WebField ECS-100 DCS在对置式四喷嘴气化炉的应用

第3期中氮肥No.32012年5月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressMay 2012WebField ECS- 100 DCS在对置式四喷嘴气化炉的应用王代红，高喜宗，张开凤(兖矿鲁南化肥厂，山东滕州277527)[中图分类号] TQ546 [ 文献标识码] B [ 文章编号] 1004 - 9932(2012)03 -0052 -01我厂“3052” 项目(300 kV/a合成氨、520艺装 置分散控制、集中调度管理的功能。kt/a尿素)煤气化装置采用的是兖矿集团具有2关键控制方 案设计与实施自主知识产权的对置式四喷嘴气化炉，设计日处理煤1 150 t。该煤气化装置具有易燃易爆、高2.1气化炉氧煤比/ 负荷控制温(1350C)高压(4MPa)的高危特性，对进入气化炉内的煤浆流量和氧气流量的比值控制系统有极高的要求。基于此，气化装置的控(简称氧煤比)控制是实现气化炉安全、平稳及制系统采用了完全国产化的WebField ECS- 100优化运行的关键所在。为了实现此目的，首先要DCS。该控制系统各项功能和性能均达到或优于保证进人系统的现场关键检测参数的可靠性和真设计要求，稳定可靠，能满足大型化肥装置在易实性，然后在此基础上再考虑有效的控制策略以燃易爆、高温高压的高危险等级下安全优化运行实现气化炉内氧煤比/负荷的安全平稳调节。的要求。2.1.1煤浆流 量的测量和控制煤浆流量的控制一般采用变频电机调节煤浆1气化装置控制系统整体设计泵转速来实现。为了增加煤浆流量测量的可靠根据我厂德士古气化炉实际使用经验，RTD性，对煤浆流量设计了中值选择回路。DCS 对3和TC卡在现场使用时，因为是弱信号,易受外台测煤浆流量的电磁流量计取中值作为煤浆流量界干扰的影响，使测量结果产生波动或卡件受的真正测量值，回路控制器把取中值的最终结果损。因此装置中所有温度检测点均现场通过-~体作为输人值，经运算后输出控制煤浆泵的转速。温变转换成标准的4~20 mA信号，所有DO和2.1.2氧气流量测 量及控制DI点都经过继电器隔离进人卡件，以减少外界为了提高人炉氧气流量测量的可靠性和准确干扰对卡件造成的损坏，同时也减少DO和DI性，现场采用三重仪表进行测量，同时采集相应波动所引起的不必要停车。的氧气温度、压力信号进行温压补偿。每路氧气根据气化装置的工艺要求及测点分布情况，流量信号经温压补偿后，得出补偿后的氧气流在DCS设计中配置了3对冗余主控制器，分别量，再经过三取中运算，把补偿后取中值的氧气对应煤浆制备控制站、气化框架、渣水处理控制流量作为氧气流量控制器的真正输人值，经运算站;配置了4台操作站、1台工程师站;为了解后输出控制氧气调节阀。决与ESD、色谱等第三方系统的通讯集成，配置2.1.3氧煤比/负荷控制了2个FW248通讯站。在保证煤浆流量和氧气流量独立有效调节以气化装置控制系统与厂内其他装置控制系统后，氧煤比/负荷的安全平稳调节才有了现实的之间通过冗余光纤实现互联，使得全厂各分装置基础。为了实现氧煤比的可靠调节，一般通过进控制系统构成--个整体监控系统，从而实现各工人气化炉的煤浆和氧气的体积比调节来实现。氧煤比手动给出后，经一系列运算转换成氧气流量[收稿日期] 2011-07-13和煤浆流量中国煤化工值，实现交[作者简介]王代红(1973--),男,工程师 ,兖矿鲁南化肥厂叉控制，;HCNMH量波动时对机械电力处主任工程师。应的相关物科沉童根据头际氧煤比需要跟踪变第3期中氮肥No.32012年5月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressMay 2012φ2.65m煤气炉炉顶取气及下吹蒸汽入炉方式改造程绘军(河南煤业化工集团安化公司，河南安阳455133)[中图分类号] TQ546 [文献标识码] B [文章编号] 1004 -9932(2012)03 -0053 -02我公司是以煤为原料的氮肥企业，造气采用内。实际生产运行中主要存在以下问题。UCI造气炉，以优质无烟块煤为原料，采用常压(1). 上行煤气温度高(300 C),煤气炉蓄间歇制气工艺生产半水煤气和水煤气。公司造气热能力差， 火层不集中，易造成煤气炉吹翻且带车间现有φ3.6m煤气炉3台、φ2.65 m煤气炉出物多。8台，φ2.8m煤气炉16台。2010年2-8月，(2)炉体高度自灰盘算起为5.6m,夹套高对8台φ2.65m造气炉进行了炉顶取气和下吹蒸度为2.6m,炉箅高度为1.63 m,上气道下沿与汽人炉方式技术改造，现介绍如下。炉顶距离为1.7 m，上气道高度为1.0m,工艺指标空层为(2.0+0.1) m,料层提高受到限制。1改造的必要性在造气过程中，炭层高度很难控制，即炭层不能技改前8台φ2. 65 m造气炉上气道开口是在高，单炉产气量低。煤气炉侧面，下吹蒸汽通人上气道后进人炉膛(3)造气炉料层高度[自炉箅帽起(2.0土0.1) m]与风机风压(35 ~40 kPa) 不匹配，[收稿日期] 2011-10-17[作者简介]程绘军(1982- -),男,河南濮阳人,助理工造成旋风除尘器带出物多，使造气炉吹风强度受程师。到影响。化。实际运行中，因为煤浆流量波动比较频繁,统对气体进行进-一步处理。所以洗气塔顶部工艺煤浆自调不能投。我厂正常的操作是保持高压煤气压力的变化将直接导致气化炉内压力和后续系浆泵的转速不变，即煤浆流量不变，根据DCS统压力的波动。在背压系统设计上使用了压力联计算所需的氧气流量，投氧气流量自调。锁与分程控制相结合的控制策略。气化炉的负荷调节和氧煤比调节是2个相互3结束语关联、不可分割的操作要求。实际负荷设定由操作人员根据实际操作需要手动给出。为了防止负对置式四喷嘴水煤浆加压气化装置作为煤化荷大幅度波动，设置了负荷设定值变化速度限制工装 置中的核心装置，其生产效率的高低以及生器，将负荷每分钟的变化限制在一-定范围内。为产工况的稳定性是决定煤化工生产企业整体生产了防止氧气过量，通过系列逻辑选择控制，保证能力和经济效益的关键因素之一- 。其配套的自动在提负荷时，先提煤浆流量,经氧煤比控制，氧化控制系统一直被国外自 动化公司产品垄断,我气流量随之变化;当降负荷时，先降氧气流量,厂在水煤浆加压气化装置DCS设计和实施过程经氧煤比控制，煤浆流量随之下降。中首次使用了国产控制系统并不断完善各种控制2.2 气化装置背压系统压力控制方案。2008 年该煤气化装置一次开车投料成功，背压是整个气化装置压力的控制点。气化炉连续3 a稳定运行，说明国产控制系统WebField出来的粗煤气经过洗气塔清洗掉灰尘以后向变换ECS-100 DCS中国煤化工置一对净化工段输送原料气。洗气塔顶出来的水煤气可置式四喷嘴水CNMHG脑完全能以有2个走向:去火炬系统燃烧放空或去净化系满足其安全、可靠、稳定及优化运行的设计要求。