎn)火2]陸建國.工業(yè)電器與自動(dòng)化[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版(設定為24s,參數可修改)[3]樂(lè )嘉謙儀表T手冊[M北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998h)“伴燒燈狀態(tài)”打到“自動(dòng)”位置時(shí),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(guò)PLC控制,PLC控制也有三個(gè)狀態(tài)(見(jiàn)系統學(xué)出版社,1996操作界面上的“伴燒燈狀態(tài)開(kāi)關(guān)”)。[5]胡壽松,自動(dòng)控制原理「M門(mén).北京:國防業(yè)出版社,1994結束語(yǔ)[6]馬國華監控組態(tài)軟件及應用[M].北京:清華大學(xué)出版1號火炬自動(dòng)點(diǎn)火控制系統經(jīng)過(guò)改造,投用以社,2001[7]朱鱗章,過(guò)程控制系統與設計[MJ北京:機械工業(yè)出版來(lái),系統運行穩定可靠,實(shí)現了自動(dòng)點(diǎn)火、點(diǎn)火系統社,1996.自檢、火炬氣排放量各項指標的記錄仔檔、標準通信[8]劉元揚.自動(dòng)檢測和過(guò)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(yè)斷在實(shí)踐中摸索總結經(jīng)驗,不斷優(yōu)化設計,逐漸實(shí)3.2預處理系統運行情況現系統基本免維護的目標。該系統自投運以來(lái),結構上定期進(jìn)行了完善,參考文獻:經(jīng)過(guò)兩年的跟蹤觀(guān)察,運行情況良好。能配合儀器[1] VILLALOBOS R Process Gas Chromatography[J].Anal快速反應工況參數的變化,自動(dòng)、連續、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(yǔ)[3]符青靈,怎樣設計可靠的在線(xiàn)分析儀表取樣系統[門(mén)].化工自分析儀器能否用好,除了分析儀本身,還取決動(dòng)化及儀表,2002,(1);59-66于樣品預處理系統的完善程度和可靠性。樣品預[4]何蓉在線(xiàn)分析系統的設計[.石油化工自動(dòng)化,200處理系統的設計、制造難度在于它的專(zhuān)用性很強(5):10-13.幾乎沒(méi)有哪兩套系統是完全一樣的,沒(méi)有批量性可[5]黎軍士占水媒漿氣化工藝概況D安徽化工,200(1):46-49,言。要使經(jīng)過(guò)預處理系統處理的樣品最終能滿(mǎn)足【6]顧穎.在線(xiàn)分析儀表在水煤漿氣化裝置中的應用(.大氮分析儀表白身的特殊性要求,需要工程技術(shù)人員不肥,2009,(10):357-360.qecs4gwaaradww-wwegewsto4odogdoogdgdevetyagawigagagdesydsdgygtoedg4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(xué)技術(shù)部國科發(fā)財字(199990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》?！痘ぴO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(shù)技術(shù)中心站中國石化集團公司機械技術(shù)中心站、全國化工工藝配管設計技術(shù)中心站、全國化工工業(yè)爐設計技術(shù)中心站承辦。國內統一刊號:CN31-1833/TQ國際標準刊號:ISSN009-3281;郵發(fā)代號:4-669,全國各地郵局均可辦理訂閱,10.00元/冊全年定價(jià):60《化工設備與管道》為全國性專(zhuān)業(yè)雜志讀者對象為石油化工、石化、醫藥輕工等部門(mén)工程設計,使用維護,工程建設,高等教育等有關(guān)技術(shù)人員。本刊向國內外公開(kāi)發(fā)行,自1964年創(chuàng )刊以來(lái)已出版200余期?！痘ぴO備與管道》為雙月刊A4開(kāi)本,彩色封面,發(fā)行量大,影響面廣《化工設備與管道》主要欄日有:綜述單元設備、壓力容器管道與管件、機械與密封材料與防腐等。地址:上海市延安西路376弄22號11樓(西)郵編:200040電話(huà):(021)32140411-806傳真:(021)62488580電子信箱:pep@teed,com址:www.tecd.com