煤气化的氧煤比控制

第42卷第19期广州化工Vol. 42 No.192014年10月Guangzhou Chemical IndustryOct. 2014煤气化的氧煤比控制刘欢(中国天辰工程有限公司，天津300400)摘要: 阐述了水煤浆气化装置在运行过程中，采用氧煤比自动复杂控制，包括中值选择、温压补偿、比例调节、交叉限幅选择调节等控制原理与方法，精确控制煤浆和氧气的的人炉量，实现氧煤比的自动控制。快速克服因煤浆泵不打量而造成的煤浆流量大幅扰动问题，气化炉过氧和跳车问题，达到气化炉安全稳定运行的目的，使装置的生产运行更加安全、稳定。关键词:气化炉;氧煤比;交叉限幅选择调节中图分类号: TP273文献标志码: A文章编号: 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随着国内煤化工产业的不断升温，德士古水煤浆加压气化制取水煤气的生产工艺被大量采用。中煤陕西榆林榆横煤化工项目一期气化装置采用美国GE专利激冷流程，整个工艺生产06操作流程中自动控制系统起着举足轻重的作用,本文就气化炉04+的氧煤比控制的应用加以阐述。1水煤 浆加压气化工艺概述20从空分来的纯氧和高压煤浆泵送来的浓度(w)在58%~65%之间的煤浆，在一-定的安全联锁条件下，经工艺烧嘴进入气化炉，在压力6.5 MPa、温度1350 C左右的条件下进行气化0.800.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20氧煤化/(kg/kg)反应，生成以C0+H2为主要成分的粗合成气。生成的粗合成气化压12.45 MPa(表压),气化温度1380心,气经洗涤塔洗涤后送往后续变换工段。人炉煤量(1.00-1.05 th.煤浆浓度80%(重)。制川煤气化主要反应机理如下:图1 氧煤比与碳转化率的关系C.H. +(n/2)O2一nC0+ (m/2)H2氧煤比是气化炉操作的重要参数,对碳转化率的影响十分但是随着氧煤比的进一步增加，碳的转化率增加不大，同明显，提高氧煤比可使碳的转化率明显上升，如下图1所示。时由于过量的氧气进入气化炉，部分碳将完全燃烧，生成二氧氧煤比是指氧气和水煤浆的体积比，氧煤比增加，将有较化碳， 或不完全燃烧生成的一- 氧化碳，又进一 - 步氧化成二氧化多的煤发生燃烧反应，放热量增大，气化炉温度升高，为吸热碳， 从而使煤气中的无用组分增加，使冷煤气效率、产气率下的气化反应提供更多的热量，对气化反应有利。因此，碳的转降。而且随着氧煤比的增加，氧耗明显上升，而煤耗下降。化率、冷煤气效率及产气量上升。般认为氧/碳原子比在1.0左右比较合适。对过程操作来说,控制合适的氧煤比是气化操作最主要的要求。162广州化工2014年10月态时200 Nm^/h氧气需要的煤浆量，但现在设定值改成“196给 右边的L0SEL作为X2输人，LOSEL的X1输入是300,取出Nm/h氧气需要的煤浆量”，所以高压煤浆泵就要降低转速,的低值就是204，最右边的HISEL的X1是204，204 x0.98作让打出去的煤浆量减少，使打出去的煤浆量是“196 Nm'/h氧为HISEL的X2,取出的高值是204, 204 作为122FICI01的SP气需要的煤浆量”，这样就完成了一个循环。值，此时122FIC101的测量值是200 Nm'/h,因此阀门开度加从以上分析看出，降氧气负荷的时候，是先降氧气再降煤大(流量由200 Nm'/h升至204 Nm'/h)，这样1122FT101 ABC浆(即降氧气负荷时，先关小氧气阀门,然后再降低煤浆泵转的测量值就增加了， 变成了204 Nm'/h,到此为止一个循环就速)。煤浆泵转速降完后，1121FT104/105/106 测量值减小到过去 了，一遍又一遍，一直到1121FIC103 的测量值升至“196 Nm'/h氧气需要的煤浆量"，然后继续- -遍又一 -遍，一 直“ 300 Nm/h氧气需要的煤浆量”，煤浆泵不用再调速，这时候到1122FIC101的测量值为100 Nm'/h，SP 值等于PV值，阀门又达到了一个新的平衡状态，完成了氧气负荷量从200 Nm'/h不用再关小，这时候又达到了一一个新的平衡状态，完成了氧气升到300 Nm'/h的过程。负荷量从200 Nm'/h降到100 Nm^/h的过程。小结:利用交叉限幅控制，实现提高负荷时，先提煤浆小结:利用交叉限幅控制，实现降负荷时，先降氧气量，量, 后提氧气量，避免富氧气体的发生“。左边的限幅器1. 02再降煤浆量，避免富氧气体的发生。图2中右边0. 98的限幅器(当前值2，每分钟最大变化率0. 1)作用就是当升氧气负荷(当前值2,每分钟最大变化率0. 1)的作用就是当降氧气负荷时， - -点点先升煤浆泵的转速，继而一点一点开大氧气阀门开时，一点点先减小氧气阀门开度，继而也就- - 点点降煤浆泵的度，逐步提高负荷。转速，逐步降低负荷。2.3.4氧煤比交叉控制 -升负荷3结语比如现在氧气负荷是200 Nm2/h,想升至300 Nm2/h,那氧煤比自动控制的投运需有经验的操作工来完成。现场运么操作工就把1122HC101输人300 Nm2/h,因此左边的HISEL行证明，此控制方案稳定、可靠、操作方便，实现了气化炉氧输入XI是300，输入X2是200 (此时122FT101ABC测量值就煤比的自动控制，达到了控制系统所需的各项指标。是200 Nm'/h)，取高值就是300，这样最左边LOSEL的输人X1是300, LOSEL 的输人X2是200x1.02 =204，取低值就是参考文献204, 204给左边的除法器，算出“204 Nm'/h氧气需要的煤浆1]练健华.煤浆自动跟踪系统在氧煤比调节中的应用[J].化学工业量”给1121FIC103煤浆流量控制器作为设定值，此时与工程技术,2013(5):35-37.1121FIC103的测量值是“200 Nm'/h氧气需要的煤浆量”，因[2] 徐其伦.渭河化肥厂气化炉氧煤比控制[J].石油化工自动化，1997此煤浆泵加大转速，使煤浆泵打出的煤浆量是“204 Nm'/h氧(6):3-8.气需要的煤浆量”，这样1121FT104/5/6测出的流量值也增加3] 袁君钢.德士古装置氧煤比的控制[J].自动化仪表,2002(9):65 -了，由“200 Nm'/h氧气需要的煤浆量”增加到“204 Nm'/h67.氧气需要的煤浆量”，增加后的煤浆SMM值输人122FFIC1014]李国胜.大型煤制烯烃项目之壳牌煤气化装置氧煤比控制措施研究[J].化肥设计,2013(2):35-37.氧煤比控制器，氧煤比控制器把“煤浆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页)6]纪罗军. 《硫酸行业清洁生产评价指标体系(试行)》获准实施，硫13] 吴莉娜，吴融权.我国氯碱行业节能减排技术分析[J].氯碱工酸工业，2007(05) :39. .业，2013, 49(05) :39-45.7] 国家发展和改革委员会，国家环境保护总局.氮肥行业清洁生产14] 白黎明，聂长福，浅谈1S014000 环境管理体系认证[J].中州审评价指标体系(试行)[Z].2007(04).计，2012(12):31 -38] 国家发展和改革委员会.纯碱行业清洁生产评价指标体系(试行)[15]张玲,孙超智,沈欣慰，等.化工企业实施清洁生产的探讨[J].辽[Z].2007(10).宁化工，2014, 43(3):277 -284.9]国家发改委.清洁生产评价指标体系编制通则,标准号20101364-[16]王慧珍，安奉凯.浅析清洁生产与1S8014001环境管理体系[J].天T-469[S].津科技,2006(06):58 -59.[10] 乔玉元隔膜法与离子膜法生产烧碱工艺对比分析[J].齐鲁石油17] 杨再鹏.清洁生产与IS014000环境管理体系标准[J]. 化工环保，化工，2010, 38(2):108 -110. .2009, 29(05) :449 -452.[11] 生产布局整体规划工艺设施从严要求我国烧碱行业将实行安全 [18] 夏青,陈逸群,刘静.环境标志与清洁生产[J]产业与环境, 2013准入[J].江苏氯碱，2013(01):30-31.(S1) :58 -60.[12] 薛卫东，井金旺，氯碱化工废水综合利用[J].中国氯碱, 2010(10):33-37. .