取样分析系统的应用

石油化工自动化，2010, 3+79过程控制实施技术AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY取样分析系统的应用丁兴强(北京航天万源煤化工工程技术有限公司,北京100176)摘要:粉煤加压气化工艺技术复杂,正常生产中气化炉在高温,高压状态下运行.只有精确的炉温测量与控制才能有效地保障气化炉高强度安全生产。描述了航天炉粉煤加压气化工艺技术,给出了炉膛温度的间接测最和控制方法,介绍了合成气取样分析系统的工程设计,分析了取样系统中工程技术存在的问题,同时探讨了系统改进的方法。改进后的分析系统在实际运行中取样分析的传递滞后时间基本满足控制要求,保证了炉温控制的及时、有效性。关键词:航天炉;炉膛温度;取样分析系统;滞后时间中图分类号: TH81文献标志码:B文章编号: 1007 -7324(2010)03 -0079-021工艺概述平。因此煤气化生产装置采用进口DCS控制,同2008年航天炉(HT-L)粉煤加压气化工艺的时采用ESD系统进行联锁控制,对整个装置的开两个示范装置在安徽临泉和河南濮阳正式投入生车、运行、停车进行实时地监测和安全联锁控制,确产,运行连续、稳定,实现了粉煤气化主要工艺技术保煤气化工艺系统稳定、安全地生产运行。而且其和设备的国产化。其主要工艺过程包括空分、磨煤后各工序乃至甲醇、空分和锅炉装置也都息息相及干燥、粉煤加压及进煤、气化及合成气洗涤、渣及关,各装置均采用DCS控制,各部分DCS接口统灰水处理、火炬等。气化采用粉煤加压气化技术，-互联,集中在中央控制室连在- -根冗余总线上，属于非催化部分氧化激冷气化工艺。实现了全厂整体的优化控制。来自原料煤贮仓的碎煤送人磨煤机中,被磨辊采用粉煤加压气化工艺的气化炉炉膛允许操作在研磨台，上磨成粉状,并由来自惰性气体发生器的温度一般为1 400~1 900 C,在高温、高压状态下大高温惰性气体进行干燥和输送,含粉煤惰性气体经大提高了反应速率,缩短了反应停留时间,碳转化率袋式过滤器分离后,粉煤输送至粉煤贮罐。之后进高.粗合成气品质好,CH含量低。同时控制中对一人粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后,即与粉煤贮些工艺参数的检测与控制要求很高,如进气化炉的罐及所有低压设备隔离,然后对煤粉进行加压,加粉煤流量、氧气流量、氧/煤比的控制以及炉温测量与压后经过粉煤烧嘴进人气化炉。与此同时,来自空控制等均要求比较严格,才能使气化炉高强度安全生分单元的氧气进人氧气缓冲罐,经氧气预热器加热产。对于炉膛温度的测量和控制一般温度测量已很与中压过热蒸汽混合后作为氧化剂经烧嘴的氧气/难实现,可以通过对合成气成分中的COr和CH的蒸汽通道送入气化炉。在气化炉内粉煤与氧气/蒸含量分析来间接确定炉膛温度。在粗合成气离开洗汽充分混合并在高温高压下进行氧化反应产生粗涤塔后的工艺管线.上进行取样,分析合成气的组分能合成气,其主要成分为氢气和一氧化碳,还有少量否达到工艺要求,同时通过分析CO2和CH含量对的其他组分(包括硫化物、氮、氩和甲烷)以及液态气化炉进行负荷调整控制。为了保证控制的及时有炉渣。这些物质离开反应室经过水冷后,固态炉渣效性,要求取样分析的传递滞后时间不得超过30 s.排出气化炉;合成气通过和水的直接接触,其中携3主要工 程技术问题及分析带的大多数的细颗粒被洗涤进入了水里，同时粗合工程中合成气工艺参数:粗合成气温度为成气也被水冷却、饱和,冷却后的合成气离开气化250C;压力为4.0MPa.炉进入合成气洗涤塔,并经除沫器进行汽液分离分析仪表对于取样气要求(CO2和CH,分后,基本上不含固体颗粒的合成气离开洗涤塔送至析):中国煤化工 50 kPa;颗粒为下游单元(固体含量<10 mg/m').2装置自动化水平:[YHCNMHG对于化工厂尤其是采用粉煤加压气化工艺的作者简介:丁兴强(1975-).男,毕业于河北科技大学自动化煤气化过程来说,要求具有较高的自动化控制水.专业，主要从事煤化工行业的工程设计和调试工作,任工程师:80石油化工自动化2010 年0.1 pμm;水含量无要求,但要求尽可能少。放空调压阀,把取样气压力稳定到1 MPa左右。改进前的取样分析系统工程设计施工办法是直由此可见水封罐起到了降温、洗涤和降压的作用,接从合成气主工艺管线取样气,由于受场地的限制，使得取样气更有利于预处理装置正常稳定地工作。很难控制取样点到分析仪表的有效最短距离,从而取样气经过水封罐同时增加了气体的水分含量,可无法保证取样管路的死气量和取样分析时间;分析以通过分析取样预处理装置对取样气进行干燥。仪表在防爆现场的分散布置,不利于工程施工和正合成气工艺管线常生产中的安全维护;只通过分析取样预处理装置调节阀文切晰阀咬切断阀对取样气进行处理,很难得到合格的分析取样气。4取样分析系统的改进吃调节阀旁路a)根据工艺要求及现场环境,在现场独立设置一间隔爆型分析小屋。原因如下:取样阀门咚1)现场为爆炸火灾危险的场所。去火炬2)根据工艺要求设计中采用多台非防爆型自动分析仪表及辅助设备,采用现场分析箱不便于进行密封、隔离、吹气等防护措施,采用隔爆型分析小循环水回水屋确保了分析仪表可靠、推确、安全的操作及对操品作人员的保护.循环水进水3)最大限度地缩短了分析仪表至取样点的距离和循环水、仪表空气、低压蒸气等公用工程的连接长度。[干爆一过速一气圆分寓一冷却一破国4)避开了连续性震动和较强持续电磁干扰。4稳压一安全保护一分析仪表b)分析小屋采用架装方式设置分析仪表、辅.困1改进后的分析取祥装置结构示意助设备。3)分析器连接管路系统。气体采样管路采用1)小屋内设置7台分析仪表。2)最大限度地减少管线长度连接件数量以及中6X1 mm不锈钢管,到分析仪表的距离最短。防其他可能泄漏可燃物质的部件,避免出现可燃性物止袋状死角,防止泄漏、吸附、解析等现象发生,要尽量减少死气体。质的积聚。4)分析器预处理装置中的取样、减压.冷却、3)根据分析仪表对温度、湿度的要求,设置采气固分离、过滤、干燥稳压安全保护等预处理附件,暖和通风，使小屋内温度保持在10~30 C之间。由分析器制造厂或成套厂提供。同时可以稀释任何泄漏的可燃物质,使其浓度低于d)粗略计算如下:爆炸下限的25%。4)设置可燃气体检测报警器和有毒气体检测改进后的取样管长度为12 m,取样管径为帖6 mm,根据设计要求,正常时取样气流量为25~报警器,确保仪表和人员安全。c)改进后的分析取样装置结构示意如图1所示。40 L/h,则根据公式，管线气体流速约为14 154 dm2/h,1)设置旁路管线。样气并不是直接从工艺管线取样分析的传递滞后时间为30. 52 s.通过计算,取样分上取得,在工艺管线上增加一个配有截止阀采用对焊析的传递滞后时间基本满足了生产控制的需求。连接的DN25 mm旁路管线,并把管线引到分析小屋5结束语通过合理设置分析小屋进行集中分析,有效地附近的水封罐上,有效地防止了泄漏、吸附、解析等现降低了各种公用工程的消耗,保证在危险区域工作象的发生。取样之前先把截止阀打开,由于合成气主工人员的人身安全。合理的分析取样为分析仪表提艺管线和去火炬管线间存在压力降,从而得以把粗合成供了合格的分析取样气,同时最大限度地减小了分气引到水封罐,大大减少了分析取样气到分析仪表之间的死气体,使分析取样传递滞后时间减至最短。析滞中国煤化工)及时有效性,保2)设置一台水封罐。粗合成气经过水封，洗参考文献:障了MYHCNMHG掉取样合成气中的大部分颗粒杂质，使其温度基本[1]陆德民 ,张振基,黄步余.石油化工自动控制设计手册[M].3降到常温。同时取样气压力得到释放,通过罐顶的版.北京:化学工业出版杜,000.石油化工自动化，2010，3.81过程控制实施技术AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY阀门定位器的安装及调校方法的讨论王鑫民(中石化股份天津分公司炼油部,天津300271)摘要:使用简单几何运算的方法,并利用自控理论中定值控制系统的负反馈补偿原理,力图证实正确的安装方式对直行程气动薄膜调节阀调校及使用的重要性及必要性。结合对力平街式通用阀门定位器的使用经验及现场故障处理、检修调校技巧得出:谰节阀在安装使用过程中定位器反馈杆水平位置时要与其行程的50%点相重合,使得调节阀行程的始端和终端与之输人信号相对应,从而保证调节阀具有良好的使用特性，以满足生产工艺控制指标要求。关键词:定位器;负反馈;水平中心线中图分类号: TP214文献标志码:B文章编号: 107 -7324(2010)03-0081 -030引言由此看出,在直行程气动薄膜调节阀上加装了目前,在许多化工、炼油造纸、冶金、制药等企阀门定位器之后,其实用性和可用性都大大的提高，业的过程控制系统中,还广泛使用气动执行机构。但- -定要合理地安装才可使其发挥应有的作用。而气动直行程薄膜执行机构是这个大家族中最庞2工作原理大的一个群体,阀门定位器是直行程气动薄膜执行在没有加装阀门定位器的情况下,系统处于开机构上的一个重要附件。阀门定位器的安装合理环状态。如图1所示:与否,决定了直行程气动薄膜调节阀的综合性能，执行器同时也影响整个过程控制系统的调节品质,因而是0Z一-K一+sY不容忽视的关键环节。.1阀门定位器的作用困1无阀门定位器的调节阀工作原理.阀门定位器与直行程气动薄膜调节阀配合,二根据方框图可知输入信号与输出阀位的关系为:者构成了闭环负反馈系统(两位式调节系统除外),sY = KsZ提高和改善了直行程气动薄膜调节阀的静态精度式(1)表明了执行器输人与输出的关系,很明及动态特性,保证了直行程气动薄膜调节阀的开度显执行器输人与输出之间没有约束关系,只取决于与输入信号之间的线性度及相应速度。归纳起来，其放大倍数K,而对阀位是否与输人相符的问题，阀门定位器具有以下功能[":系统本身解决不了,一般需要人工核实。a)克服高差压施加给阀芯上的不平衡力。加装了阀门定位器的情况如图2所示。b)克服为防渗漏造成的密封填料压紧过度施这是一台安装了阀门定位器的直行程气动薄加给阀杆较大的摩擦力。膜执行机构的框图。阀门定位器由信号接收.比较c)克服介质对阀芯上产生的阻力及阀芯的放大、控制信号输出和位移反馈组成。由图2可重力。d)用于加快调节阀的运行速度,克服大膜头知,安装了阀门定位器之后，系统就构成了一个闭大容室造成的传递滯后。收璃日期: 2010-04-25(修改稿).e)用于执行特殊的调节任务及改变调节阀的作者简介:王鑫民(1958-),男,毕业于仪表自动化专业,长期流量特性。在炼化企业从事本专业技术工作,任工程师。[2]中国石化集团公 司自控设计技术中心站. SH3006- 1999石[5]中国煤化工站. SH3021-2001石油化工控制室和自动分析室设计规范[S].1999二E[s]. 2002.[3] 中国石化集团公司 自控设计技术中心站. SH/T3018 - 2003[6]HCNM H G站. SH/T 3019 - 2003石油化工安全仪表系统设计规范[S].2004.石油化工仪表管道线路设计规范[S].2004.4] 中国石化集团公司自控设计技术中心站. SH3020- 2001石[7]中国石化集团公司 自控设计技术中心站. SH/T 3104 -2000油化工仪表供气设计规范[S].2002.石油化工仪表安装设计规范[S].200