Shell粉煤气化工艺控制优化与改进 Shell粉煤气化工艺控制优化与改进

Shell粉煤气化工艺控制优化与改进

  • 期刊名字:石油化工自动化
  • 文件大小:432kb
  • 论文作者:李晓黎
  • 作者单位:中石化宁波工程有限公司
  • 更新时间:2020-07-10
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论文简介

第48卷第4期石油化工自动化Vol. 48, No. 42012年8月AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYAugust, 2012Shell粉煤气化工艺控制优化与改进李晓黎(中石化宁波工程有限公司,浙江宁波315103)摘要:针对Shel粉煤气化工艺技术特点,对在调试、投料期间常出现影响装置连续操作的主要问题进行了研究,结合装置实际情况,提出了解决此类问题的工艺控制优化与改进方案,并对此进行了合理性分析。经过实际应用和检验,优化和改进方案对工艺运行顺畅、保护设备起到了良好的作用,也为气化炉的长周期运行提供了技术保障。关键词:放料罐控制除桥气化炉控制系统 优化中图分类号: TP273文献标志码: B文章编号: 1007 - 7324(2012)04 -0045-04Optimization and Improvement in Process Control of Shell Pulverized-coal GasificationLi Xaoli(Sinopec Ningbo Engineering Company Ltd.,Ningbo,315103 ,China)Abstract: A study is carried out based on the features of Shell pulverized-coal gasificationprocess technology and frequently- appeared main problems affecting plant continuous runningduring the plant commissioning and operation, with the actual plant conditions, the optimizedand improved schemes for solving such problems in the process control are proposed andanalysis of rationality thereof is proceeded. With the practical application and test, thoptimized and improved scheme plays a good role in a smooth process operation and equipmentprotection, and provides a technical guarantee for a long-term running of gasifier.Key words: control of discharge pot; bridging elimination; gasifier control system; optimization中国石化股份有限公司引进3套投煤量1 700°C,压力为4.0 MPa。 由于气化温度高,碳2 kt/d Shell煤气化炉应用到合成氨大型气化炉,转化率可达99%以上,无其他的副产物产生,产品除了承担合成氨生产,还担负下游供氢的任务。笔气体洁净,煤气中有效气体达90%(干基)以上,氧者将针对3套粉煤气化装置在调试和初期生产过耗低,单炉生产能力大。系统中的主要物料包括:程中工艺控制方面主要优化和改进进行介绍,便于粉煤氮气、氧气、蒸汽、灰、渣、灰水等;物料流动形后续生产的持续优化改进,以增加长周期运行式:连续流,间歇流;相态包括气固相、气液相、气时间。相、液相、液固相、固相等;固体流动方向:重力流1粉煤气化技术特 点及系统组成为主。1.1 技术特点1.2气化 系统组成及工艺过程简述Shell气化炉配置4个粉煤烧嘴,位于炉子下Shell粉煤气化由磨煤、粉煤加压及输送、气化部同一水平面上,为了强化粉煤的气化过程和保护及合成气冷却、除渣除灰、灰水处理等装置组成,膜式壁,烧嘴沿圆周均匀布置且带有斜角,借助撞还包括操作单元、工艺控制系统、公用工程等。各击流以强化热质传递过程,使炉内横截面气速相对系统主要作用如下:趋于均匀。煤气携带煤灰总量的20% ~30%沿气a)粉煤输送及加压。粉煤在压力下靠重力化炉轴线向上运动,在接近炉顶处通人循环煤气激由粉煤放料罐流入粉煤给料罐,依靠氮气加压冷(约占煤气量的60% ~70%),使合成气降温至输送。900 °C ,熔渣凝固向下沉降,合成气出气化炉,进入中国煤化工废锅。煤灰总量的70%~80%以熔态流人气化炉稿件收到日期: 2012-底部,水激冷凝固、破碎,自炉底排出。粉煤由氮气:THCNMH G作者简介:李晓黎(1964一),另,山四网昌人,1980平毕业于内蒙携带,密相输送进人喷嘴。氧与蒸汽混合后也由粉古工学院化工专业,长期从事合成气领域的设计工作,现工作于中煤烧嘴喷人气化炉内。气化温度为1400~石化宁波工程有限公司,任高级工程师。40石油化工自动化第48卷b)气化及合成气冷却。纯氧预热后,和工艺充压至约1.0MPa后,通气锥充氮阀12XV-蒸汽通过混合,与粉煤同时进人粉煤烧嘴喷入气化0130打开,由于两者开启有时间差,加之没有设炉内,在4.0MPa的压力下进行部分氧化反应。置差压检测和控制元件及极细煤粉堵塞通气锥气化反应区位于气化炉中下部,反应区之下是气化部分毛孔,而氮气源的压力达5. 2 MPa,大压差的炉的水浴渣池,用以承接煤气化后的熔渣。粉煤与氮气流人通气锥, 易使通气锥因超压而损坏。当氧反应生成的合成气夹带少量飞灰上行。熔融灰氮气撤出时,煤粉会随着氨气管线倒流,污染氮渣在离心力作用下沿气化炉内壁流入水浴渣池。气系统。气化炉中部分固化的渣层附着在水冷壁上形成隔经过分析比选后,在去通气锥和管道吹扫器氮热(渣)壁。反应生成的高温合成气被冷的循环气气管上设置差压调节器可以较好地解决上述问题。激冷,回收热量后至除灰。具体实施如下:c)除渣。除渣系统负责对熔融煤渣进行冷a)在通气锥或管道吹扫器的放料吹扫氮气总却粒化和排放处理。管上增设调节阀12PV-0131A。d)除灰。合成气中所包含的飞灰在高压高温b)差压检测信号取自阀后放料氮总管上的压陶瓷烛芯过滤器中不断从合成气流中清除出来。力变送器12PT-0131A与粉煤放料罐泄充压管线合成气去洗涤,分离的灰分冷却后排出。压力变送器12PT-0114。e)洗涤。过滤器出口高温合成气在洗涤塔中c)差压调节模块12PDIC-0131A内设置差被循环的洗涤水冷却洗涤,降温后送出。洗涤塔顶压限定及自动切换功能:当通气锥或管道吹扫器出口合成气在送往净化前抽出两股,其中- -股压缩两侧差压小于其所能承受的差压(如约0.8MPa)后作为激冷气进气化炉,另一股作为初级产品送下时,其自动设置在CAS位运行,差压设定值为通一工序处理。气锥或放料吹扫氮气与放料罐内的差压加和f)灰水处理。灰水经汽提、澄清、增稠与过滤常数值(如0.6MPa)。当通气锥或管道吹扫器两等过程,回收细渣回用,提取酸性气去下游处理,大侧差压接近其所能承受的差压(如约1.0MPa)部分处理过的灰水返回系统,部分去污水处理。时,自动设置在手动位关闭放料吹扫氮气阀2粉煤 气化工艺控制系统的优化和改进12PV-0131A,以保证当通气锥或管道吹扫器2.1粉煤加压和输送 系统两侧的差压在其可以承受的范围内。设置- -定粉煤加压和输送系统是粉煤气化的关键步的盲区(如0.2 MPa)可以避免频繁自动切换所骤之一,也是气化炉能否进料的先决条件,由粉带来的影响。 改进后的粉煤加压系统如图1煤放料罐(V1204)、通气锥、通气板、放料阀组成。所示。.一 般步骤:重力流的粉煤储罐出口阀打开,粉煤放料罐达到正常料位后关闭该阀,停止进料。开氮气爷煤粉启氮气阀门加压,待与粉煤给料罐压力平衡后,&打开给料罐出口阀门,粉煤全部进人给料罐后,GY(G2) (38)放料罐关闭放料罐出口阀门,打开放料罐泄压阀门,压通气板-0-----1力卸除后,关闭泄压阀,进入下一过程。如果放BRA-FBRT)平衡线料罐低料位未出现或持续时间(5s)不足,启动除桥程序。该系统初期常出现的故障:粉煤出料不畅,通气锥、管道吹扫器损坏,氮气系统受煤粉(328)污染。通气锥2.1. 1粉煤放料罐控制 系统改进根据.上述步骤,分析后认为加压程序控制步骤(oa )较理想化,氮气加压控制极易突破通气锥元器件所管道吹扫器能承受的差压极限(约1.1MPa),放料罐罐内和通气锥充氮管线上缺少检测和控制压差的措施,进而中国煤化工造成通气锥频繁破损。MHCNMHG分析12KS0001程序控制器的放料程序动作图1粉煤加压系统示意过程2):先打开顶部充氮阀,在粉煤放料罐初始第4期李晓黎. Shell 粉煤气化工艺控制优化与改进47当压力信号12PT- 0131A高于氮气源压力失 去检测的条件极易误操作导致系统压力波动时,压力控制阀12PV-0131A关闭,防止煤粉回窜较大。污染氮气管线,12PDIC-0131A控制回路如图2鉴于原设计的不足,确定改变除桥顺序,即所示。在放料料位达到50%~67%时,自动启动除桥程序,利用残存煤粉填充可能的架桥空间以充分发挥通气锥的松动作用,从而实现顺利向给料罐供料。过程如下:放料罐充压步骤中,减少顶部快速充压时间至10 s以反吹放空过滤器,压力不大0.6 MPa于1.0MPa时停止顶部充压。为弥补快速充氮时间减少的影响,同时提前开启放料罐底部通气锥、管道吹扫器的充氮,使放料罐充压时间基本KMC露的----叫登“>H:10.00MPa)0。相当并避免粉煤被压实架桥。修改后顺控程序步骤:粉煤放料罐填充煤粉后,顶部与底部同时

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