第50卷第5期石油化工自動(dòng)化Vol. 50, No. 52014年10月AUTOMATI0N IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYOte, 2014淺談煤氣化爐中分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選型焦慧娟,李濤(華陸工程科技有限責(zé)任公司，西安710065)摘要:隨著煤化工技術(shù)的日趨成熟，在線分析系統(tǒng)較多地應(yīng)用到設(shè)備質(zhì)量的測量診斷當(dāng)中。概述了煤氣化裝置在線分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選型要點(diǎn),針對不同的工藝檢測要求選擇合適的分析儀表。介紹了分析系統(tǒng)中的采樣探頭,預(yù)處理系統(tǒng).在線氣相色譜儀的結(jié)構(gòu).原理及應(yīng)用，就如何采取有效的預(yù)警維護(hù),有效地預(yù)防分析系統(tǒng)的隱形故障進(jìn)行了闡述,保證了分析系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞:煤氣化在線氣相色譜儀采樣探頭預(yù)處理系統(tǒng) 分析小屋中圖分類號(hào): TP273文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號(hào): 1007 - 7324<2014)05 - 0025 - 04Brief Discussion on Design and Selection of Analysis System in Coal GasifierJiao Huijuan, Li Tao(Hualu Engineering & Technology Co. Ltd. , Xi'an, 710065, China)Abstracts: With development of coal chemical technology becoming mature, on- line analysissystem is being more and more used for equipment quality detection and diagnose. The keypoint for design and type selection of online analysis system for coal gasification plant isoutlined. Appropriate analysis instrument needs to be selected based on different processdetection requirements. Sampling probe, sample pretreatment system, structure, principle andapplication of on-line gas chromatograph are introduced. The mean on how to adopt efficientpre maintenance to prevent potential malfunction effectually for analysis system is expounded.It ensures stable operation for analysis system.Key words: coal gasification; on-line gas chromatograph; sampling probe; pre treatmentsystem; analyzing house在石油、化工的生產(chǎn)過程中,為了控制化學(xué)反料漿,用泵加壓后送人氣化爐,與空分裝置來的應(yīng)和確保安全生產(chǎn),通常需要使用在線分析儀,例氧氣混合,在加壓的情況下，煤中的碳被部分氧如工業(yè)質(zhì)譜儀.工業(yè)氣相色譜儀、熱導(dǎo)式氣體分析化,生成H2,CO, CO2,H2O以及CH,H2S等氣儀.紅外線氣體分析儀等。通過這些成分分析儀的體。由于氣化溫度較高(1 350~1 450 C),大部分析,不僅能及時(shí)準(zhǔn)確掌握裝置的生產(chǎn)反應(yīng)狀況，分煤中的灰渣呈熔融態(tài)流出,在氣化爐底部用激控制產(chǎn)品質(zhì)量,還可以通過成分分析反應(yīng)裝置的安冷水降溫后凝固,經(jīng)過鎖斗排人渣池,粗渣用撈全情況,巧妙地掌握部分無法檢測的裝置安全問渣機(jī)撈出后送出廠外。降溫后的氣體經(jīng)氣液分題,以下以工業(yè)氣相色譜儀分析系統(tǒng)在煤氣化爐中離器分離出夾帶的水分后,形成粗煤氣送往文丘的應(yīng)用為例說明其拓展應(yīng)用。里洗滌器洗滌后進(jìn)入洗滌塔,進(jìn)- - 步洗滌氣體帶1煤氣化工藝特點(diǎn)概述出的塵粒,最后送往變換工序。氣化爐激冷洗滌煤化工項(xiàng)目,首先需要解決的是煤的氣化問水和水洗塔洗滌排放出的黑水以及渣池中的黑.題，目前國內(nèi)煤氣化爐有多種工藝包,較為成熟的水送人灰水處理工序處理后循環(huán)使用。簡單的有德士古爐殼牌爐、航天爐等,各種氣化爐均為高工藝流程如圖1所示。溫、高壓工況。以某甲醇項(xiàng)目中3臺(tái)氣化爐為例來說明分析系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì),其采用的是西北化工研究院的稿件收到日期:中國煤化工2014-08-13. .多元料漿氣化專利技術(shù),生產(chǎn)方法:將原料煤與作者簡介:MCHCNMHG04年畢業(yè)于空軍工程大學(xué)電訊工程學(xué)院通信工程專業(yè),獲學(xué)士學(xué)位，就職于華陸工水在磨機(jī)中研磨,得到煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為60%的程科技有限責(zé)任公司從事化工儀表設(shè)計(jì)工作,任自控工程師。26石油化工自動(dòng)化第50卷煤助溶劑氧粗煤氣去變換系統(tǒng)磨煤I水煤漿氣化水處理爐渣圖1煤氣化簡單 工藝流程示意2儀表選型原則好壞的重要標(biāo)志。COr體積分?jǐn)?shù)高證明氣化爐溫該甲醇項(xiàng)目中,3臺(tái)氣化爐的燒嘴質(zhì)量、換熱度偏高,CH4體積分?jǐn)?shù)高則證明氣化爐溫度在下器質(zhì)量、爐膛溫度以及粗合成氣成分控制需要進(jìn)行降。因此,檢測粗合成氣中的CO2及CH4 ,來間接在線質(zhì)量監(jiān)測?？刂茽t膛溫度是必需的;該點(diǎn)選用精度較高的色譜1)燒嘴質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測。燒嘴常年處于高儀或質(zhì)譜儀是最佳選擇,因紅外分析儀各組分之間溫高摩擦工況狀態(tài)下,壽命較短,屬于裝置消耗部有相互干擾，極易造成測量不準(zhǔn)確。選用色譜或質(zhì)件,燒嘴- -旦損毀,須立即更換，否則會(huì)造成氣化爐譜儀,不但測量精確,且綜合成本較低(1臺(tái)色譜可反應(yīng)失控,裝置停車;但因其處于高溫、高壓工況代替多臺(tái)紅外分析儀)，且爐膛溫度是個(gè)慢反應(yīng)過中,用常規(guī)方法很難檢測其質(zhì)量好壞。通過實(shí)時(shí)檢程,采用分析時(shí)間較長的色譜儀也能滿足分析時(shí)間測燒嘴冷卻水中的CO體積分?jǐn)?shù)來間接掌握燒嘴要求。的使用情況，是一-種巧妙的辦法(因燒嘴一旦損壞，4)粗合成氣成分的控制。氣化爐正常運(yùn)行時(shí)氣化爐中CO即會(huì)滲透到燒嘴冷卻水中),所以該H2+CO的體積分?jǐn)?shù)在78%~82%,這是滿足后.點(diǎn)須選用成本低廉、響應(yīng)迅速、精度無需很高的分續(xù)裝 置必需的條件。色譜儀或質(zhì)譜儀，雖然測量精析儀,對燒嘴冷卻水系統(tǒng)中漏人的煤氣進(jìn)行連續(xù)檢確,但分析周期較長(色譜儀平均每個(gè)流路的分析測并發(fā)出預(yù)警。在該點(diǎn)選用連續(xù)紅外分析儀是最時(shí)間在10 min左右),而采用連續(xù)熱導(dǎo)H2分析儀，佳選擇。因其具有極短的響應(yīng)時(shí)間,能很好地滿足H2的控2)換熱器質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測。換熱器中的冷卻制需求。而控制好H2體積分?jǐn)?shù)，即可有效地控制管常處于高溫、高粉塵的沖擊下,極易磨損破裂,一CO體積分?jǐn)?shù),因而CO用色譜分析即可。旦破裂勢必造成裝置停車,因而實(shí)時(shí)監(jiān)測換熱器中3煤氣化在線分析系統(tǒng)的組 成冷卻管的好壞很重要;但因其處于高溫、高壓、高腐該項(xiàng)目共計(jì)3套氣化爐,粗合成氣處于高壓蝕工況中,常規(guī)方法同樣很難檢測其質(zhì)量的好壞。(6. 25 MPa)、高溫(243 C)狀態(tài),并含有部分灰,各通過實(shí)時(shí)檢測冷卻水中CO體積分?jǐn)?shù)來間接掌握氣化爐粗合成氣待分析組分正常體積分?jǐn)?shù)如下:冷卻管的使用情況,不失為一種好方法(因冷卻管H2為37. 8%, CO為39%,CO2為20. 72% ,CH一-旦損壞，氣化爐中CO即會(huì)滲透到燒嘴冷卻水為0.04%,H2S為1. 43% ;綜合考慮各設(shè)備的分析中),所以該點(diǎn)同樣選用成本低廉、響應(yīng)迅速、精度精度、分析時(shí)間、投資成本后,選用3臺(tái)熱導(dǎo)H2分不是很高的紅外分析儀,對冷卻管中冷卻水系統(tǒng)中析儀,分別分析各爐子粗合成氣中的H2;選用3臺(tái)漏人的煤氣進(jìn)行連續(xù)檢測并發(fā)出預(yù)警。色譜儀,分別分析各爐子粗合成氣中的CO,CO23)爐膛溫度的監(jiān)測。氣化爐的反應(yīng),必須嚴(yán)和CH4;選用3臺(tái)CO紅外分析儀,分別分析各爐格控制好溫度,但用常規(guī)方法檢測爐膛內(nèi)的高溫、子燒嘴冷卻水中的CO。高壓工況,極易造成傳感器損壞或因爐膛煤渣掛壁整套系統(tǒng)由采樣探頭、前級減壓站、樣品預(yù)處造成測量誤差;計(jì)算裝置出口粗合成氣各組分體積理、色譜分析儀分5小易笛沿名凹成,現(xiàn)分別介紹中國煤化工分?jǐn)?shù),指示氣化爐運(yùn)行情況,指導(dǎo)氣化爐操作,并估如下。計(jì)氣化爐內(nèi)的溫度。粗合成氣的成分是多元料漿MHCNMH GS試樣高溫、高氣化工藝先進(jìn)控制系統(tǒng)的主要參數(shù),是氣化爐運(yùn)行壓高水含量的特點(diǎn),采樣探頭采用高溫脫水冷卻第5期焦慧娟等.淺談煤氣化爐中分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選型27型探頭。該采樣探頭用于高溫試樣取樣,可連續(xù)不2)前級減壓站。前級減壓站完成對試樣氣體失真地從管道中取出具有代表性的試樣。探頭采的初級過濾,采用- -備-用冗余過濾器“葫蘆式”用列管式水冷換熱器,探頭溫度調(diào)節(jié)至合適溫度后雙級氣液分離裝置,同時(shí)采用自動(dòng)排液閥與手動(dòng)排可有效降溫并脫出試樣中的水分，防止銨鹽結(jié)晶堵液相結(jié)合的方式排除試樣中的冷凝水;試樣的減壓塞管道,如圖2所示。采用自立式膜片減壓閥進(jìn)行減壓，可防止試樣中的CO2 ,NH3等減壓時(shí)結(jié)晶堵塞減壓閥;并設(shè)有快速冷水出口冷水人口回路有效減少分析滯后;前級預(yù)處理設(shè)有安全閥，保護(hù)壓力設(shè)為0. 2 MPa,保護(hù)后面儀表安全。3)預(yù)處理。預(yù)處理用于試樣的精細(xì)處理,完成試樣的穩(wěn)流、穩(wěn)壓、脫水、脫硫等功能。該系統(tǒng)采@|}p~*-出口用旋風(fēng)制冷、自動(dòng)排液、膜式過濾等多項(xiàng)專利技術(shù)，利用雙平衡閥實(shí)現(xiàn)環(huán)保零污染排放,系統(tǒng)中對試樣采樣探針?biāo)鋼Q熱器溫度計(jì)進(jìn)行溫壓流檢測,配合分析小屋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)圖2采用探頭示意現(xiàn)了整套系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,如圖3所示。低壓火炬排放大氣排放試樣試樣入口析儀面PG)典團(tuán)團(tuán)團(tuán)廢液排放儀表空氣低壓蒸汽進(jìn)出口圖3預(yù)處理系統(tǒng)示意4)色譜分析儀。根據(jù)待分析的試樣成分,固定色譜試劑與其載體按-定比例配比填裝,其配比及相中的色譜試劑可選擇極性試劑或非極性試劑,且柱長度將決定試樣的分離度,如圖4所示。體積分?jǐn)?shù)，%↑組分DA中國煤化工. 試樣注入.分析周期YHCNMHG圖4色譜圖示意