GSP气化装置的仪表系统改造

第40卷第19期州化工Vol 40 No. 192012年10月Guangzhou Chemical IndustryOctober 2012化工机械GSP气化装置的仪表系统改造郭伟,张劲松,张新民(神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司,宁夏灵武750411)摘要:针对神华宁煤集团GSP气化装置在试车过程中出现的问题,分析出现上述工程问题可能的原因,并提出工业装置改进方法。本文从工业装置的改进方面出发,对仪表控制系统进行了改造,为GSP粉煤气力输送工业装置的正常运行提供了解决办法。关键词:GSP;气化;仪表系统;改造中图分类号:TQ546.8文献标识码:B文章编号:1001-9677(2012)19-0108-03The Instrumentation Ameliorate of GsP Gasifying DeviceGUO Wei, ZHANG Jing-song, ZHANG XinCoal Chemistry Industry Co., Shenghua Ningxia Coal Group, Ningxia Lingwu 750411, China)Abstract: During the experimental stage of Shenghua Ningxia Coal Group coal pneumatic conveyance, GSP gasifyingdevice had many problems, the internal cause of the problems were analyzed and the perfection method was proposed.From aspects of the improvement of industrial device, the instrumentation perfection was improved, which provided themethod to make GSP coal pneumatic conveyance operate regularlyKey words: GSP; gasification; instrumentation; ameliorate煤气化装置占煤化工项目投资比重极大,是煤化工发展的龙头和核心,开发应用先进的气化工艺技术是解决煤化工产业长久髙效发展的必由之路。神华宁煤集团宁东煤化工年产50万聚丙烯项目,其核心气化装置采用德国GSP气化炉,是该气化技术在世界上的首次工业化试用,其试运行难度可想而知。该气化控制系统非常复杂,投料过程、升减负荷采用DCS顺控程序实现,联锁和控制要求苛刻。经过现场技术人员的联锁顺控和现场仪表改造,取得了气化装置历时两个月就实现试车成功的巨大成绩,为神宁集团和宁东煤化工基地腾飞奠定了基础1GSP气化炉开车过程中出现的问题及解决办法图1CSP原始开车曲线1.1气化炉煤粉流量输送无法稳定针对上述出现的问题,做了以下的改进:GSP气化炉原始设计采用的是差压输送法,即按照一定的上下游差压值(0.2~0.3MPa),从进料容器的顶部的三个给(1)克服给料器压力控制干扰给料器压力控制干扰来自于两个方面:一个是上游煤锁斗煤管输送煤粉到气化炉组合烧嘴。在实际运行中,由于给料容下料过程,一个是下游气化炉压力波动。给料器压力控制靠顶器的压力一直波动,而气化炉燃烧室内是动态的燃烧反应,压部四个阀门进行分程控制,这四个阀门为两个大阀各带一个小力难于稳定,导致了差压无法稳定-2)。三条给煤线的剧烈波旁路阀。我们改造了这四个阀门的控制逻辑,使压力控制稳动往往导致了给煤量的剧烈波动,反映到具体参数,就是给煤及时。量、氧气流量、氧煤比、反应器压力、气化炉压力的剧烈波动,这种波动往往半个小时就导致了气化炉跳车。按气化中国煤化工控制分为给煤量控制图1是GSP原始开车中最好的曲线,2h后气化炉跳车。ceH(负荷控制)CNMH差压)、纯压力控制三种模式,还有升压顺控和泄压顺控,并且程序中还夹杂着升基金项目:宁夏回族自治区科技攻关计划重大专项。作者简介:郭伟(1983-),男,工程师,主要从事煤气化研究工作。第40卷第19郭伟等:GSP气化装置的仪表系统改造压顺控和泄压顺控,导致程序晦涩难懂。工程技术人员对控制增加三通阀和煤粉循环管线:在煤粉从进料仓至气化烧嘴系统做了大胆的改进,删除了这两个顺控,将三个模式直接简的输送管线上设置三通阀,在三通阀处加设煤粉循环管线,煤化为一种控制模式(压力控制模式),增大给煤压差,压力控粉循环管线与煤仓相连,在煤粉循环管线上安装减压装置,在制在高于气化炉工作压力0.7MPa左右。减压装置前连接注入气体管线,以建立背压3。改造后的流程(3)对气化炉出口放空阀进行改造见图4。改造阀内件结构,避免因合成气带灰而造成阀门卡涩。改造后的密相输送系统开车时,先对煤粉的进料仓充压到4)在气化炉给煤线上增加给煤控制阀定的压力,保持恒定。通过注入气体管线建立背压,以模拟通过给煤阀来控制给煤量,原始设计给煤器与气化炉之间气化炉压力。注入气体管线的阀门是通过煤粉管线与气化炉之的压差仅有最大0.3MPa差压范围,在气化炉和给料容器压力间的压差来调节。主烧嘴投料前,煤粉通过三通阀调节输送至波动的时候,频繁触发压差联锁。增加了给煤阀后,给料器的煤仓,检查流量调节阀、计量仪表工作状况,检查煤粉输送性压力就可以提高,而且气化炉与给煤器之间压差联锁值也可以质是否良好,当煤粉管线循环量稳定在8υh,密度稳定在适当提高,从而避免了该联锁导致的跳车。增加的煤粉流量调280~350kg/m3,可认为循环建立成功节阀,可对给煤量进行流量控制,减小压差波动对煤量控制的(6)修改投煤逻轼影响,保证三条煤粉管线流量均衡。避免联锁跳车的风险和增对给煤顺控进行修改,在保证三条煤粉管线流量均衡的前加给煤流量控制手段,使绐煤流量均衡。提下实现三条给煤线同时投煤。最终改造成果见图5(时间为图2为给煤管线增加流量控制阀的示意图;图3为改造前个星期的气化炉运行趋势图)。后煤粉输送效果对比。图2给煤线增加流量调节阀图5气化炉运行趋势图1.2气化向变换导气调节阀问题在气化炉向变换装置导气过程中,发现气化向变换导气的调节阀在关闭过程中动作过慢,影响了向变换装置导气的稳定性和气化炉压力的稳定性-3。一加流量控制阀针对上述出现的问题,做了以下的改进加快阀门关闭速度,增强调节性能,保证向变换导气的稳定性。时间/h(1)在该调节阀的气路管线上增加一个 BOOSTER,用于图3改造前后煤粉输送效果对比(质量流量)增大排气量,使阀门关闭速度加快(5)增加给煤循环线(2)新加 BOOSTER进气口加堵头,仅用作排气。改造前后的气路如图6所示。建立背压气体减压装置>气化烧嘴目1,M目过滤减压风 BOOSTER1去其它锁斗位改造前中国煤化工CNMHG改造后气化向供表且气m疋性,飞化炉压力也比较稳定,达到了预期的效果。图4密相输送系统增设三通阀和循环管线广州化工2012年10月2结语参考文献[1]许祥静,刘军煤炭气化工艺[M].北京:化学工业出版社,2004GSP干煤粉气流床气化技术首次成功实现大规模工业化运110-130.行,为国内煤化工项目选择合适的气化技术提供更多的参考。[2]郭树才煤化工工艺学[M].北京:化学工业出版社,2003:95通过不断摸索、积累和借鉴国内气化装置运行经验,采取合理[3]乐嘉谦仪表工手册[M]化学工业出版社375-400的改造措施不断优化完善GSP气化技术,GSP煤气化装置一次[4]王芳芹煤的燃烧与气化手册[M]北京:化学工业出版社,1997性投资省、煤种适应性宽、操作维护费用低等优势将不断体62.现,实现长周期、稳定、经济运行,各项参数达到或优于设计[5]王同章.煤炭气化原理与设备[M].北京:机械工业出版社,2001值,为推动国内煤化工产业高效发展提供了技术保障。(上接第98页)通过特性粘度对分子量作双对数图得到Mark-Hou-该结果为绝对分子量的测试结果,能更直观的体现聚丙烯的分wink-6曲线,直线的斜率是α,截距是logK。该曲线是高分子结构,指导其市场应用领域。从分子量大小及分布方面看子结构分析中的重要曲线,式中K与α是两个常数,a与高分1#样品的产品性能达到或超过市场同类牌号的性能,其分子量子在溶液中的形态有关,若在良性溶剂中,α接近0.8,则为分布最窄,最有利于拉丝,保证下游用户在生产过程中丝带的线性的柔性分子;K值与高分子在溶液中的形状、链长度、链强度均匀、不断丝,能够稳定生产,提高生产效率。结构单元长度有关。由图4可见,(1)三条曲线斜率基本相同,logK值基本相同,表明了三种聚丙烯在三氯苯溶液中参考文献150℃时均属于柔性高分子,具有良好的溶解性,三者在溶液1]何曼君陈维孝董西侠高分子物理[M].上海:复旦大学出版社,中的分布状态基本一致,区别只在于分子量大小的不同。MarkHouwink曲线的两端出现分叉现象,是由于(1)分子量太[2]施良和凝胶色谱法[M].北京:科学出版社,1980:9-10低,分子链偏离无规线团构象,使[n]-M间的关系改变3]戴晨伟,徐洪耀杨婕等.GPC-多检测联用技术测定聚己内酯分子(2)分子量太高,粘度和分子量测定的精确度降低,K、α值量及其分布[J].化学分析计量:2009,18(1):29-32也可能发生改变。[4] Billmeyer F W Jr. Textbook of Polymer Science. New York: John Wiley3结论[5] Seymour R B, Carraher C E Jr. Polymer Chemistry, An Introduction2nd Edition. New York: Marcel Dekker Ine, 1988: 54-82采用三检测器高温凝胶渗透色谱方法测得了1#及国内市场6]sblG. The Physics of Polymers,2 nd Edition. Berlin: Springer,上两个同类牌号2#和3#的绝对分子量及分布,其测试结果为1997:293-296Mw(3#)>Mw(2#)>Mw(1#),Mn(3#)>Mn(2#)>Mn(1#)。中国煤化工CNMHG