重油型气化炉控制与测量的改进

化工自动化及仪表，2004, 31(4) :66 -68技改与创新.Control and Instruments; Chemical Industry重油型气化炉控制与测量的改进邬明亮(镇海炼化仪表控制部,浙江镇海315207)摘要:简迷气化炉控制工艺流程;论迷测温仪表的吹气改进、热偶元件插深对测量与维护的利弊;气化炉氧气回路试漏以及停工后充氮联锁保护;激冷室液位仪表的改进及其它仪表测量与联锁的改进。关键词:测温仪表;吹氮;氧气控制;试漏;液位仪表;联锁中團分类号: TQ515.6文献标识码:B 文章编号: 00392320404)006001引吉如图2所示。我公司合成氨油气化装置,采用德士古烃类氧N]201.J20化技术,急冷流程，采用二台并联生产。1991 年根最正国53029-7 XowV道与-1302-PC710据生产发展需要,又增加一台国产气化炉,称为第三系列。因渣油价格升高,从2002-07开始，以渣油为放空+S100TEI9F:-TE12原料的油气化改用以DOA脱油沥青为原料,并新建毕-进水放空成了碳黑开路工艺路线。我厂自1984 年化肥投产LCAA FCA18以来,气化炉安全稳定运行对整个化肥生产十分重xVXCV-3LCV-4碳黑水要,在工艺技术改进的同时,仪表自动控制也在不断图1气化炉工艺控制流程图摸索和改进。近年来,为了适应气化炉不断改进的新工艺,通过对气化炉原自控系统持续改进,增强了12 MPa的氮气通过流量控制器,开工或停工过仪表的可靠性,从而也确保了气炉长周期安稳运行。程中其流量可随着气化炉炉内的压力升高或降低2工艺简介时,流量一般保持在设定值110 Vh。因流量计指示来自炼油的重油经加热后达到260 C ,经往复流量范围较小,一旦流量控制器有故障,难以通过针容积泵升压至9.0 MPa送人烧嘴,同时从锅炉来的型阀调节来设定所需流量。吹氮流量太大或太小都蒸汽与重油混合成油蒸汽混合物进人烧嘴的外环腺会影响热偶的正常运行,流量太大热偶套管会很快通道。从空分过来的氧气经加压到9.6 MPa直接进破裂,热偶丝断。流量太小,会引起热偶密封的聚四入烧嘴的中心管通道。为了降低能耗,掺入5%的氟感受高温,导致老化,密封失效,气化炉内的工艺工艺蒸汽。这些物料在气化炉燃烧室发生氧化反气会从热偶接线口或吹氮接口处骨出,严重时需停应,反应温度达1350 C ,压力为8.5 MPa。原料气离炉卸压检修。 十多年的运行表明,流量控制器故障开燃室进入激冷室,经碳黑洗滌塔洗涤后送往Co率较高,时而发生故障,吹氨中止。为此,在N.120变换工段。气化炉工艺控制流程如图1所示。的入口与流量控制器的出口增设一旁路,在旁路中3气化炉测温仪表的改进有一针型阀,此针型阀可代替整套流量控制,将N2目前气化炉燃烧室的测温采用了B型热电偶，直接从旁路直接进入气化炉。选取针型阀时儒加以考虑到热偶始终工作在高温、高压环境下,因此实际过程中,测量采取了吹氮保护措施。吹氮保护原理收稿日期200407.14(修改稿)PIW256:污水流量输入信号;4PIW258:污水pH值输入信号; .中国煤化工行近半年来,出PQW288 :输出至调节阀的控制信号;水pMHCN MH C&速度快,抗冲击27648:西门子S7-30PLC 中，与满量程力强M万案简单实用,易(20 mADC)信号对应的数值。于实现,性价比高,实用性强,具有-定的参考价值。第4期邬明亮重油型气化妒控制与测量的改进●67●计算,达到流量范围保持在原设计流量范围内。B须在不少于2 min的时间段内缓慢插人，以保护套管N;流量非常之小，能满足这样的针型阀不多,可选不会因升温速率太快而发生裂断。用SWAGELOK的21系列计量型针型阀,具体计算4气化炉氧气回路控制的改进如下:气化炉三物料中的氧气,正常生产时它的作用是氧化剂,开、停工过程中如何来确保气化炉及后面旁路用设备的安全,是必须要认真对待的-个主要问题。在开工之前，做完气化炉模拟投料后,对气化炉上逆阀N蒙正胸计量型针型阀a流量控制器载止商的入炉切断阀XCZ-7阀进行试漏。该阀门按设计的热电偶用吹氮气泄漏等级为ANSI B16标准为VI级,按其口径100A图2刮温热电倜吹氮保护控制原理團的大小,允许气泡数最大为11个/min(压差为50lb/in2)。当高压氮气试漏压力控制在5. 0 MPa,可选取的计量型针型阀的CV值最大为0.007,最计算出气泡数相应最大为120个/min,测量气泡按小为0.0005,其流量特性为线性。当正常生产时,要求用06x1的管子。试漏配管如图3所示。压差为3.5 MPa,C=1/1. 17CV充氮用压力纛试灞用压力表最大可调流量:1/1. 17 x35 x0.007x1 000=_品120CV1302209([h)最小可调流量:1/1.17 x35 x0.0005x1000=载止阀氧气切断阀XZMV1301415(Vh)放空一x5气化炉原设计流量为110Vh,从上面计算可以得出，图3气化妒氧阀试漏配管图此计量型针型阀在正常生产中,可完全满足流量要求,一般控制在50%的阀位,流量为105 Vh。为防止气化炉停工后炉内介质反串到氧气管开车过程中,吹氮在工艺压力升到2.0 MPa时线,在氧气切断阀增加了氮塞阀XZCV1302,工艺手投用,此时的压差为10 MPa,可调流量为600 -35 v动切断阀改为电动阀XZMV1301 ,同时也增设联锁h,阀位控制在18% ,流量为110 Vh。系统。其联锁的逻辑是当气化炉停车后,氮气、蒸汽热偶的插人深度跟耐火砖的厚度需作比较,我压力正常情况下,2 min 后关人炉电动阀厂目前的耐火砖厚度为409 mm,原德士古的耐火砖XZMV1301 ,2.75 min开充氮阀XZCV1302;-旦氮气厚度为359 mm,炉砖增厚了50 mm,其炉壁厚94压力低,则不开充氮阀XZCV1302;- -. 旦蒸汽压力低,nm。 按目前在用套管长度为850计算,热电偶缩进则不需要等2 min,马上关闭入炉电动阀XZMV1301,耐火砖80 mm,原设计热电偶缩进耐火砖30 mm。从同时充氮阀45 8后打开;停车后,也可手动关闭或开实际情况来看,原使用的寿命最长不超过一一个月,而启人炉电动阀XZMV1301;正常运行时,不允许手动目前一般能运行4个月,使用时间大大增加。其原关闭电动阀XZMV1301。电动阀选取时最好能带有因是缩进长度增加了,减少了工艺介质对其套管的阀位反馈指示功能，DCS组态在画面上设置三个开冲刷及反应时测量周围局部激烈体积膨胀所产生的关,分别为开、停、关。-且按下“开”,电动阀门打压力波动对套管的影响。但有不利的-面,缩进长开直到全开,在开的过程中,按下“停" ,电动阀开的度太大,- -旦测量口运行时被炉渣堵塞,测温就不能过程停止,阀位停留在某- -开度,开度的指示通过阀快速反应实际的炉温。从这方面来分析,吹氮不但位反馈来显示;按下“关"的过程同“开"过程- -样。，能保护热偶,还起到了防止测量口堵塞的作用。DCS输出触点通过继电器与电动阀之间进行隔离。200103,在-台气化炉中应用了一支免吹氮热电5激冷窒液位仪表的改进偶,运行周期比原来又有新的提高。免吹氮的关键气化炉急冷室液位仪表采用浮简液位计,长期技术采用了一种金属粉未式密封件,安装在热偶丝以来通过每周二次定期用锅炉冲洗水冲洗,来防止连接出口处。它是一种高温高压密封件,可防止炉测量口结渣堵塞。但随着原料劣质化,工艺介质中.内工艺气从热偶接线口渗出。由于其运行周期延的重中国煤化工测量孔。为此在长,热偶套管安装在离炉砖缩进20 mm左右。需要199:T.H.CNMHG作了改进。在原注意的是气化炉在常温下,热电偶可以直接插人安; mm的官丁,北测量口往里延伸,装孔内;而当气化炉的温度超过600 C时,热电偶必目的是防止测量口堵塞,因为碳黑渣往往从激冷室●68●化工自动化及仪表第31卷的壁周围先开始聚集。管子的规格为φ60x3,材料6 气化炉其它仪表的改进 与增设为SUS304,不锈钢材料选用的目的是防止被腐蚀,气化炉的重油压力提升通过往复式容积泵打压测量孔改进如图4所示。到9.0 MPa,由于容积泵压力脉动较大,会影响到流PZCY-10量的测量。为确保准确测量重油的流量,目前应用去火炬两IT-表头，较多的流量测量仪表为转子式流量计,1"、2"气化炉冲洗水采用了转子式流量计,其转子与工艺介质接触,为防FCY- 13.500止重油粘住,测量室需带夹套蒸汽伴热。为防止脉出水LCV-4中0x34112-F1-1激冷室动对流量计矢量机构长期来回波动产生机械磨损，在平衡机构处加高温型硅油。为阻止表头温度过高图4 激冷室液位仪表测量孔改进图及对测量的永久磁铁由于高温而影响使用寿命,则浮简液位计其原理是通过弹簧浮子平衡原理，在表头处开- -小孔,用0.5 MPa的低压N2注人。.其优点是结构简单,维护较为方便;缺点是测量弹簧当气化炉某- - 区域的炉砖变薄后,其表面温度受温度变化影响大。为防止测量口堵塞,规定了每会升高。表面温度高报警对气化炉安全运行十分重周二次用锅炉水对测量口冲洗,而冲洗过程对弹簧要。为此,当时设计时的1'、2"气化炉的表面温度有有较大的冲击,导致弹簧使用寿命缩短。同时弹簧-套报警测量仪表,它采用热点电阻测量原理。当本身受测最室的温度影响,测量室温度升高后测量气化炉 表面温度超过302 C时,安装在气化炉表面弹簧变软,指示偏低,给工艺提供假液位指示，影响温度测量元件,其电阻从几百kQ下降为90 n,二次气化炉正常操作,往往会造成工艺气出口温度高。仪表把测得90 s的电阻转换为触点信号去报警,提随着变送器技术发展,性能日趋稳定,可采用双法兰醒操作人员某- -区域有表面温度超高。操作人员可差压变送器加冲洗水不间断冲洗的方法来实现液位在已报警的区域内用红外温度计找到报警点。表面的正确测量,并确保长周期运行。需考虑冲洗水的温度测量分为四个区域,气化炉的炉简为三个区域,流量要适中，选取冲洗水流量为0.5~1 m2/h较为炉颈为一个区域。随着仪表测量技术的不断更新,合适。因锅炉水压力、温度也较高,可选用PARKER目前美国德士古公司推荐使用连续测量的表面温度的N系列计量针型阀。其CV值最大为0.04,流量元件，目前在用的有3*、1"气化炉(1999年更新)。特性近似为抛物线。阀位控制在开度30%时,CV值表面温度采用CT2C公司的产品,其测量原理是当为0.02 ,对应流量为1/1. 17 x40 x0.02 =0. 68 m'/表面热点温度超过140 C时,一个区域内的最高温h。选用时要求耐高温、高压计量型针型阀作为冲洗度点与二次仪表构成回路,测量指示的温度为这个水流量调节阀,改造示意图如图5所示。区域的最高温度，温度元件分度号为K型。订货时除长度为2m、4 m、8 m各有不同，满足安装需要外，需注明表面热点形成的起始温度,一-般要求厂家设4112-F1排污阀又西LT-4定表面热点形成的起始温度为140 C。中装用开形院水双法兰变送器3"汽化炉设计时采用罗斯蒙特D型质量流量排污阀文计,这种罗斯蒙特D型科氏力式质量流量计的原理图5气化炉激冷室 液位仪表改造示意图和结构都决定了外界振动对它会造成影响。所选用的流量计其相位测量时的固有的振动频率必须避开另外,气化炉出口的工艺气经激冷室激冷,温度管道固有的振动频率,否则将引起测量的波动。采从1 350 C下降到250 C。一旦液位控制不好,或入取的方式有二种,即对工艺管道进行固定或改变流口的激冷水波动较大,出口气温度容易出现报警,为量计安装位置,在实际过程中两种方法比较起来,我此增设了出口工艺气温度报警,当高报警时,立即全们认为还是改变流量计安装位置效果更好,其目的关出水控制阀,待温度报警消失后,出水阀门的调节是避开工艺管道上某-一个方向上振动振幅和频率较受液位控制。此联锁实施以来,避免了多次因测量大所产生的干扰。此流量计投用一年后,偶尔出现口接近堵塞,液位变化反应不及时而产生出口温度高引起停炉事故。DCS 组态时建一个逻辑点,设定充量中国煤化工的工艺管道进行数值为4 mA电流。联锁动作时阀门接受4 mA信号，YHCN M H G题仍没有解决,后阀门全关联锁恢复后,阀门的控制接受调节器输出来把流量计的安装位置万同收父180° ,此故障最终信号,正常控制。得以消除。化工自动化及仪表，2004, 31(4) :69 ~70.技改与创新Control and Instruments in Chemical Industry雷达料位计的选型及应用闫永胜,任俊武(中铝山西分公司,山西河津043300)摘要:简单介绍雷达料位计的 工作原理、特点、选型及安装使用中应注意的问题,为更好地掌握和运用雷达料位计进行了有益的探讨。关键词:雷达料位计;特点;应 用;选型中團分类号: TH816文献标识码: B文章编号: 100-3932(2004)(0)-006901引盲测介质导电性越好或介电常数越大,回波信号的反料位是工业生产中的一个重要参数。料位测量射效果越好。的方法很多,针对不同的工况和介质可以使用不同雷达式料位计主要由发射和接收装置信号处的料位计,静压式浮球式、重锤式、超声波等几种常理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组用的料位测量仪表,都有各自的特点和应用范围。成。发射-反射-接收是雷达式料位计工作的基本原而雷达料位计在槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽大、介理。它又分为时差式和频差式。质腐蚀性强、易结疤等恶劣的测量条件下,更显示出时差式是发射频率固定不变,通过测量发射波其卓越的性能。本文简介了雷达料位计的测量原和反射波的运行时间,并经过智能化信号处理器,测理性能特点、选型以及应用情况,分析了它在应用出被测液位的高度。这类雷达液位计的运行时间与中存在的问题及解决办法。液位距离的关系为:2雷达料位计的基本原理t=2d/c.雷达波是一种特殊形式的电磁波,雷达料位计式中:c一-电磁波传播速度, c = 300 000 km/s;利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波d-- 被测介质液 位和探头之间的距离,m; i一的物理特性与可见光相似,传播速度相当于光速。探头从发射电磁波至接收到反射电磁波的时间,s。其频率为300 MHz ~3 000 GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射,被收稿日期:200402-13三台气化炉出口工艺气管线上现各有一温度检量计因机械原因发生卡住,实际油流量低,而测量信测点4112-TZ-18、19、318 ,但是该检测点的现场位置号没及时反映油流量低,会造成气化炉过氧,对气化处于4112-PCV-10.11 310引出管线之后,这样在气炉及后面的设备造成较大的危害。为此增设了油泵化炉开车期间,出气化炉工艺气是没经过这些温度电流低联锁,一旦油泵电流低其对应的气化炉停;同检测点,在此情况下,操作人员将无法判断出气化炉时增设油泵人口压力低联锁,一旦油泵人口压力低，工艺气的实际温度,由此在气化炉液位控制不当时，延长2 min后三台气化炉停。油回路联锁的完善,确极可能导致出气化炉工艺气温度过高，甚至超过设保 了气化炉运行更加安全可靠。备管线的耐热温度。为此,在出气化炉工艺气管线7结束语上增设一温度检测点,现场位置在4112-PCV-10、11、气化炉安、稳、长周期运行关系到化肥装置安稳310引出管线之前。如图4所示的TA-29测量点。运行,这几年来通过对气化炉测温仪表的吹氮改进、气化炉升温时用的液化气原设计是操作现场手热偶元件插深的合 理确定,并增设了气化炉氧气切动阀，去年改用仪表调节阀,升温时更加安全可靠。竹线的充氨联锁保油流量计长期处于往复泵脉动的冲击,测量部中国煤化工取压方式测量方件的矢量机构的机械零件会出现磨损。除注重定期式，TYHCNMHG改进,改进了各种保养外,油回路中只有一个油流量低联锁,一旦油流联锁保护措施 ,使得气化炉运行更加安稳可靠。