连续式纯氧气化炉炭层高度测量技术优化.pdf
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1、2023 年化 工 自 动 化 及 仪 表作者简介院皇甫迎波渊1985-冤袁工程师袁从事仪表自动化技术及管理工作袁遥引用本文院皇甫迎波.连续式纯氧气化炉炭层高度测量技术优化咱J暂.化工自动化及仪表袁2023袁50渊4冤院592-594.DOI:10.20030/ki.1000鄄3932.202304029连续式纯氧气化炉炭层高度测量技术优化皇甫迎波渊安阳化学工业集团有限责任公司冤摘要针对某连续式纯氧气化炉炭层高度手动测量数据滞后袁严重影响气化炉安全运行的情况袁提出气化炉炭层高度测量改造优化方案遥 实际应用表明院 该方案实现了炭层高度的自动检测袁 测量数据在DCS 实时显示袁DCS 依据炭层高度
2、变化自动修正布料时间的功能袁而且测量数据准确可靠袁气化炉运行稳定袁降低了操作人员的劳动强度遥关键词炭层高度测量气化炉检测器DCS中图分类号TH816曰TQ056.1文献标识码B文章编号1000鄄3932渊2023冤04鄄0592鄄03安阳化学工业集团有限公司九天精细化工年产6万吨甲胺/二甲基甲酰胺渊DMF冤装置配套建设有4台直径2 800 mm的纯氧焦炭制备CO 气体发生炉袁主要由炉体尧炉底尧炉条机尧灰箱及夹套锅炉等部分构成袁 采用固定床纯氧连续气化工艺袁以纯氧和二氧化碳作为气化剂袁与焦炭在气化炉内发生氧化还原反应袁为DMF生产装置提供CO原料气遥炭层高度稳定是气化炉正常生产的重要控制指标之一
3、袁原设计炭层高度的测量方法是操作人员到气化炉顶袁手动拉动探尺测量袁并将检测数据报送控制室操作人员遥 由于气化炉数量多尧现场工作环境差尧操作人员数量不足等因素造成炭层高度测量数据反馈不及时袁手动测量人工读取数据误差大袁人工测量炭层高度的方法不能及时准确地指导操作工对气化炉进行精准调控袁时常造成炭层大幅波动袁当出现炭层升高时会引起炉膛挂疤结块无法下灰曰当炭层降低时会造成炭层吹翻引起氧含量波动等异常情况袁 严重影响DMF装置的安全稳定生产遥1工艺流程将粒度为25耀60 mm的合格焦炭由料仓定时经给料插板阀加入到小布料器袁小布料器将焦炭加入大布料器袁 由大布料器将焦炭加入到气化炉遥 从空分装置来合格的
4、O2和CO2按一定比例混合后作为气化剂从气化炉底部进入袁与焦炭进行氧化还原反应袁气化炉产生的粗煤气经旋风除尘器除去大部分灰尘后汇入煤气总管袁并经废热锅炉回收热量后袁 进入联合洗气塔进一步除尘降温袁从洗气塔顶部出来的煤气温度约45 益袁送往煤气柜遥 其主要反应如下院C+O2=CO2+394.5 kJ/mol渊1冤C+CO2=2CO-168.5 kJ/mol渊2冤C+12O2=CO+112.9 kJ/mol渊3冤反应主要按式渊1冤尧渊2冤进行袁其中式渊1冤尧渊3冤为放热氧化反应曰式渊2冤为还原反应袁是吸热还原反应遥 CO2气化剂还作为载热体袁用于调节控制燃烧层最高温度在焦炭灰熔点以下袁防止炉膛内灰
5、渣结块遥2对炉况的影响炭层高度会直接影响气化炉的运行情况遥 当气化炉的炭层升高时袁气化剂与焦炭接触时间延长袁有利于CO2还原为CO袁同时高温煤气与低温焦炭接触时间延长袁 高温煤气的显热被充分回收袁降低了焦炭消耗袁有利于降低CO生产成本曰缺点592第 50 卷第 4 期化 工 自 动 化 及 仪 表是气化炉阻力升高袁影响生产负荷袁而且当出现气化炉挂疤结块时袁基本上没有处理手段袁很容易造成停炉打疤的情况遥 当气化炉的炭层降低时袁气化剂与焦炭的接触时间短袁CO2不能被充分还原为CO袁 同时高温煤气与低温焦炭接触时间短袁高温煤气的显热不能被充分回收袁会增加焦炭消耗曰若炭层控制过低袁易造成炭层吹翻出现风
6、洞进而引起煤气中氧含量超标的情况袁火层下移时很容易烧坏炉底袁甚至出现着火事故袁严重危及生产安全遥因此袁 将炭层高度稳定控制在一定范围内袁是稳定气化炉操作袁降低消耗袁确保装置安全的重要控制指标遥3存在的问题该年产6万吨甲胺/DMF装置建设时袁气化炉炭层高度测量方法为操作人员现场手动检测袁测量装置利用动滑轮原理袁 在现场气化炉大盖开孔袁测量装置由探杆尧重锤尧支撑杆及拉绳等组成遥 支撑杆标有刻度袁操作工需到现场手动拉动探杆探测炭层高度袁之后才能将测量数据反馈给控制室内的主操袁主操人员根据所反馈的炭层高度在DCS上调整大布料器的布料时间渊布料插板阀动作时间冤来调节碳层高度遥 日常生产中袁因气化炉数量多
7、袁操作人员手动测量不及时袁人工测量误差等原因造成炭层高度变化数据反馈不及时尧不准确袁布料时间调整不及时袁时常导致炉膛内灰渣结焦尧炭层吹翻或出现风洞等影响生产的事故遥4改造方案针对存在的问题袁结合生产工艺分析袁制定以下改造方案院首先袁对原手动测量装置进行改造袁 增加由电磁阀控制的液压油缸尧 霍尔检测器尧 检测盘尧 探杆等组成的炭层自动检测装置渊图1冤袁 由操作工现场手动测量优化为主操在DCS监控上进行自动测量袁并且测量数据在DCS监控画面上实时显示遥 再由DCS根据每次测得的炭层高度与工艺设定值进行比较袁由DCS根据比较结果偏差情况自动修正布料时间袁自动精准调整大布料器插板阀的动作时间 渊即加焦
8、炭量冤袁实现布料时间的DCS精准调整袁炭层高度变化范围控制在依50 mm以内遥图1炭层高度自动测量系统结构示意图炭层高度自动测量装置工作时袁 电磁阀得电袁液压油缸自下向上移动袁在重锤重力的作用下探杆由上向下移动袁 进而链条带动检测盘转动袁直至重锤接触到炭层后检测盘停止转动遥 霍尔传感器检测到检测盘的轮齿进行计数袁通过检测到的脉冲计数进而测得炉膛空层高度遥5实施和调试停车检修期间袁 在工艺置换处理合格后袁在气化炉顶大盖上开探测孔袁其孔径不小于76 mm袁内壁光滑袁开孔要垂直遥 安装时袁首先保证自动测量装置及探杆的垂直度袁使探杆处在探测孔的中心位置袁调整自动测量装置袁使探杆为垂直状态袁把底部点焊在
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