取樣分析系統的應用

石油化工自動(dòng)化，2010, 3+79過(guò)程控制實(shí)施技術(shù)AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY取樣分析系統的應用丁興強(北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)有限公司,北京100176)摘要:粉煤加壓氣化工藝技術(shù)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(shù),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的工程設計,分析了取樣系統中工程技術(shù)存在的問(wèn)題,同時(shí)探討了系統改進(jìn)的方法。改進(jìn)后的分析系統在實(shí)際運行中取樣分析的傳遞滯后時(shí)間基本滿(mǎn)足控制要求,保證了爐溫控制的及時(shí)、有效性。關(guān)鍵詞:航天爐;爐膛溫度;取樣分析系統;滯后時(shí)間中圖分類(lèi)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(jìn)口DCS控制,同2008年航天爐(HT-L)粉煤加壓氣化工藝的時(shí)采用ESD系統進(jìn)行聯(lián)鎖控制,對整個(gè)裝置的開(kāi)兩個(gè)示范裝置在安徽臨泉和河南濮陽(yáng)正式投入生車(chē)、運行、停車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)地監測和安全聯(lián)鎖控制,確產(chǎn),運行連續、穩定,實(shí)現了粉煤氣化主要工藝技術(shù)保煤氣化工藝系統穩定、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(guò)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(jìn)煤、氣化及合成氣洗滌、渣及關(guān),各裝置均采用DCS控制,各部分DCS接口統灰水處理、火炬等。氣化采用粉煤加壓氣化技術(shù)，-互聯(lián),集中在中央控制室連在- -根冗余總線(xiàn)上，屬于非催化部分氧化激冷氣化工藝。實(shí)現了全廠(chǎng)整體的優(yōu)化控制。來(lái)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(lái)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(jìn)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(shí)間,碳轉化率袋式過(guò)濾器分離后,粉煤輸送至粉煤貯罐。之后進(jìn)高.粗合成氣品質(zhì)好,CH含量低。同時(shí)控制中對一人粉煤鎖斗，粉煤鎖斗內充滿(mǎn)粉煤后,即與粉煤貯些工藝參數的檢測與控制要求很高,如進(jìn)氣化爐的罐及所有低壓設備隔離,然后對煤粉進(jìn)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(guò)粉煤燒嘴進(jìn)人氣化爐。與此同時(shí),來(lái)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(jìn)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(guò)熱蒸汽混合后作為氧化劑經(jīng)燒嘴的氧氣/難實(shí)現,可以通過(guò)對合成氣成分中的COr和CH的蒸汽通道送入氣化爐。在氣化爐內粉煤與氧氣/蒸含量分析來(lái)間接確定爐膛溫度。在粗合成氣離開(kāi)洗汽充分混合并在高溫高壓下進(jìn)行氧化反應產(chǎn)生粗滌塔后的工藝管線(xiàn).上進(jìn)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(shí)通過(guò)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(jìn)行負荷調整控制。為了保證控制的及時(shí)有爐渣。這些物質(zhì)離開(kāi)反應室經(jīng)過(guò)水冷后,固態(tài)爐渣效性,要求取樣分析的傳遞滯后時(shí)間不得超過(guò)30 s.排出氣化爐;合成氣通過(guò)和水的直接接觸,其中攜3主要工 程技術(shù)問(wèn)題及分析帶的大多數的細顆粒被洗滌進(jìn)入了水里，同時(shí)粗合工程中合成氣工藝參數: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(kāi)氣化250C;壓力為4.0MPa.爐進(jìn)入合成氣洗滌塔,并經(jīng)除沫器進(jìn)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(kāi)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(dòng)化水平:[YHCNMHG對于化工廠(chǎng)尤其是采用粉煤加壓氣化工藝的作者簡(jiǎn)介:丁興強(1975-).男,畢業(yè)于河北科技大學(xué)自動(dòng)化煤氣化過(guò)程來(lái)說(shuō),要求具有較高的自動(dòng)化控制水.專(zhuān)業(yè)，主要從事煤化工行業(yè)的工程設計和調試工作,任工程師:80石油化工自動(dòng)化2010 年0.1 pμm;水含量無(wú)要求,但要求盡可能少。放空調壓閥,把取樣氣壓力穩定到1 MPa左右。改進(jìn)前的取樣分析系統工程設計施工辦法是直由此可見(jiàn)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(xiàn)取樣氣,由于受場(chǎng)地的限制，使得取樣氣更有利于預處理裝置正常穩定地工作。很難控制取樣點(diǎn)到分析儀表的有效最短距離,從而取樣氣經(jīng)過(guò)水封罐同時(shí)增加了氣體的水分含量,可無(wú)法保證取樣管路的死氣量和取樣分析時(shí)間;分析以通過(guò)分析取樣預處理裝置對取樣氣進(jìn)行干燥。儀表在防爆現場(chǎng)的分散布置,不利于工程施工和正合成氣工藝管線(xiàn)常生產(chǎn)中的安全維護;只通過(guò)分析取樣預處理裝置調節閥文切晰閥咬切斷閥對取樣氣進(jìn)行處理,很難得到合格的分析取樣氣。4取樣分析系統的改進(jìn)吃調節閥旁路a)根據工藝要求及現場(chǎng)環(huán)境,在現場(chǎng)獨立設置一間隔爆型分析小屋。原因如下:取樣閥門(mén)咚1)現場(chǎng)為爆炸火災危險的場(chǎng)所。去火炬2)根據工藝要求設計中采用多臺非防爆型自動(dòng)分析儀表及輔助設備,采用現場(chǎng)分析箱不便于進(jìn)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(jìn)水3)最大限度地縮短了分析儀表至取樣點(diǎn)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(cháng)度。[干爆一過(guò)速一氣圓分寓一冷卻一破國4)避開(kāi)了連續性震動(dòng)和較強持續電磁干擾。4穩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(jìn)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。氣體采樣管路采用1)小屋內設置7臺分析儀表。2)最大限度地減少管線(xiàn)長(cháng)度連接件數量以及中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(zhì)的部件,避免出現可燃性物止袋狀死角,防止泄漏、吸附、解析等現象發(fā)生,要盡量減少死氣體。質(zhì)的積聚。4)分析器預處理裝置中的取樣、減壓.冷卻、3)根據分析儀表對溫度、濕度的要求,設置采氣固分離、過(guò)濾、干燥穩壓安全保護等預處理附件,暖和通風(fēng)，使小屋內溫度保持在10~30 C之間。由分析器制造廠(chǎng)或成套廠(chǎng)提供。同時(shí)可以稀釋任何泄漏的可燃物質(zhì),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(jìn)后的取樣管長(cháng)度為12 m,取樣管徑為帖6 mm,根據設計要求,正常時(shí)取樣氣流量為25~報警器,確保儀表和人員安全。c)改進(jìn)后的分析取樣裝置結構示意如圖1所示。40 L/h,則根據公式，管線(xiàn)氣體流速約為14 154 dm2/h,1)設置旁路管線(xiàn)。樣氣并不是直接從工藝管線(xiàn)取樣分析的傳遞滯后時(shí)間為30. 52 s.通過(guò)計算,取樣分上取得,在工藝管線(xiàn)上增加一個(gè)配有截止閥采用對焊析的傳遞滯后時(shí)間基本滿(mǎn)足了生產(chǎn)控制的需求。連接的DN25 mm旁路管線(xiàn),并把管線(xiàn)引到分析小屋5結束語(yǔ)通過(guò)合理設置分析小屋進(jìn)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、解析等現降低了各種公用工程的消耗,保證在危險區域工作象的發(fā)生。取樣之前先把截止閥打開(kāi),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(xiàn)和去火炬管線(xiàn)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(shí)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(shí)間減至最短。析滯中國煤化工)及時(shí)有效性,保2)設置一臺水封罐。粗合成氣經(jīng)過(guò)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(zhì)，使其溫度基本[1]陸德民 ,張振基,黃步余.石油化工自動(dòng)控制設計手冊[M].3降到常溫。同時(shí)取樣氣壓力得到釋放,通過(guò)罐頂的版.北京:化學(xué)工業(yè)出版杜,000.石油化工自動(dòng)化，2010，3.81過(guò)程控制實(shí)施技術(shù)AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY閥門(mén)定位器的安裝及調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(jiǎn)單幾何運算的方法,并利用自控理論中定值控制系統的負反饋補償原理,力圖證實(shí)正確的安裝方式對直行程氣動(dòng)薄膜調節閥調校及使用的重要性及必要性。結合對力平街式通用閥門(mén)定位器的使用經(jīng)驗及現場(chǎng)故障處理、檢修調校技巧得出:讕節閥在安裝使用過(guò)程中定位器反饋桿水平位置時(shí)要與其行程的50%點(diǎn)相重合,使得調節閥行程的始端和終端與之輸人信號相對應,從而保證調節閥具有良好的使用特性，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝控制指標要求。關(guān)鍵詞:定位器;負反饋;水平中心線(xiàn)中圖分類(lèi)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(dòng)薄膜調節閥上加裝了目前,在許多化工、煉油造紙、冶金、制藥等企閥門(mén)定位器之后,其實(shí)用性和可用性都大大的提高，業(yè)的過(guò)程控制系統中,還廣泛使用氣動(dòng)執行機構。但- -定要合理地安裝才可使其發(fā)揮應有的作用。而氣動(dòng)直行程薄膜執行機構是這個(gè)大家族中最龐2工作原理大的一個(gè)群體,閥門(mén)定位器是直行程氣動(dòng)薄膜執行在沒(méi)有加裝閥門(mén)定位器的情況下,系統處于開(kāi)機構上的一個(gè)重要附件。閥門(mén)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(dòng)薄膜調節閥的綜合性能，執行器同時(shí)也影響整個(gè)過(guò)程控制系統的調節品質(zhì),因而是0Z一-K一+sY不容忽視的關(guān)鍵環(huán)節。.1閥門(mén)定位器的作用困1無(wú)閥門(mén)定位器的調節閥工作原理.閥門(mén)定位器與直行程氣動(dòng)薄膜調節閥配合,二根據方框圖可知輸入信號與輸出閥位的關(guān)系為:者構成了閉環(huán)負反饋系統(兩位式調節系統除外),sY = KsZ提高和改善了直行程氣動(dòng)薄膜調節閥的靜態(tài)精度式(1)表明了執行器輸人與輸出的關(guān)系,很明及動(dòng)態(tài)特性,保證了直行程氣動(dòng)薄膜調節閥的開(kāi)度顯執行器輸人與輸出之間沒(méi)有約束關(guān)系,只取決于與輸入信號之間的線(xiàn)性度及相應速度。歸納起來(lái)，其放大倍數K,而對閥位是否與輸人相符的問(wèn)題，閥門(mén)定位器具有以下功能[":系統本身解決不了,一般需要人工核實(shí)。a)克服高差壓施加給閥芯上的不平衡力。加裝了閥門(mén)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(guò)度施這是一臺安裝了閥門(mén)定位器的直行程氣動(dòng)薄加給閥桿較大的摩擦力。膜執行機構的框圖。閥門(mén)定位器由信號接收.比較c)克服介質(zhì)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)用于加快調節閥的運行速度,克服大膜頭知,安裝了閥門(mén)定位器之后，系統就構成了一個(gè)閉大容室造成的傳遞滯后。收璃日期: 2010-04-25(修改稿).e)用于執行特殊的調節任務(wù)及改變調節閥的作者簡(jiǎn)介:王鑫民(1958-),男,畢業(yè)于儀表自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),長(cháng)期流量特性。在煉化企業(yè)從事本專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作,任工程師。[2]中國石化集團公 司自控設計技術(shù)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(dòng)分析室設計規范[S].1999二E[s]. 2002.[3] 中國石化集團公司 自控設計技術(shù)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設計規范[S].2004.石油化工儀表管道線(xiàn)路設計規范[S].2004.4] 中國石化集團公司自控設計技術(shù)中心站. SH3020- 2001石[7]中國石化集團公司 自控設計技術(shù)中心站. SH/T 3104 -2000油化工儀表供氣設計規范[S].2002.石油化工儀表安裝設計規范[S].200