气化炉控制策略第二版530.docx
- 文档编号:29392308
- 上传时间:2023-07-22
- 格式:DOCX
- 页数:72
- 大小:68.40KB
气化炉控制策略第二版530.docx
《气化炉控制策略第二版530.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《气化炉控制策略第二版530.docx(72页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
气化炉控制策略第二版530
两段式气化炉控制策略
(激冷工艺)
西安热工研究院有限公司
2009.05.12
目录
1.气化装置规模4
1.1装置的组成及规模4
1.2供料系统6
1.3气化系统6
1.4净化系统7
1.5初步灰水处理系统7
2.煤给料系统7
2.1工艺流程7
2.2工艺控制9
2.3安全保护9
2.4控制程序11
2.2.1煤给料程序11
2.2.2锁斗吹扫程序14
2.5运行与测试15
3.气化系统18
3.1工艺流程18
3.2工艺控制20
3.2.1与空分装置的一体化20
3.2.2负荷控制(33HC-3300)21
3.2.3气体组分控制(33QC-3300)23
3.2.4气化炉压力控制(36PC-0002)25
3.2.5煤烧嘴控制(1#-4#煤烧嘴):
26
3.2.6气化炉减温水控制28
3.2.7其它的控制和开关功能29
3.3安全保护31
3.4控制程序39
3.5运行与测试54
4.除渣系统64
4.1工艺流程64
4.2工艺控制66
4.3安全保护67
4.4控制程序70
4.4.1排渣顺序控制34KS-000170
4.4.2除渣程序34KS-000274
4.4.3灰浆排放逻辑34US-000175
4.4.4正常运行期间操作员的操作76
4.4.5正常开车76
4.4.6正常停车77
4.5运行与测试77
5.湿法洗涤系统80
5.1工艺流程80
5.2工艺控制81
5.3安全保护83
5.4运行与测试84
5.4.1开车84
5.4.2停车86
6初步水处理系统87
6.1工艺流程87
6.2工艺控制88
6.3安全保护91
6.4运行与测试91
6.4.1开车91
6.4.2停车93
1.气化装置规模
1.1装置的组成及规模
1.建设规模及装置公称能力:
本项目产品为甲醇,本煤气化装置产品为粗合成气
煤气化装置产气量:
71500Nm3/h(CO+H2)
2.煤气化装置粗合成气产品规格:
粗煤气产量:
138628Nm3/h
装置界区温度:
195.1℃
装置界区压力:
3.6MPa
粗煤气组成:
煤气组成
CO
H2
N2
CO2
H2S+COS
H2O
Mol%
36.27
15.29
0.34
3.47
0.42
44.20
3.本装置分为干煤粉浓相供料系统、气化系统、煤气净化系统和初步水处理系统四个部分。
4.气化炉和干煤粉浓相供料系统主要条件:
氧气压力4.5MPa
氧气温度30℃
氧气流量821t/d
过热蒸汽压力4.5MPa
过热蒸汽温度350℃
过热蒸汽流量91.2t/d
气化炉操作压力4.0MPa
气化炉一段操作温度1350~1500℃
气化炉二段操作温度1000~1300℃
干煤气流量77354Nm3/h
湿煤气流量138628Nm3/h
(CO+H2)流量71500Nm3/h
渣量0.935t/h
灰量2.46t/h
出气化炉煤气温度800~900℃
出气化炉煤气压力4.0MPa
入喷嘴干煤粉压力4.4MPa
入喷嘴干煤粉温度80℃
一段加煤喷嘴数4
一段每个喷嘴加煤量8906kg/h
一段密相输煤固气比5kg煤/kgCO2气体。
二段减温水喷嘴数8
二段减温水温度125℃
二段减温水压力5.1MPa
二段每个减温水喷嘴流量3440.5kg/h
高压CO2气源稳定压力6.5MPa
低压CO2气源稳定压力0.8Mpa
CO2气体温度80℃
5.装置每年操作时间8000小时。
1.2供料系统
气化炉总供煤量39583kg/h(干煤粉)。
第一段供煤35625kg/h,分四个喷嘴炉内对喷供入,每个喷嘴供煤量8906kg/h。
密相输煤固气比为5kg煤/kgCO2气体。
在系统开车时,采用氮气输送,每个喷嘴的供煤量如上,密相输煤固气比为10kg煤/kg氮气气体。
1.3气化系统
气化炉操作压力4.0MPa,日耗煤量约912t/d(煤按2%水分计算,干煤粉浓相供料系统按950吨/天设计)。
第一反应区操作温度1350~1500ºC,第二反应区操作温度1100~1300ºC。
气化炉采用强制对流循环的方式进行热回收,总循环水量为800t/h,汽包操作压力为5.5Mpa。
单元上水为锅炉给水泵出水,温度130℃,压力7.3Mpa;单元每小时产生5.4Mpa、270℃饱和蒸汽33.2t
1.4净化系统
净化单元操作温度207℃,操作压力3.8MPa,煤气流量148248Nm3/h,净化后煤气中粉尘含量<1mg/Nm3。
净化单元即湿法洗涤系统包括文丘里洗涤器和填料洗涤塔。
1.5初步灰水处理系统
本系统主要对煤气化装置后的废水进行处理。
2.煤给料系统
2.1工艺流程
原煤经制粉系统制成煤粉后,采用气力输送方式加入常压煤粉储仓(V-3201A),其排气通入布袋除尘器(S-3201A),布袋除尘器卸出滤下固体是通过回转给料机(X-3205A;输送煤到过滤器中间的出口)螺旋输送机(X-3206A;也起气锁的作用)输送至低压粉仓。
(以下由于两套加煤锁斗系统的流程相同,仅以一套锁斗为例说明),(常)低压仓(V-3201A)中的煤粉通过重力定时定量地加入其下方的变压罐(V-3204A),变压罐装满煤粉后关闭下料和排气管路阀门并开始升压,直至与其下方的输送罐(V-3205A)压力相接近(一般情况略高)时,停止升压并开启其下方的下料阀门以及平衡气压管路阀门将煤粉加入输送罐。
由常压仓向变压罐以及由变压罐向输送罐均为每小时加煤19792kg。
变压罐加压、排料、减压和进料工作周期在30~45分钟内完成。
主要控制进气升压和排气卸压时间,每次的充压和卸压时间约在5~8分钟,放料时间约3~5分钟完成。
为保证煤粉流动通畅,在变压罐和输送罐之间设有均压管。
变压罐设有充压管道可使变压罐升压。
在两套加煤锁斗系统的常压煤粉储仓(V-3201A)、变压罐(V-3204A)、输送罐(V-3205A)下部出口位置分别设有松动风,在罐内煤粉需要松动时可借助低压气体或充压气体松动煤粉,以保证煤粉下落顺畅。
在顺控加煤的过程中,常压仓内的煤粉落入变压罐、变压罐内的煤粉落入输送罐均可在3~5分钟内完成。
变压罐卸压时通过排气过滤器(S-3202A)排气,排气过滤器(S-3202A)设有反吹管路,排气过滤器的安装是为了限制煤夹在气流中通过控制阀32PV-0116。
输送罐(V-3205A)设有充压管路和卸压管路以调整罐内压力,卸压时的排气分别通过排气背压控制阀排入布袋除尘器(S-3201A),经过滤处理后排入大气。
布袋除尘器(S-3201A)设有反吹管路,定时反吹。
输送罐(V-3205A)中的煤粉通过输送管路送至气化炉的喷嘴,在输送罐(V-3205A)入口处的送风管上设有调节器,用以调整输送风。
为了保证在输送过程中输送罐(V-3205A)的压力稳定,在输送罐(V-3205A)运行时,输送罐(V-3205A)的充压管和卸压管上的调节阀打开,充压管和卸压管有小气量的N2/CO2流入和流出输送罐(V-3205A),以保证输送罐内(V-3205A)的压力的动态平衡。
充压管和卸压管上的调节阀32PdICA-0128A/B根据输送罐(V-3205A)的压力来控制。
送往烧嘴的煤粉流量主要由流量控制阀进行控制,用煤高压给料仓允许压差来控制煤粉稳定的输出。
系统设有开工旁路管。
在气化炉启动时,煤粉首先在额定工况下通过开工旁路管送回常压煤粉储仓(V-3201A),在条件具备时切入气化炉加煤喷嘴。
在切换阀后的开工旁路管上设有吹扫器,用于切换后将管中煤粉吹扫至常压仓。
吹扫气体经布袋除尘器处理后排入大气(S-3201A)。
布袋除尘器(S-3201A)中的煤粉排入常压煤粉储仓(V-3205A)。
气化炉启动时,输送气用氮气。
常压煤粉储仓(V-3201A)设有N2/CO2气体保护,目的在于防止干煤粉吸湿,造成结块、架桥等现象,导致输送不畅。
2.2工艺控制
在管道仪表图中表示的控制回路本身具有说明性。
但编号为32KS-0001的逻辑没有说明(编号为33KS-xxxx的逻辑将在气化单元中说明)。
下面的章节会给出煤进料逻辑细节,通过一个预编程以确保系统的自动执行。
该程序的正常逻辑操作在第2.4章描述。
2.3安全保护
工艺安全的逻辑功能用编号32US(Z)-01xx来描述。
功能及位号
输入“信号”
输出“信号”
32US-0101
料位过满保护
32WSHH-0101
停:
磨煤
(U-3100A/B)
32UZ-0102
图03200-PID004A
烧嘴保护(删除)
32LS-0104
停:
1和2号烧嘴
32US-0103
电机过载保护
32SSL-0102
停:
X-3205A
32US-0104
电机过载保护
32SSLL-0103
停:
X-3205A
X-3206A
32US-0105
超压保护
32XV-0118非关
32XV-0120非关
32XV-0121非关
32XV0118-0122非关
32XV-0123非关
32XV-0124非关
32XV-0133非关
(通过限位开关)
关:
32XV-0126
32XV-0127
32XV-0131
32XV-0132
32US-0106
超压保护
32XV-0126非关
32XV-0127非关
32XV-0131非关
32XV-0132非关
(通过限位开关)
关:
32XV-0118
32XV-0120
32XV-0121
32XV-0122
32XV-0123
32XV-0124
32XV-0133
32US-0107
超压保护
32PSLLLL-0114
关:
32XV-0120
32XV-0121
32UZ-0108
超压保护
32PSLLL-0114
或32XV-0122非关
(通过限位开关)
关:
32XV-0118
32XV-0120
32XV-0121
2.4控制程序
2.2.1煤给料程序
正常工况下煤给料程序的操作是不需要操作人员干预的,是根据相关烧嘴的要求决定的。
向煤高压给料仓进煤是通过顺控程序32KS-0001控制以间断方式进行的。
本顺控程序在“待定位置”时锁斗已充满煤且已充压,锁斗进料阀和卸料阀关,锁斗与给料仓间的平衡管连通。
下面表示了本顺控程序的逻辑关系,指出了每一步的动作和到下一步的要求。
表示如下:
1.检查所有阀门是否在“待定位置”。
这一步没有时间限制,当给料仓料位开关(32LSL-0105)出现时煤给料程序就自动执行执行第1步。
2.打开阀门32XV-0128和32XV-0132。
如得以确认,执行第2步。
3.打开阀门32XV-0130,5秒钟后再打开阀门32XV-0131;当阀门32XV-0131离开关闭位置5秒后关闭阀门32XV-0128。
打开给料仓充装计时器(5分钟)。
如果阀门位置都已确认,且煤锁斗料位开关(32LSL-0103)出现,则执行第3步。
如果低料位信号出现之前给料充装计时器已走完则自动执行排堵程序两次。
如果两次排堵后料位开关信号仍“高”,停止程序并发出报警,此时操作员有两种操作方案:
a如果给料仓“低”料位信号(32LSL-0105)已消失,推荐模拟锁斗“低”料位信号。
b如果给料仓“低”料位信号仍存在且锁斗料位仍“高”,重新执行排堵程序。
4.关闭阀门32XV-0130和32XV-0131,开始隔离锁斗。
如得以确认,执行第4步。
5.关闭阀门32XV-0132,32XV-0127和32XV-0126完成对锁斗的隔离。
如得以确认,执行第5步。
6.打开阀门32XV-0122并打开泄压Ⅰ阶段计时器(2.5分钟)。
如果锁斗压力在“中间”位置(32PSL-0114出现,煤锁斗压力约为20bar),则执行第6步。
如果压力信号到达之前泄压Ⅰ阶段计时器走完,则发出声音报警。
7.关闭阀门32XV-0122。
若32XV-0122关闭确认,执行第7步。
8.打开阀门32XV-0118并打开泄压Ⅱ阶段计时器(2分钟)。
如果锁斗压力小于2bar(32PSLL-0114)且煤锁斗与煤给料过滤器压差小于1bar(32PdSL-0112),则执行第8步。
如果压力信号到达之前泄压Ⅱ阶段计时器走完,则发出声音报警。
9.打开阀门32XV-0121和32XV-0120,阀门到位1分钟后执行第9步。
10.2秒钟后打开阀门32XV-0119和32XV-0123,并关闭阀门32XV-0118。
如果阀门位置已确认,则执行第10步。
11.在10秒后打开阀门32XV-0133,并关闭阀门32XV-0119。
打开锁斗充装计时器(5分钟)。
如果阀门位置已确认且锁斗高料位开关(32LSH-0102)出现,则执行第11步。
12.关闭阀门32XV-0133。
如果阀门位置确认,则执行第12步。
13.2秒钟后关闭阀门32XV-0123,32XV-0121和32XV-0120隔离锁斗。
如果阀门位置已确认,则执行第13步。
14.打开阀门32XV-0125为锁斗充压。
阀门位置确认20秒后执行第14步。
15.打开阀门32XV-0130,32XV-0128(在32PSHH-0114(开车期间为32PdSL-0119)和32PSH-0114分别达到后动作)。
打开阀门32XV-0129。
32XV-0129打开后启动阀门32PV-0102给锁斗充压。
打开锁斗充压计时器(大约5分钟)。
如果锁斗与给料仓压差开关(32PdSLLL-0119)达到“LLL”设置点时,关闭阀门32XV-0125。
如果“LL”设置点达到,则关闭阀门32XV-0129并置32PV-0102至“手动关闭”。
最后如果“L”设置点达到,则关闭阀门32XV-0128。
如以上确认,则执行第15步。
16.打开阀门32XV-0124。
如果确认,启动32PV-0116置自动操作。
如果给料仓与锁斗之间的压差(32PdS-0117)在“高”与“低”之间停留10秒钟,则执行第16步。
17.打开阀门32XV-0127和32XV-0126并关闭阀门32XV-0124和32PV-0116。
使锁斗与给料仓之间的压力平衡。
如以上确认,则执行第17步。
18.关闭阀门32XV-0130并检查煤给料程序停车开关。
如果停车开关已启动,则执行第18步。
如果停车开关未启动,则去第0步。
19.停X-3205A和X-3206A。
关闭阀门32XV-0130并在此两秒钟后返回开车位置。
系统只有通过开车开关重新启动。
2.2.2锁斗吹扫程序
正常煤给料程序出现问题时本程序将可能被启动。
随后恢复正常操作程序。
3A打开阀门32XV-0128,排堵计数器计数并设置排堵计时器。
如以上确认,则执行第3B步。
3B关闭阀门32XV-0131和32XV-0127。
阀门位置确认后计时器走过一定时间(1分钟),则执行第3C步。
3C打开阀门32XV-0131。
在阀门32XV-0131离开关闭位置5秒后关闭阀门32XV-0128,20秒后打开阀门32XV-0127。
●如以上确认且锁斗料位开关处“低”位(或模拟“低”),则执行第3D步;
●如果阀门位置确认后锁斗料位开关不是“低”(或未模拟“低”),排堵计时器走完且排堵计数器不是2,则执行第3F步。
●如果阀门位置确认后锁斗料位开关不是“低”(或未模拟“低”)排堵计时器走完且排堵计数器是2,则执行第3G步。
3D复位排堵计数器和计时器并将程序移至第3E步。
3E关闭阀门32XV-0130和32XV-0131,返回第3步。
3F复位排堵计时器,2秒后回第3A步。
3G复位排堵计时器和计数器并发出声音报警。
2秒后,如果锁斗料位开关“低”被模拟,并执行第3H步。
排堵程序可由操作员以后重新手动启动。
3H关闭阀门32XV-0130和32XV-0131,返回第3步。
2.5运行与测试
进行以下测试:
●高压设备试漏。
●顺控程序(32KS-0001/0002)“空运行”测试。
●顺控程序(32KS-0001和32KS-0002)的实际给煤测试和调整与烧嘴循环测试是结合进行的。
V-3204A/B,V-3205A/B,S-3202A/B,S-3203A/B及其连接管的试漏
每次法兰打开过就要执行试漏。
因为有固体泄漏,可能会导致法兰严重损坏,测试介质为高压N2/CO2。
32KS-0001(32KS-0002)的“空运行”
煤给料系统的“空运行”操作不需要煤,即所有容器无煤或煤都转送至V-3201A且V-3204A的入口双孔盲板置“关”。
此外V-3205A用压力控制而不是压差控制。
步骤:
●检查所有阀门位置在32KS-0001起始位置。
●检查V-3205A置于压力控制并缓慢提升V-3205A(此时与V-3204A是连接的)的压力。
将控制器设置为10bar(煤烧嘴可开启的最小压力)。
●因为不能送煤,不应由32KS-0001启动螺旋回转给料机,所以去掉给X-1205A和X-1206A启动信号。
●检查/开始所有的介质气(N2/CO2)吹扫。
●启动32KS-0001。
●打开V-3205A的通气和S-3201A的反吹(用时间控制而不是压差控制)。
●由于32LSL-0105和32LSL-0103信号存在,程序会继续运行,直到第10步。
由于缺少32LSH-0102信号,终止程序。
●模拟32LSL-0103“不出现”并模拟32LSH-0102信号。
这样可让32KS-0001重启(从第10步)。
●32KS-0001程序会在第3G步停止(由于32LSL-0103已被模拟)。
在此步检查反吹循环(3A-3G步)的运行情况。
●取消对32LSL-0103“不出现”的模拟。
重启32KS-0001。
●停32KS-0001。
在程序运行到第17步,停止动作,并返回至0步时生效。
●对V-3205A充压,以大约1bar/min的速度充压至正常压力。
●重启32KS-0001并记录所有步骤的时间,调整所需的计时器等(测试第10步须一直模拟32LSH-0102)。
●所有信息都被记录后,当程序运行到第0步等待位置时,停32KS-0001并缓慢给V3205A(和V3204A)泄压。
●恢复X-3206A的可启动信号。
●V-3204A入口的双孔盲板置为打开。
开始法兰试漏。
32KS-0001的实际给煤测试和调整(32KS-0002类似)
为了在工序中不产生大量的不合格的煤粉,实际的测试和调校与烧嘴循环测试结合进行。
步骤:
●检查所有阀门位置在32KS-0001起始位置。
●检查V-3205A置于压力控制并缓慢提升V-3205A的压力。
将压力控制器设置为10bar(煤烧嘴可开启最小压力)。
●检查所有伴热能正常工作。
●检查/开启所有N2/CO2吹扫并打开S-3201A的反吹系统(此时用时间控制)。
●开启磨煤干燥系统并充装V-3201A至约80%。
●停磨煤干燥系统。
●启动32KS-0001。
●由于系统已被检查并能满足操作,此时自动启动充装V-3205A。
●一旦V-3205A充装完成,开始煤烧嘴循环测试。
如果信号32LSL-0105又出现,将自动重启32KS-0001。
●V-3205A充满时,检查32KS-0001是否顺利进行,调校计时器。
●烧嘴循环测试将控制V-3205A操作压力。
最终压力将达到正常操作压力。
此时记录各步的时间。
●在测试中断时停32KS-0001,在测试恢复时重新启动。
●在最初的测试中,大量的再循环测试会导致煤粉质量的降低,导致锁斗堵塞。
这时可以将这些煤处理掉。
●一旦检查工作完成,停32KS-0001。
●最初测试(气化炉重启前),将煤送到V-3201A。
●保持系统为“热备用”和充“N2/CO2”状态。
3.气化系统
3.1工艺流程
本章涉及气化装置的控制系统。
强调的是对其功能的要求。
控制系统配置可以看作具有三个层次等级的配置。
西安热工研究院激冷工艺气化炉的特点是圆筒型、水冷壁、一段有四个水平布置且对称燃烧的煤喷嘴、二段有八个对称分布的减温水喷嘴。
在气化炉产生的煤气向上流动,在顶部离开反应区,同时液态渣沿着竖直的圆筒壁向下流,经反应器的圆锥底流入水池(渣池),在水池中渣固化且分散成小的颗粒状。
—部分飞灰夹带在煤气中进入激冷罐(V-3501)。
水冷壁炉膛安装在气化炉内,水冷壁管被不饱和锅炉水冷却,同时产生中压蒸汽(汽包的蒸汽压力为5.5Mpa、33.2t/h、270℃)。
气化炉膛内产生的1400℃左右的高温煤气在炉膛顶部被喷入的减温水激冷至800℃左右,用来固化和冷却融态的灰渣,生成非粘性的飞灰颗粒,使得固化的飞灰进入气化炉传导段后不能聚集并减小煤气流道。
经喷水激冷后,煤气沿传导段进入水洗激冷罐(V-3501),在此通过鼓泡式水洗除去煤气中的大部分飞灰(未燃碳),并且降低煤气温度(340℃)。
粗煤气在气化炉内经过喷水减温降至800℃左右后,进入激冷罐。
来自洗涤塔(C-3601)底部的灰水,经灰水循环泵(P-3601)加压送至激冷水过滤器(S-3602A/B)。
任何有可能堵塞激冷环管孔眼的大固体颗粒均在激冷水过滤器(S-3602A/B)的上游被脱除掉。
在洗涤冷却室中,洗涤水进入分布环,经一排孔与环缝喷出,洗涤水沿管壁流下,保护洗涤冷却管为较低温度;激冷水与来自气化炉的粗煤气进行混合,以强化热质传递。
总之,在洗涤冷却管中完成洗涤水与粗煤气混合,进行粗煤气及其所含灰降温、煤气增湿、灰为水浸润过程。
随后,煤气经洗涤冷却管下端扩口进入鼓泡床,进一步实现煤气的洗涤、降温、增湿的目的,绝大部分灰转移到水相,沉降。
煤气经洗涤冷却室上部挡板分离其中的雾沫与携带水分后,再经出口进入洗涤工序。
从激冷罐流出的湿煤气进入净化系统。
气化系统由多子系统组成,分列如下:
1.喷嘴冷却水系统
2.气化炉喷嘴系统和氧气供应系统
3.开工和点火喷嘴系统
4.煤气激冷水洗系统
5.排渣系统
6.气化装置的蒸汽/给水系统
由于气化装置部分要求与空分装置是高度一体化的,本章开始部分涉及总体控制对策。
其次的部分论及气化炉控制,包括负荷控制,气体组分控制和压力控制在内。
最后部分涉及煤烧嘴的控制以及其他的控制回路。
安全保护主要包括气化炉紧急停车系统(33UZ-0001),气化炉氧供应停车系统(33UZ-0002/0003),渣池安全系统(33UZ-0004),开工烧嘴的燃料和氧供应系统(33UZ-0005),气化炉逻辑吹扫控制程序。
(33UZ-0010),煤烧嘴的氧和煤供应系统(33UZ-0011)。
顺控程序描述了开车/停车活动。
这些包括点火烧嘴,开车烧嘴,氧分配系统,煤烧嘴开车/停车,蒸汽加入程序以及气化炉吹扫程序。
测试主要有试漏和顺序/跳车系统的测试。
3.2工艺控制
3.2.1与空分装置的一体化
空分装置的生产氧气的速率受到自身特性的影响,一般来说,其
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 气化 控制 策略 第二 530