第48卷第4期石油化工自動(dòng)化Vol. 48, No. 42012年8月AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYAugust, 2012Shell粉煤氣化工藝控制優(yōu)化與改進(jìn)李曉黎(中石化寧波工程有限公司，浙江寧波315103)摘要:針對(duì)Shel粉煤氣化工藝技術(shù)特點(diǎn),對(duì)在調(diào)試、投料期間常出現(xiàn)影響裝置連續(xù)操作的主要問題進(jìn)行了研究,結(jié)合裝置實(shí)際情況,提出了解決此類問題的工藝控制優(yōu)化與改進(jìn)方案,并對(duì)此進(jìn)行了合理性分析。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用和檢驗(yàn),優(yōu)化和改進(jìn)方案對(duì)工藝運(yùn)行順暢、保護(hù)設(shè)備起到了良好的作用，也為氣化爐的長周期運(yùn)行提供了技術(shù)保障。關(guān)鍵詞:放料罐控制除橋氣化爐控制系統(tǒng) 優(yōu)化中圖分類號(hào): TP273文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號(hào): 1007 - 7324(2012)04 -0045-04Optimization and Improvement in Process Control of Shell Pulverized-coal GasificationLi Xaoli(Sinopec Ningbo Engineering Company Ltd.，Ningbo,315103 ,China)Abstract: A study is carried out based on the features of Shell pulverized-coal gasificationprocess technology and frequently- appeared main problems affecting plant continuous runningduring the plant commissioning and operation, with the actual plant conditions, the optimizedand improved schemes for solving such problems in the process control are proposed andanalysis of rationality thereof is proceeded. With the practical application and test， thoptimized and improved scheme plays a good role in a smooth process operation and equipmentprotection, and provides a technical guarantee for a long-term running of gasifier.Key words: control of discharge pot; bridging elimination; gasifier control system; optimization中國石化股份有限公司引進(jìn)3套投煤量1 700°C,壓力為4.0 MPa。 由于氣化溫度高,碳2 kt/d Shell煤氣化爐應(yīng)用到合成氨大型氣化爐，轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上,無其他的副產(chǎn)物產(chǎn)生,產(chǎn)品除了承擔(dān)合成氨生產(chǎn),還擔(dān)負(fù)下游供氫的任務(wù)。筆氣體潔凈,煤氣中有效氣體達(dá)90%(干基)以上,氧者將針對(duì)3套粉煤氣化裝置在調(diào)試和初期生產(chǎn)過耗低,單爐生產(chǎn)能力大。系統(tǒng)中的主要物料包括:程中工藝控制方面主要優(yōu)化和改進(jìn)進(jìn)行介紹,便于粉煤氮?dú)?、氧氣、蒸汽、灰、渣、灰水?物料流動(dòng)形后續(xù)生產(chǎn)的持續(xù)優(yōu)化改進(jìn),以增加長周期運(yùn)行式:連續(xù)流，間歇流;相態(tài)包括氣固相、氣液相、氣時(shí)間。相、液相、液固相、固相等;固體流動(dòng)方向:重力流1粉煤氣化技術(shù)特 點(diǎn)及系統(tǒng)組成為主。1.1 技術(shù)特點(diǎn)1.2氣化 系統(tǒng)組成及工藝過程簡述Shell氣化爐配置4個(gè)粉煤燒嘴,位于爐子下Shell粉煤氣化由磨煤、粉煤加壓及輸送、氣化部同一水平面上,為了強(qiáng)化粉煤的氣化過程和保護(hù)及合成氣冷卻、除渣除灰、灰水處理等裝置組成，膜式壁,燒嘴沿圓周均勻布置且?guī)в行苯?借助撞還包括操作單元、工藝控制系統(tǒng)、公用工程等。各擊流以強(qiáng)化熱質(zhì)傳遞過程,使?fàn)t內(nèi)橫截面氣速相對(duì)系統(tǒng)主要作用如下:趨于均勻。煤氣攜帶煤灰總量的20% ~30%沿氣a)粉煤輸送及加壓。粉煤在壓力下靠重力化爐軸線向上運(yùn)動(dòng),在接近爐頂處通人循環(huán)煤氣激由粉煤放料罐流入粉煤給料罐,依靠氮?dú)饧訅豪?約占煤氣量的60% ~70%),使合成氣降溫至輸送。900 °C ,熔渣凝固向下沉降,合成氣出氣化爐,進(jìn)入中國煤化工廢鍋。煤灰總量的70%~80%以熔態(tài)流人氣化爐稿件收到日期: 2012-底部,水激冷凝固、破碎,自爐底排出。粉煤由氮?dú)?THCNMH G作者簡介:李曉黎(1964一)，另,山四網(wǎng)昌人，1980平畢業(yè)于內(nèi)蒙攜帶,密相輸送進(jìn)人噴嘴。氧與蒸汽混合后也由粉古工學(xué)院化工專業(yè),長期從事合成氣領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作,現(xiàn)工作于中煤燒嘴噴人氣化爐內(nèi)。氣化溫度為1400~石化寧波工程有限公司,任高級(jí)工程師。40石油化工自動(dòng)化第48卷b)氣化及合成氣冷卻。純氧預(yù)熱后,和工藝充壓至約1.0MPa后,通氣錐充氮閥12XV-蒸汽通過混合,與粉煤同時(shí)進(jìn)人粉煤燒嘴噴入氣化0130打開,由于兩者開啟有時(shí)間差，加之沒有設(shè)爐內(nèi),在4.0MPa的壓力下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)。置差壓檢測(cè)和控制元件及極細(xì)煤粉堵塞通氣錐氣化反應(yīng)區(qū)位于氣化爐中下部,反應(yīng)區(qū)之下是氣化部分毛孔，而氮?dú)庠吹膲毫_(dá)5. 2 MPa,大壓差的爐的水浴渣池,用以承接煤氣化后的熔渣。粉煤與氮?dú)饬魅送忮F, 易使通氣錐因超壓而損壞。當(dāng)氧反應(yīng)生成的合成氣夾帶少量飛灰上行。熔融灰氮?dú)獬烦鰰r(shí),煤粉會(huì)隨著氨氣管線倒流,污染氮渣在離心力作用下沿氣化爐內(nèi)壁流入水浴渣池。氣系統(tǒng)。氣化爐中部分固化的渣層附著在水冷壁上形成隔經(jīng)過分析比選后,在去通氣錐和管道吹掃器氮熱(渣)壁。反應(yīng)生成的高溫合成氣被冷的循環(huán)氣氣管上設(shè)置差壓調(diào)節(jié)器可以較好地解決上述問題。激冷,回收熱量后至除灰。具體實(shí)施如下:c)除渣。除渣系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)熔融煤渣進(jìn)行冷a)在通氣錐或管道吹掃器的放料吹掃氮?dú)饪倕s?；团欧盘幚?。管上增設(shè)調(diào)節(jié)閥12PV-0131A。d)除灰。合成氣中所包含的飛灰在高壓高溫b)差壓檢測(cè)信號(hào)取自閥后放料氮總管上的壓陶瓷燭芯過濾器中不斷從合成氣流中清除出來。力變送器12PT-0131A與粉煤放料罐泄充壓管線合成氣去洗滌,分離的灰分冷卻后排出。壓力變送器12PT-0114。e)洗滌。過濾器出口高溫合成氣在洗滌塔中c)差壓調(diào)節(jié)模塊12PDIC-0131A內(nèi)設(shè)置差被循環(huán)的洗滌水冷卻洗滌,降溫后送出。洗滌塔頂壓限定及自動(dòng)切換功能:當(dāng)通氣錐或管道吹掃器出口合成氣在送往凈化前抽出兩股,其中- -股壓縮兩側(cè)差壓小于其所能承受的差壓(如約0.8MPa)后作為激冷氣進(jìn)氣化爐,另一股作為初級(jí)產(chǎn)品送下時(shí),其自動(dòng)設(shè)置在CAS位運(yùn)行,差壓設(shè)定值為通一工序處理。氣錐或放料吹掃氮?dú)馀c放料罐內(nèi)的差壓加和f)灰水處理。灰水經(jīng)汽提、澄清、增稠與過濾常數(shù)值(如0.6MPa)。當(dāng)通氣錐或管道吹掃器兩等過程,回收細(xì)渣回用，提取酸性氣去下游處理,大側(cè)差壓接近其所能承受的差壓(如約1.0MPa)部分處理過的灰水返回系統(tǒng),部分去污水處理。時(shí)，自動(dòng)設(shè)置在手動(dòng)位關(guān)閉放料吹掃氮?dú)忾y2粉煤 氣化工藝控制系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)12PV-0131A,以保證當(dāng)通氣錐或管道吹掃器2.1粉煤加壓和輸送 系統(tǒng)兩側(cè)的差壓在其可以承受的范圍內(nèi)。設(shè)置- -定粉煤加壓和輸送系統(tǒng)是粉煤氣化的關(guān)鍵步的盲區(qū)(如0.2 MPa)可以避免頻繁自動(dòng)切換所驟之一,也是氣化爐能否進(jìn)料的先決條件,由粉帶來的影響。 改進(jìn)后的粉煤加壓系統(tǒng)如圖1煤放料罐(V1204)、通氣錐、通氣板、放料閥組成。所示。.一 般步驟:重力流的粉煤儲(chǔ)罐出口閥打開,粉煤放料罐達(dá)到正常料位后關(guān)閉該閥,停止進(jìn)料。開氮?dú)鉅斆悍蹎⒌獨(dú)忾y門加壓,待與粉煤給料罐壓力平衡后，&打開給料罐出口閥門,粉煤全部進(jìn)人給料罐后，GY(G2) (38)放料罐關(guān)閉放料罐出口閥門,打開放料罐泄壓閥門,壓通氣板-0-----1力卸除后,關(guān)閉泄壓閥,進(jìn)入下一過程。如果放BRA-FBRT)平衡線料罐低料位未出現(xiàn)或持續(xù)時(shí)間(5s)不足,啟動(dòng)除橋程序。該系統(tǒng)初期常出現(xiàn)的故障:粉煤出料不暢，通氣錐、管道吹掃器損壞，氮?dú)庀到y(tǒng)受煤粉(328)污染。通氣錐2.1. 1粉煤放料罐控制 系統(tǒng)改進(jìn)根據(jù).上述步驟,分析后認(rèn)為加壓程序控制步驟(oa )較理想化,氮?dú)饧訅嚎刂茦O易突破通氣錐元器件所管道吹掃器能承受的差壓極限(約1.1MPa),放料罐罐內(nèi)和通氣錐充氮管線上缺少檢測(cè)和控制壓差的措施,進(jìn)而中國煤化工造成通氣錐頻繁破損。MHCNMHG分析12KS0001程序控制器的放料程序動(dòng)作圖1粉煤加壓系統(tǒng)示意過程2):先打開頂部充氮閥,在粉煤放料罐初始第4期李曉黎. Shell 粉煤氣化工藝控制優(yōu)化與改進(jìn)47當(dāng)壓力信號(hào)12PT- 0131A高于氮?dú)庠磯毫κ?去檢測(cè)的條件極易誤操作導(dǎo)致系統(tǒng)壓力波動(dòng)時(shí),壓力控制閥12PV-0131A關(guān)閉,防止煤粉回竄較大。污染氮?dú)夤芫€,12PDIC-0131A控制回路如圖2鑒于原設(shè)計(jì)的不足，確定改變除橋順序,即所示。在放料料位達(dá)到50%~67%時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)除橋程序,利用殘存煤粉填充可能的架橋空間以充分發(fā)揮通氣錐的松動(dòng)作用,從而實(shí)現(xiàn)順利向給料罐供料。過程如下:放料罐充壓步驟中,減少頂部快速充壓時(shí)間至10 s以反吹放空過濾器,壓力不大0.6 MPa于1.0MPa時(shí)停止頂部充壓。為彌補(bǔ)快速充氮時(shí)間減少的影響，同時(shí)提前開啟放料罐底部通氣錐、管道吹掃器的充氮,使放料罐充壓時(shí)間基本KMC露的----叫登“>H:10.00MPa)0。相當(dāng)并避免粉煤被壓實(shí)架橋。修改后順控程序步驟:粉煤放料罐填充煤粉后,頂部與底部同時(shí)