氣化爐控制策略

1、兩段式氣化爐控制策略（激冷工藝）西安熱工研究院有限公司2009.05.121 .氣化裝置規(guī)模41.1 裝置的組成及規(guī)模41.2 供料系統(tǒng)61.3 氣化系統(tǒng)61.4 凈化系統(tǒng)71.5 初步灰水處理系統(tǒng)72 .煤給料系統(tǒng)72.1 工藝流程72.2 工藝控制92.3 安全保護92.4 控制程序112.4.1 煤給料程序112.4.2 鎖斗吹掃程序142.5 運行與測試153 .氣化系統(tǒng)183.1 工藝流程183.2 工藝控制203.2.1 與空分裝置的一體化203.2.2 負荷控制(33HC3300)213.2.3 氣體組分控制(33QC-3300)233.2.4 氣化爐壓力控制(36PC-0002

2、)253.2.5 煤燒嘴控制(1-4#煤燒嘴)：263.2.6 氣化爐減溫水控制283.2.7 其它的控制和開關功能293.3 安全保護313.4 控制程序393.5 運行與測試544 .除渣系統(tǒng)644.1 工藝流程644.2 工藝控制664.3 安全保護674.4 控制程序704.4.1 排渣順序控制34KS-0001704.4.2 除渣程序34KS-0002744.4.3 灰漿排放邏輯34US-0001754.4.4 正常運行期間操作員的操作764.4.5 正常開車764.4.6 正常停車774.5 運行與測試775 .濕法洗滌系統(tǒng)805.1 工藝流程805.2 工藝控制815.3 安全保

3、護835.4 運行與測試845.4.1 開車845.4.2 停車866 初步水處理系統(tǒng)876.1 工藝流程876.2 工藝控制886.3 安全保護916.4 運行與測試916.4.1 開車916.4.2 停車931 .氣化裝置規(guī)模1.1 裝置的組成及規(guī)模1 .建設規(guī)模及裝置公稱能力：本項目產品為甲醇，本煤氣化裝置產品為粗合成氣煤氣化裝置產氣量：71500NMh(CO+H2)2 .煤氣化裝置粗合成氣產品規(guī)格：粗煤氣產量：138628Nmh裝置界區(qū)溫度：195.1C裝置界區(qū)壓力：3.6MPa粗煤氣組成：煤氣組成COH2N2CO2H2S+COSH2OMol%36.2715.290.343.470.4

4、244.203.本裝置分為干煤粉濃相供料系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)和初步水處理系統(tǒng)四個部分。4 .氣化爐和干煤粉濃相供料系統(tǒng)主要條件:氧氣壓力4.5MPa氧氣溫度30c氧氣流量821t/d過熱蒸汽壓力4.5MPa50過熱蒸汽溫度350過熱蒸汽流量91.2 t/d氣化爐操作壓力氣化爐一段操作溫度氣化爐二段操作溫度干煤氣流量濕煤氣流量(CO+ H2)流量渣量灰量出氣化爐煤氣溫度出氣化爐煤氣壓力入噴嘴干煤粉壓力入噴嘴干煤粉溫度一段加煤噴嘴數一段每個噴嘴加煤量一段密相輸煤固氣比二段減溫水噴嘴數 二段減溫水溫度 二段減溫水壓力4.0 MPa13501500 c10001300 c77354Nm3/h1

5、38628Nm3/h71500 Nm3/h0.935 t/h2.46t/h800900 c4.0 MPa4.4 MPa8048906kg/h5 kg 煤 / kg CO2氣體。81255.1MPa二段每個減溫水噴嘴流量3440.5kg/h高壓coa源穩(wěn)定壓力6.5MPa低壓CO2源穩(wěn)定壓力0.8MpaCO2體溫度80c5裝置每年操作時間8000小時。1.2 供料系統(tǒng)氣化爐總供煤量39583kg/h（干煤粉）。第一段供煤35625kg/h，分四個噴嘴爐內對噴供入，每個噴嘴供煤量8906kg/h。密相輸煤固氣比為5kg煤/kgco2氣體。在系統(tǒng)開車時，采用氮氣輸送，每個噴嘴的供煤量如上，密相輸煤固

6、氣比為10kg煤/kg氮氣氣體。1.3 氣化系統(tǒng)氣化爐操作壓力4.0MPa,日耗煤量約912t/d（煤按2%K分計算，干煤粉濃相供料系統(tǒng)按950噸/天設計）。第一反應區(qū)操作溫度13501500OC,第二反應區(qū)操作溫度11001300OC。氣化爐采用強制對流循環(huán)的方式進行熱回收，總循環(huán)水量為800t/h，汽包操作壓力為5.5Mpa。單元上水為鍋爐給水泵出水，溫度130C,壓力7.3Mpa；單元每小時產生5.4Mpa、270飽和蒸汽33.2t1.4 凈化系統(tǒng)凈化單元操作溫度207C,操作壓力3.8MPa,煤氣流量148248Nm3/h,凈化后煤氣中粉塵含量1mg/Nm3。凈化單元即濕法洗滌系統(tǒng)包括

7、文丘里洗滌器和填料洗滌塔。1.5 初步灰水處理系統(tǒng)本系統(tǒng)主要對煤氣化裝置后的廢水進行處理。2.煤給料系統(tǒng)2.1 工藝流程原煤經制粉系統(tǒng)制成煤粉后，采用氣力輸送方式加入常壓煤粉儲倉（V-3201A），其排氣通入布袋除塵器（S-3201A），布袋除塵器卸出濾下固體是通過回轉給料機（X-3205A;輸送煤到過濾器中間的出口）螺旋輸送機（X-3206A;也起氣鎖的作用）輸送至低壓粉倉。（以下由于兩套加煤鎖斗系統(tǒng)的流程相同，僅以一套鎖斗為例說明），（常）低壓倉（V-3201A）中的煤粉通過重力定時定量地加入其下方的變壓罐（V-3204A），變壓罐裝滿煤粉后關閉下料和排氣管路閥門并開始升壓，直至與其下方的

8、輸送罐（V-3205A）壓力相接近（一般情況略高）時，停止升壓并開啟其下方的下料閥門以及平衡氣壓管路閥門將煤粉加入輸送罐。由常壓倉向變壓罐以及由變壓罐向輸送罐均為每小時加煤19792kg。變壓罐加壓、排料、減壓和進料工作周期在3045分鐘內完成。主要控制進氣升壓和排氣卸壓時間，每次的充壓和卸壓時間約在58分鐘，放料時間約35分鐘完成。為保證煤粉流動通暢，在變壓罐和輸送罐之間設有均壓管。變壓罐設有充壓管道可使變壓罐升壓。在兩套加煤鎖斗系統(tǒng)的常壓煤粉儲倉（V-3201A）、變壓罐（V-3204A）、輸送罐（V-3205A）下部出口位置分別設有松動風，在罐內煤粉需要松動時可借助低壓氣體或充壓氣體松動

9、煤粉，以保證煤粉下落順暢。在順控加煤的過程中，常壓倉內的煤粉落入變壓罐、變壓罐內的煤粉落入輸送罐均可在35分鐘內完成。變壓罐卸壓時通過排氣過濾器（S-3202A）排氣，排氣過濾器（S-3202A）設有反吹管路，排氣過濾器的安裝是為了限制煤夾在氣流中通過控制閥32PV-0116。輸送罐（V-3205A）設有充壓管路和卸壓管路以調整罐內壓力，卸壓時的排氣分別通過排氣背壓控制閥排入布袋除塵器（S-3201A），經過濾處理后排入大氣。布袋除塵器（S-3201A）設有反吹管路，定時反吹。輸送罐（V-3205A）中的煤粉通過輸送管路送至氣化爐的噴嘴，在輸送罐（V-3205A）入口處的送風管上設有調節(jié)器，用

10、以調整輸送風。為了保證在輸送過程中輸送罐（V-3205A）的壓力穩(wěn)定，在輸送罐（V-3205A）運行時，輸送罐（V-3205A）的充壓管和卸壓管上的調節(jié)閥打開，充壓管和卸壓管有小氣量的N2/CO2流入和流出輸送罐（V-3205A）,以保證輸送罐內（V-3205A）的壓力的動態(tài)平衡。充壓管和卸壓管上的調節(jié)閥32PdICA-0128A/B根據輸送罐（V-3205A）的壓力來控制。送往燒嘴的煤粉流量主要由流量控制閥進行控制，用煤高壓給料倉允許壓差來控制煤粉穩(wěn)定的輸出。系統(tǒng)設有開工旁路管。在氣化爐啟動時，煤粉首先在額定工況下通過開工旁路管送回常壓煤粉儲倉（V-3201A）,在條件具備時切入氣化爐加煤噴

11、嘴。在切換閥后的開工旁路管上設有吹掃器，用于切換后將管中煤粉吹掃至常壓倉。吹掃氣體經布袋除塵器處理后排入大氣（S-3201A）。布袋除塵器（S-3201A）中的煤粉排入常壓煤粉儲倉（V-3205A）。氣化爐啟動時，輸送氣用氮氣。常壓煤粉儲倉（V-3201A）設有N2/CO2氣體保護，目的在于防止干煤粉吸濕，造成結塊、架橋等現象，導致輸送不暢。2.2 工藝控制在管道儀表圖中表示的控制回路本身具有說明性。但編號為32KS-0001的邏輯沒有說明（編號為33KS-xxxx的邏輯將在氣化單元中說明）。下面的章節(jié)會給出煤進料邏輯細節(jié)，通過一個預編程以確保系統(tǒng)的自動執(zhí)行。該程序的正常邏輯操作在第2.4章描

12、述。2.3 安全保護工藝安全的邏輯功能用編號32US（Z）-01xx來描述功能及位號輸入“信號”輸出“信號”32US-0101料位過滿保護32WSHH-0101停：磨煤(U-3100A/B)32UZ-010232LS-0104停：1和2號燒嘴圖03200-PID004A燒嘴保護（刪除）32US-010332SSL-0102停：X-3205A電機過載保護32US-010432SSLL-0103停：X-3205A電機過載保護X-3206A32US-010532XV-0118非關關：32XV-0126超壓保護32XV-0120非關32XV-012732XV-0121非關32XV-013132XV01

13、18-0122非關32XV-013232XV-0123非關32XV-0124非關32XV-0133非關（通過限位開關）32US-010632XV-0126非關關：32XV-0118超壓保護32XV-0127非關32XV-012032XV-0131非關32XV-012132XV-0132非關32XV-0122（通過限位開關）32XV-012332XV-012432XV-013332US-0107超壓保護32PSLLLL-0114關：32XV-012032XV-012132UZ-0108超壓保護32PSLLL-0114或32XV-0122非關（通過限位開關）關：32XV-011832XV-0120

14、32XV-01212.4 控制程序2.2.1 煤給料程序正常工況下煤給料程序的操作是不需要操作人員干預的，是根據相關燒嘴的要求決定的。向煤高壓給料倉進煤是通過順控程序32KS-0001控制以間斷方式進行的。本順控程序在“待定位置”時鎖斗已充滿煤且已充壓，鎖斗進料閥和卸料閥關，鎖斗與給料倉間的平衡管連通。下面表示了本順控程序的邏輯關系，指出了每一步的動作和到下一步的要求。表小如下：0.檢查所有閥門是否在“待定位置”。這一步沒有時間限制，當給料倉料位開關（32LSL-0105）出現時煤給料程序就自動執(zhí)行執(zhí)行第1步。1 .打開閥門32XV-0128和32XV-0132。如得以確認，執(zhí)行第2步。2 .

15、打開閥門32XV-0130,5秒鐘后再打開閥門32XV-0131;當閥門32XV-0131離開關閉位置5秒后關閉閥門32XV-0128。打開給料倉充裝計時器（5分鐘）。如果閥門位置都已確認，且煤鎖斗料位開關(32LSL-0103)出現，則執(zhí)行第3 步。如果低料位信號出現之前給料充裝計時器已走完則自動執(zhí)行排堵程序兩次。如果兩次排堵后料位開關信號仍“高”，停止程序并發(fā)出報警，此時操作員有兩種操作方案：a如果給料倉“低”料位信號(32LSL-0105)已消失，推薦模擬鎖斗“低”料位信號。b如果給料倉“低”料位信號仍存在且鎖斗料位仍“高”，重新執(zhí)行排堵程序。3 .關閉閥門32XV-0130和32XV-

16、0131,開始隔離鎖斗。如得以確認，執(zhí)行第4 步。4 .關閉閥門32XV-0132，32XV-0127和32XV-0126完成對鎖斗的隔離。如得以確認，執(zhí)行第5步。5 .打開閥門32XV-0122并打開泄壓I階段計時器(2.5分鐘)。如果鎖斗壓力在“中間”位置(32PSL-0114出現，煤鎖斗壓力約為20bar),則執(zhí)行第6步。如果壓力信號到達之前泄壓I階段計時器走完，則發(fā)出聲音報警。6 .關閉閥門32XV-0122。若32XV-0122關閉確認，執(zhí)行第7步。7 .打開閥門32XV-0118并打開泄壓II階段計時器(2分鐘)。如果鎖斗壓力小于2bar(32PSLL-0114)且煤鎖斗與煤給料過

17、濾器壓差小于1bar(32PdSL-0112),則執(zhí)行第8步。如果壓力信號到達之前泄壓II階段計時器走完，則發(fā)出聲音報警。8 .打開閥門32XV-0121和32XV-0120，閥門到位1分鐘后執(zhí)行第9步。9 .2秒鐘后打開閥門32XV-0119和32XV-0123,并關閉閥門32XV-0118。如果閥門位置已確認，則執(zhí)行第10步。10 .在10秒后打開閥門32XV-0133，并關閉閥門32XV-0119。打開鎖斗充裝計時器（5分鐘）。如果閥門位置已確認且鎖斗高料位開關（32LSH-0102）出現,則執(zhí)行第11步。11 .關閉閥門32XV-0133。如果閥門位置確認，則執(zhí)行第12步。12 .2秒

18、鐘后關閉閥門32XV-0123，32XV-0121和32XV-0120隔離鎖斗。如果閥門位置已確認，則執(zhí)行第13步。13 .打開閥門32XV-0125為鎖斗充壓。閥門位置確認20秒后執(zhí)行第14步。14 .打開閥門32XV-0130,32XV-0128（在32PSHH-0114（開車期間為32PdSL-0119）和32PSH-0114分別達到后動作）。打開閥門32XV-0129。32XV-0129打開后啟動閥門32PV-0102給鎖斗充壓。打開鎖斗充壓計時器（大約5分鐘）。如果鎖斗與給料倉壓差開關（32PdSLLL-0119）達到“LLL”設置點時，關閉閥門32XV-0125。如果“LL”設置點

19、達到，則關閉閥門32XV-0129并置32PV-0102至“手動關閉”。最后如果“L”設置點達到，則關閉閥門32XV-0128。如以上確認，則執(zhí)行第15步。15 .打開閥門32XV-0124。如果確認，啟動32PV-0116置自動操作。如果給料倉與鎖斗之間的壓差（32PdS-0117杵“高”與“低”之間停留10秒鐘，則執(zhí)行第16步。16 .打開閥門32XV-0127和32XV-0126并關閉閥門32XV-0124和32PV-0116。使鎖斗與給料倉之間的壓力平衡。如以上確認,則執(zhí)行第17步。17 .關閉閥門32XV-0130并檢查煤給料程序停車開關。如果停車開關已啟動則執(zhí)行第18步。如果停車開

20、關未啟動,則去第0步。18 .停X-3205A和X-3206A。關閉閥門32XV-0130并在此兩秒鐘后返回開車位置。系統(tǒng)只有通過開車開關重新啟動。2.2.2鎖斗吹掃程序正常煤給料程序出現問題時本程序將可能被啟動。隨后恢復正常操作程序。3A打開閥門32XV-0128，排堵計數器計數并設置排堵計時器。如以上確認，則執(zhí)行第3B步。3B關閉閥門32XV-0131和32XV-0127。閥門位置確認后計時器走過一定時間（1分鐘）,則執(zhí)行第3C步。3C打開閥門32XV-0131。在閥門32XV-0131離開關閉位置5秒后關閉閥門32XV-0128,20秒后打開閥門32XV-0127。如以上確認且鎖斗料位開

21、關處“低”位（或模擬“低”）,則執(zhí)行第3D步；如果閥門位置確認后鎖斗料位開關不是“低”（或未模擬“低”），排堵計時器走完且排堵計數器不是2,則執(zhí)行第3F步。（或未模擬 “低”）排堵如果閥門位置確認后鎖斗料位開關不是計時器走完且排堵計數器是2,則執(zhí)行第3G步。3D復位排堵計數器和計時器并將程序移至第3E步。3E關閉閥門32XV-0130和32XV-0131，返回第3步。3F復位排堵計時器，2秒后回第3A步。3G復位排堵計時器和計數器并發(fā)出聲音報警。2秒后,如果鎖斗料位開關“低”被模擬,并執(zhí)行第3H步。排堵程序可由操作員以后重新手動啟動。3H關閉閥門32XV-0130和32XV-0131，返回第3

22、步。2.5運行與測試進行以下測試: 高壓設備試漏。 順控程序(32KS-0001/0002)“空運行”測試。 順控程序(32KS-0001和32KS-0002)的實際給煤測試和調整與燒嘴循環(huán)測試是結合進行的。V-3204A/B,V-3205A/B,S-3202A/B,S-3203A/B及其連接管的試漏每次法蘭打開過就要執(zhí)行試漏。因為有固體泄漏,可能會導致法蘭嚴重損壞，測試介質為高壓N2/CO2。32KS-0001(32KS-0002)的“空運行”煤給料系統(tǒng)的“空運行”操作不需要煤，即所有容器無煤或煤都轉送至V-3201A且V-3204A的入口雙孔盲板置“關”。此外V-3205A用壓力控制而不是

23、壓差控制。步驟:檢查所有閥門位置在32KS-0001起始位置。檢查V-3205A置于壓力控制并緩慢提升V-3205A（此時與V-3204A是連接的）的壓力。將控制器設置為10bar煤燒嘴可開啟的最小壓力）。因為不能送煤，不應由32KS-0001啟動螺旋回轉給料機，所以去掉給X-1205A和X-1206A啟動信號。檢查/開始所有的介質氣（N2/CO0吹掃。啟動32KS-0001。打開V-3205A的通氣和S-3201A的反吹（用時間控制而不是壓差控制）。由于32LSL-0105和32LSL-0103信號存在，程序會繼續(xù)運行，直到第10步。由于缺少32LSH-0102信號，終止程序。模擬32LSL

24、-0103“不出現”并模擬32LSH-0102信號。這樣可讓32KS-0001重啟（從第10步）。32KS-0001程序會在第3G步停止（由于32LSL-0103已被模擬）。在此步檢查反吹循環(huán)（3A-3G步）的運行情況。取消對32LSL-0103“不出現”的模擬。重啟32KS-0001。停32KS-0001。在程序運行到第17步，停止動作，并返回至0步時生效。對V-3205A充壓，以大約1bar/min的速度充壓至正常壓力。重啟32KS-0001并記錄所有步驟的時間,調整所需的計時器等（測試第10步須一直模擬32LSH-0102）。所有信息都被記錄后,當程序運行到第0步等待位置時,停32KS-

25、0001并緩慢給V3205A（和V3204A）泄壓?；謴蚗-3206A的可啟動信號。V-3204A入口的雙孔盲板置為打開。開始法蘭試漏。32KS-0001的實際給煤測試和調整（32KS-0002類似）為了在工序中不產生大量的不合格的煤粉，實際的測試和調校與燒嘴循環(huán)測試結合進行。步驟：檢查所有閥門位置在32KS-0001起始位置。檢查V-3205A置于壓力控制并緩慢提升V-3205A的壓力。將壓力控制器設置為10bar（煤燒嘴可開啟最小壓力）。檢查所有伴熱能正常工作。檢查/開啟所有N2/CO2吹掃并打開S-3201A的反吹系統(tǒng)（此時用時間控制）。開啟磨煤干燥系統(tǒng)并充裝V-3201A至約80%。停

26、磨煤干燥系統(tǒng)。啟動32KS-0001。由于系統(tǒng)已被檢查并能滿足操作，此時自動啟動充裝V-3205A。一旦V-3205A充裝完成，開始煤燒嘴循環(huán)測試。如果信號32LSL-0105又出現，將自動重啟32KS-0001。V-3205A充滿時，檢查32KS-0001是否順利進行，調校計時器。燒嘴循環(huán)測試將控制V-3205A操作壓力。最終壓力將達到正常操作壓力。此時記錄各步的時間。在測試中斷時停32KS-0001,在測試恢復時重新啟動。在最初的測試中，大量的再循環(huán)測試會導致煤粉質量的降低，導致鎖斗堵塞。這時可以將這些煤處理掉。一旦檢查工作完成，停32KS-0001。最初測試（氣化爐重啟前），將煤送到V-

27、3201A。保持系統(tǒng)為“熱備用”和充“N2/CO2”狀態(tài)。3. 氣化系統(tǒng)3.1 工藝流程本章涉及氣化裝置的控制系統(tǒng)。強調的是對其功能的要求?？刂葡到y(tǒng)配置可以看作具有三個層次等級的配置。西安熱工研究院激冷工藝氣化爐的特點是圓筒型、水冷壁、一段有四個水平布置且對稱燃燒的煤噴嘴、二段有八個對稱分布的減溫水噴嘴。在氣化爐產生的煤氣向上流動，在頂部離開反應區(qū)，同時液態(tài)渣沿著豎直的圓筒壁向下流，經反應器的圓錐底流入水池（渣池），在水池中渣固化且分散成小的顆粒狀。部分飛灰夾帶在煤氣中進入激冷罐（V-3501）。水冷壁爐膛安裝在氣化爐內，水冷壁管被不飽和鍋爐水冷卻，同時產生中壓蒸汽(汽包的蒸汽壓力為5.5Mp

28、a、33.2t/h、270)。氣化爐膛內產生的1400左右的高溫煤氣在爐膛頂部被噴入的減溫水激冷至800左右，用來固化和冷卻融態(tài)的灰渣，生成非粘性的飛灰顆粒，使得固化的飛灰進入氣化爐傳導段后不能聚集并減小煤氣流道。經噴水激冷后，煤氣沿傳導段進入水洗激冷罐(V-3501)，在此通過鼓泡式水洗除去煤氣中的大部分飛灰(未燃碳)，并且降低煤氣溫度(340)。粗煤氣在氣化爐內經過噴水減溫降至800左右后，進入激冷罐。來自洗滌塔(C-3601)底部的灰水，經灰水循環(huán)泵(P-3601)加壓送至激冷水過濾器(S-3602A/B)。任何有可能堵塞激冷環(huán)管孔眼的大固體顆粒均在激冷水過濾器(S-3602A/B)的上

29、游被脫除掉。在洗滌冷卻室中，洗滌水進入分布環(huán)，經一排孔與環(huán)縫噴出，洗滌水沿管壁流下，保護洗滌冷卻管為較低溫度；激冷水與來自氣化爐的粗煤氣進行混合，以強化熱質傳遞?？傊?，在洗滌冷卻管中完成洗滌水與粗煤氣混合，進行粗煤氣及其所含灰降溫、煤氣增濕、灰為水浸潤過程。隨后，煤氣經洗滌冷卻管下端擴口進入鼓泡床，進一步實現煤氣的洗滌、降溫、增濕的目的，絕大部分灰轉移到水相，沉降。煤氣經洗滌冷卻室上部擋板分離其中的霧沫與攜帶水分后，再經出口進入洗滌工序。從激冷罐流出的濕煤氣進入凈化系統(tǒng)。氣化系統(tǒng)由多子系統(tǒng)組成，分列如下：1噴嘴冷卻水系統(tǒng)2氣化爐噴嘴系統(tǒng)和氧氣供應系統(tǒng)3開工和點火噴嘴系統(tǒng)4煤氣激冷水洗系統(tǒng)5排渣

30、系統(tǒng)6氣化裝置的蒸汽給水系統(tǒng)由于氣化裝置部分要求與空分裝置是高度一體化的，本章開始部分涉及總體控制對策。其次的部分論及氣化爐控制，包括負荷控制，氣體組分控制和壓力控制在內。最后部分涉及煤燒嘴的控制以及其他的控制回路。安全保護主要包括氣化爐緊急停車系統(tǒng)（33UZ0001），氣化爐氧供應停車系統(tǒng)（33UZ0002/0003），渣池安全系統(tǒng)（33UZ-0004），開工燒嘴的燃料和氧供應系統(tǒng)（33UZ0005），氣化爐邏輯吹掃控制程序。（33UZ0010），煤燒嘴的氧和煤供應系統(tǒng)（33UZ0011）。順控程序描述了開車停車活動。這些包括點火燒嘴，開車燒嘴，氧分配系統(tǒng)，煤燒嘴開車停車，蒸汽加入程序以及氣

31、化爐吹掃程序。測試主要有試漏和順序/跳車系統(tǒng)的測試。3.2 工藝控制3.2.1 與空分裝置的一體化空分裝置的生產氧氣的速率受到自身特性的影響，一般來說，其產氣變化速率不大于3%，所以空分裝置的特性決定整個系統(tǒng)合成氣產氣的變化速率。在正常操作條件下氣化爐氧流量的負荷控制器決定了自空分裝置的氧氣生產量。氣態(tài)氧緩沖罐的壓力控制器應控制壓力在0.060.1MPag狹窄范圍內變化，這可控制氧氣生產需求平衡過程中的壓力的波動。如果有l(wèi)臺燒嘴跳閘，壓力會升高，但在短期內進行部分氧氣的釋放。啟動燒嘴時，氧氣需求量會上升。在點火之前，可排放掉一定流量的氧氣，點火之后，控制氧氣的排放以適應燒嘴的氧氣需求。如果氧純

32、度下降，氣化爐將要求更大的質量流量，它會引起緩沖罐的壓力降低。氧純度的重大偏離可在氣化爐中處理，但空分裝置的恢復有一定時間的滯后。為確保氣化爐有一個足夠的正壓差，壓力設定點需要預先設定好，其值可在調試和生產過程中進行校核修正。緩沖罐壓力控制系統(tǒng)要滿足氧氣的供需平衡，同時在事故工況時要快速響應。3.2.2 負荷控制(33HC3300)1） 氣體產量控制模式：在該模式下，氣化爐的合成氣產量是主要的變量，合成氣產量的大小由供煤燒嘴的氧氣流量計算得出，去煤燒嘴的氧氣也決定著空分裝置需要提供的氧氣流量。氣體產量的控制會使所有系統(tǒng)平穩(wěn)運行，各個控制系統(tǒng)是通過動態(tài)耦合方式來快速響應的。這種模式還可向更高級別

33、擴展，氧氣的大小作為后續(xù)裝置對合成氣需求的函數，以最大容許的變化速度設定氣化爐的負荷。2） 合成氣需求量的控制模式：在該模式下，去下游裝置管道中合成氣的流量或壓力控制濕法洗滌部分的下游控制閥，而洗滌工段的壓力反過來控制氣化爐負荷。而且，氣化爐負荷受下游裝置產品需求前饋信號的控制。與氣體產量模式一樣，該控制模式要求下游裝置、氣化爐和ASU之間設立一定的自動匹配關系。氣化爐的合成氣的氣量在本模式下不是恒定的，會出現一定的波動。3） 低負荷脫扣（負荷限制）：設計低負荷脫扣保護，當發(fā)生異常事件時自動降低氣化爐負荷，用戶或者設備的負荷降低要求可以根據需要加入到脫扣保護中。在下列情況下會發(fā)生減負荷脫扣：任

34、一給煤罐出現低粉煤料位，負荷減到60%一個燒嘴跳車，負荷減到90%二個燒嘴跳車，負荷減到60%如果故障消除，操作人員可通過復位開關恢復正常運行。4） 開車：開車時，氣化爐切換到氣體產量控制模式。當氣化爐的生產和下游設備趨于平衡時，可以切換到負荷跟蹤控制模式。開車期間負荷受氣化爐或各燒嘴負荷曲線控制（氧氣流量作為氣化爐壓力的函數），操作人員決定什么時候由燒嘴控制模式切換到氣化爐負荷控制模式（通常是在四個燒嘴開起來之后），切換通過設置切換開關（如HS-1）實現。從這一時點開始，如果設定值在允許操作范圍內，氣化爐負荷控制器33HC-3300將開始控制。該控制器配備變速限制器,使負荷沿一定梯度變化（增

35、大負荷時比降低負荷時的梯度?。．敳僮魅藛T重新調整設定點后，氣化爐按新設定點操作運行?？辗謫卧ˋSU）必須隨需氧量的變化而變化，如果空分單元（ASU）不能跟上需氧量變化，會打亂氣化爐的負荷增加斜率，所以氣化爐負荷信號和氧氣產量信號應互為參考比較。在開車/停車（和脫扣）期間氣化單元的需氧量發(fā)生“瞬時”變化，要求供氧總管壓力漂移不超過2bar，這樣對空分/氣化的氧氣系統(tǒng)提出了更嚴格的控制要求。5） 斜波發(fā)生器改變負荷：在氣體產量控制模式下，本模塊沿著固定的梯度改變負荷的設定點，（升負荷和降負荷的梯度是不同的），當操作人員重新調整設定點時，氣化爐將平穩(wěn)地移到新的設定點，空分必須滿足對氧需求的變化，

36、如果空分不能迅速適應這一變化，氣化爐的上升斜波應該被中止。因此，氣化爐負荷和氧氣產量的信號可以互為參照。6） 氣化爐的負荷調節(jié)范圍及負荷調節(jié)速率：氣化爐的負荷調節(jié)范圍：50%120%負荷調節(jié)速率：在5%/min的范圍變化3.2.3 氣體組分控制（33QC-3300）氣體的組分受兩種因素影響，氧/煤比和氧/蒸汽比，后者由操作人員設定，且正常情況下四個燒嘴都是同樣的：氧/煤比可以以下四種方式控制：通過CO2分析儀控制器自動控制氧煤比。通過CH4分析儀控制器自動控制氧煤比。當分析儀發(fā)生故障時，手動調整氧煤比。自動地設定氧煤比值，這只應用于開車階段。通常四個燒嘴氧/煤比調節(jié)信號是相同的,但也可對單個燒

37、嘴進行微調。1） CO2（或CH4）濃度控制：通常是通過CO2（CH4與CO2控制相同）調節(jié)器來達到所期望的氧碳比，CO2的給定值有兩種方式設定。第一種采用預設程序設定，即在“CO2含量-負荷（O2流量）”曲線基礎上，同時滿足最大和最小限值條件下給出設定點。第二種由操作人員直接輸入設定。控制器在“串級控制”狀態(tài)下，采用預設程序的設定點，這時CO2濃度不是固定值，是氣化爐負荷（根據煤種）的函數。當控制器處于自動狀態(tài)時，采用人工輸入的CO2設定值。煤的特性可通過相應的試驗給出，但要在最初開車或引入新煤種時進行修正。對于運行過程中出現的偏移，操作人員可以通過K-1的輸入值來調整CO2/負荷曲線。對于

38、低質煤用CH4而不是用CO2來控制。CH4控制也可當CO2分析/控制器出現故障時使用。2） 開車期間氣體成分控制：開車期間，在分析儀有典型結果之前，CO2控制器并不使用，因而不能自動控制氧/碳比。氧/碳比的值作為開車過程（例如燒嘴總負荷）的函數計算結果輸入到控制中，操作人員也可通過K-3調整該值，當所有調節(jié)都失效或者故障時，可直接手動設定O/C值。當出現有效的CO2值后，操作人員將HS-2W換到HC-1,HC-1切到“自動”（auto）,設置CO歿定點，經過一段時間調整，最終將HC-1切到“申級控制"（cascade）模式，使用“CO加線控制”方式。3.2.4 氣化爐壓力控制（36P

39、C-0002）1） 正常操作時，調節(jié)閥（36PV0004）的壓力控制：在所有的操作模式中，氣化爐的壓力取決于下游濕洗工段壓力，它直接由合成氣出口閥和整個系統(tǒng)壓降控制，因此氣化爐的自身壓力不是直接被控制的，在氣體產量控制模式時，此閥直接由36PRCSA0004的設定值進行調節(jié)。2） 正常操作時，火炬閥（36PV0003）的壓力控制：當去下游的合成氣切斷閥（36XV0008）打開且36PV0004處于自動控制時，壓力控制器36PRCSA0003獲得一個2barW偏差，關15火炬閥（36PV0003）。正常情況下，該火炬閥也是壓力波動較大時的保護手段。3） 開、停車模式下,火炬閥的壓力控制（36PC

40、0003）：在開、停車模式下，氣化爐和下游裝置間的隔離閥和控制閥是關閉的,氣化爐內的壓力由火炬閥間接控制，在氣化爐升壓期間，壓力控制器的設定點受氣化爐內實際壓力影響，壓力以一個預定的速率上升，同時煤燒嘴也相繼投入運行，當壓力達到正常操作壓力時，操作人員通過切換開關把開車模式切換的正常模式，設定點就自動固定了。操作人員也可以通過切換到手動模式，來控制氣化爐在較低壓力下工作。4） 氣化爐的吹掃時，火炬閥的壓力控制（36PC0003）：火炬閥可以用來控制氣化爐跳車后N2/CO2氣的吹掃。當氣化爐跳車后，氣化爐必須用N2/CO2氣反復進行加壓和降壓吹掃（程序33KS0010）。調整壓力設定值，使氣化爐

41、的吹掃效果最佳，使N2/CO2氣的消耗、噪音生成、快速開車和重新開車等方面得到優(yōu)化。設定點的給定值根據不同的操作階段來設置。3.2.5 煤燒嘴控制（1-4#煤燒嘴）：此部分的描述針對的是1燒嘴，通常，四個燒嘴的控制是一樣的。燒嘴由氣化爐的負荷（33HC3300）和氧/碳比（33QC3300）控制系統(tǒng)進行控制。四個燒嘴負荷平衡分布，粉煤與氧氣加入蒸汽發(fā)生部分燃燒，這一過程經過嚴格控制。氧碳比波動必須維持在2%的范圍內，以保證適當的氣化爐操作溫度，這對氣化爐內融渣的粘性控制非常關鍵，氣化爐操作溫度合適時，膜式水冷壁上形成一層渣層，該渣層對下面的金屬/耐火層起保護作用。渣層的厚度保持穩(wěn)定平衡，熔渣就

42、順著氣化爐膜壁流入渣池。如果溫度升得太快，熔渣粘度就會下降，保護層也會因此而變薄，反之亦然。該保護過程本身也耗熱，因此，允許系統(tǒng)在一段時間內發(fā)生適度的O/C比失調，可以在這段時間根據氣體成分曲線來校正氧碳比。粉煤流量的控制是質量流量的控制，沒有煤質功能的控制，如灰分等。給料倉送出煤粉由N2/CO2驅動，N2/CO2沿給煤管路噴入，幫助流化的煤進入燒嘴，并控制煤懸浮速度。在開車和停車時，粉煤可以循環(huán)到煤粉儲倉（V3201A），向返回給煤系統(tǒng)的循環(huán)管注入N2/CO2,N2/CO2為壓力控制，確保在此期間燒嘴上游管道壓力高于氣化爐壓力。通過成分控制器（33QC-3300），氧氣流量可設定煤的流量,并

43、根據溫度和壓力進行校正。同時，氧氣流量和H2O/O2比控制器一起可控制蒸汽流量。1） 粉煤流量控制（33FIC0101）：煤的質量流量由煤的懸浮流速和煤的懸浮密度計算得出，后者由輻射測量并參考N2/CO2氣輸送密度測出。流量控制器作用到控制閥33FV-0101上，控制器的設定點來源氧氣控制系統(tǒng)，方法是選擇兩個信號中的高者：O2設定點或O2流量。這樣，當減負荷時煤流量就會隨氧流量的變化而變化，避免氣化爐內溫度的較大的波動。氧/碳比由成分（CO2或CH4）控制器控制。各煤燒嘴的氧/碳比可通過輸入一個可變系數分別調節(jié)。煤燒嘴啟動前,粉煤的流量控制器設定在預定值,是氣化爐壓力的函數。2） 懸浮煤的速度

44、控制（33FIC0102）：煤懸浮速度由速度控制器33SIC-0101（主）和N2/CO2氣流量控制器33FIC-0102（從）用級調節(jié)，從屬控制器33FIC-0102必須能在較寬的N2/CO2差壓范圍運行，因為氣化爐壓力在開車壓力和正常操作壓力之間變化，而N2/CO2氣壓力和流量是穩(wěn)定的。速度控制器設定點作為負荷的函數，用這種方法可減小高負荷時對設備的磨損，確保低負荷時維持最小送煤速度。3） 氧流量控制（33FC0103）：氧流量通過主/副控制器控制，主控制器是氣化爐的負荷控制（33HC3300），副控制器是氧流量控制器（33FC-0103）。在開車過程中氧流量必須很快建立，先根據氣化爐壓力

45、，手動將閥門打開到一定開度，然后打開下游的截止閥。幾秒鐘后建立流量控制，幾分鐘后建立串級控制，原則上負荷會均勻地向四個燒嘴分配，但可以對單個燒嘴進行微調（調節(jié)范圍根據壓力在允許最大/最小負荷限值之間）。如果一個（或幾個）燒嘴切換到手動負荷控制，這個燒嘴未使用的氧氣會均勻分配到其它仍在自動控制模式的燒嘴上。4） 蒸汽流量控制（33FC0104）：蒸汽流量是主/副比例控制，主控制器是氧氣流量控制器，從控制器是蒸汽流量控制器。比例控制對所有燒嘴都是一樣的，不過可將某一燒嘴蒸汽流量控制閥切換到手動進行微調。3.2.6 氣化爐減溫水控制氣化爐膛內產生的1400左右的高溫煤氣在爐膛上部被噴入的減溫水激冷至

46、800左右，用來固化和冷卻融態(tài)的灰渣，生成非粘性的飛灰顆粒，使得固化的飛灰進入氣化爐傳導段后不能聚集而減小煤氣通道。減溫水的控制采取保持水壓分段投入，減溫水的壓力保持不變，通過噴嘴投入的多少來控制噴水量。氣化爐啟動時減溫水噴嘴不噴水，用高壓N2/CO2H呆護噴嘴；當氣化爐溫度33TI-0053A/B/C到達設定值時依次投入4組（每組為2只對稱布置）噴嘴，滿負荷時4組噴嘴全部投入。詳細過程見33US0050及33KS0050。1） 33LICA0065氣化爐減溫水緩沖罐液位控制：本控制回路調節(jié)減溫水緩沖罐的液位，通過調節(jié)閥33FV-0050控制液位在正常范圍內。2） 33US0050/33KS-

47、0050氣化爐減溫水噴嘴自動投入：當氣化爐上部合成氣溫度33TI-0053A/B/C超過高限值850時投入第一組噴嘴A-3310A和A-3310E;當溫度再次達到高限值850c時投入第二組噴嘴A-3310c和A-3310G,以此類推投入第三組噴嘴A-3310B和A-3310F和第四組噴嘴A-3310D和A-3310H,此時減溫水噴嘴全部投入。反之，當氣化爐上部合成氣溫度33TI-0053A/B/c小于低限值650時，依次關閉一組減溫水噴嘴直至四組全部退出。3.2.7 其它的控制和開關功能1) 33LIc0040/33FFYc-0146：這是一個標準的汽包水位的三沖量控制，即根據汽包液位（33L

48、Ic0040）、鍋爐補水的流量、蒸汽產量（33FIR0050）來控制鍋爐給水流量（33FFYc0146）。另外,如果汽包水位超過一定值時33LV0040和33XV0042將打開排放多余的水，在氣化爐的預熱過程中，這種操作始終處于運行狀態(tài)。2) 33PIcA-0040：這是氣化爐中壓蒸汽壓力控制器，通常用它調節(jié)蒸汽送出管上的控制閥33PV-0040A開車期間它控制放空管上的閥門33PV-0040R本控制器設定點在開車期間會自動上升到期望的操作值，此時必須控制壓力上升速度，以滿足汽包加熱速度設計限值（應力）和蒸汽送出管出口設計限值。3) 33FIc0040：這是一個蒸汽流量控制回路，用于預熱過程。

49、根據情況，確定是否在汽包和供汽之間差壓(預熱蒸汽流量)過低時設定自動停車以及關斷33XV-0041,截止閥33XV-0041也可根據需要用手動操作閥取代。4) 33TIRCA0002：該控制回路調節(jié)通過氧氣預熱器E-3301的中壓蒸汽的流量，因此調節(jié)供氧溫度，設定溫度是180。5) 33PC0011A/B,V3306的壓力控制：V-3306保持操作壓力是通過33Po0011A/B加減N2進行，即用A控制器加氮，B控制器排放多余的N2/CO2(設定值比A控制器高1bar)06) 33TC0007調和水溫度控制：調和水溫度通過蒸汽預熱器E-3308恒定保持在210，調和水的溫度控制是通過33TC0

50、007調整冷凝液的排放來實現的。7) 給V3306充水邏輯33US0004：V3306補水是通過開、關閥門33XV-0009進行，在33LSL-0002液位低時開，在33LSH-0002液位高時關。8) 33US0030調和水循環(huán)泵的自動起停：當總循環(huán)水量低于所設定值時，備用泵P-3303A或B就會通過33FISLL-0001自動啟動。同樣，當某個運行的泵無運行信號時(33GSO-0014A或B)也會自動啟動備泵。這些都由泵的邏輯33US0030進行控制。9) 33US0040氣化爐中壓循環(huán)泵的自動起停：當總循環(huán)水量低于所設定流量時，備用泵(P-3301A,P-3301B,P-3301c有兩臺

51、泵在運行)將會通過33FISLL0141A自動啟動。同樣在當某臺泵無運行信號(33GSO-0011A/B/C)時也會自動啟動。這些都由泵的33US-0040來處理。3.3 安全保護工藝主要的安全控制由DC系統(tǒng)執(zhí)行(USJ號),一些關鍵信號要通過安全事故邏輯執(zhí)行(UZJ號)這些是(1)氣化爐緊急停車系統(tǒng)(33UZ-0001)(2)氣化爐氧供應停車系統(tǒng)(33UZ-0002/0003)(3)渣池安全系統(tǒng)(33UZ-0004),在某種程度上它會影響氣化爐操作。(4)開工燒嘴的燃料和氧供應系統(tǒng)(33UZ-0005)(5)氣化爐邏輯吹掃控制程序(33UZ-0010)(6)煤燒嘴的氧和煤供應系統(tǒng)(33UZ-

52、0011)這些系統(tǒng)所有的輸入信號和必要的閥門操作由安全事故邏輯進行監(jiān)控和控制。一些次重要的閥門的操作也由安全事故邏輯程序啟動，但由DCS執(zhí)行。這些在下表中作了總結，一些邏輯實際上會更復雜，例如，在邏輯中允許開/停某個具體的設備。功目匕及編P輸入信號輸出信號33UZ-0001/US-0001氣化爐安全保護33FZLL-010533FZLL-020533FZLL-030533FZLL-040533LZLLL-000233PZHHH-006833PZHH-006533GZLL-000633TZHH-002633TZHH-002733TZHH-002833TZHH-002933TZHH-003033T

53、ZHH-003133TZHH-003233LZLL-004033FZLL-014133TZHHH-005333TZHH-005433TZHH-0055通過ESD跳車如下設備：煤燒嘴開車燒嘴點火燒嘴氧氣系統(tǒng)復置：-氣化爐吹掃信號II通過DCS起動：氣化爐吹掃程序氧系統(tǒng)停車程序煤燒嘴停車程序開工燒嘴停車程序點火燒嘴停車程序如果燒嘴沒有停車復置：33QC-330036PC-0002另外，-氣化爐準備信號1也被一些別的函數引用。氣化爐少于兩臺循環(huán)泉在運行穩(wěn)定的高壓N2/CO2壓力太低33UZ-000233UZ-000333UZ-000436UZ-0001氣化爐沒有在吹掃狀態(tài)并且開工燒嘴或煤燒嘴沒有在運行狀態(tài)33HZ-3300（緊急停車開關）33LZLLL-006533UZ-0002/US-0002煤燒嘴氧氣系統(tǒng)的安全保護33UZ-000133PdZLL-0007通過ESD跳車：煤燒嘴33UZ-0001通過DCS關閉：33XV-000433XV-000533TV-000233XV-000133XV-0002通過DCS打開：33XV-011833XV-012833XV-013833XV-0148如果開工燒嘴沒有在運行狀態(tài)，則啟動氧系統(tǒng)停車程序33UZ-0003/US-000333UZ-0001通過ESD跳車：33UZ-0001。開工燒嘴氧氣系統(tǒng)33PZL-0