氣化爐燒嘴冷卻水監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化

曹寶明

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)更加注重潔凈能源的使用，例如采用煤炭液化、煤炭氣化等能源技術(shù)進(jìn)行工業(yè)生成，以滿足經(jīng)濟(jì)環(huán)保的目的，且潔凈煤炭行業(yè)成為未來(lái)煤炭行業(yè)發(fā)展方向。對(duì)現(xiàn)有的燒嘴冷卻水監(jiān)控方式進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)燒嘴冷卻水監(jiān)控的方法，將傳統(tǒng)的單臺(tái)燒嘴冷卻水監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)增加切換閥，可以實(shí)現(xiàn)多套燒嘴冷卻水CO分析儀切換使用，并綜合燒嘴冷卻水的流量計(jì)溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以提高監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。

關(guān)鍵詞：煤化工；氣化爐；燒嘴冷卻水系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2015）07019401

1燒嘴冷卻水監(jiān)控的重要意義

燒嘴冷卻水系統(tǒng)設(shè)置了一套單獨(dú)的聯(lián)鎖系統(tǒng)，在斷水或燒嘴頭部水夾套和冷卻水盤(pán)管破裂時(shí)，引起氣化爐跳車(chē)，以保工藝燒嘴（Z1301）不被損壞。燒嘴冷卻水泵（P1302）設(shè)置了自啟動(dòng)功能，當(dāng)出口壓力低于連鎖值0.7MPa時(shí)（連鎖代號(hào)PIA1312LL）則備用泵自啟動(dòng)。如果備用泵啟動(dòng)后仍不能滿足要求，并且出口壓力低于連鎖值0.4MPa時(shí)（連鎖代號(hào)PI1313LL）事故冷卻水槽（V1307）的事故閥（XV1316）打開(kāi)向燒嘴提供燒嘴冷卻水。

煤制甲醇分公司目前有三臺(tái)氣化爐，平時(shí)運(yùn)行中為兩開(kāi)一備，每臺(tái)氣化爐燒嘴都設(shè)立的冷卻水監(jiān)控連鎖裝置，當(dāng)每一個(gè)燒嘴出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)都會(huì)觸發(fā)氣化爐連鎖跳車(chē)，但隨著氣化爐運(yùn)行周期的延長(zhǎng)，各種檢測(cè)儀器，特別是在線CO分析儀器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警情況，造成操作人員對(duì)當(dāng)前燒嘴運(yùn)行情況的判斷出現(xiàn)困難，只有在綜合分析燒嘴冷卻水出入口流量，燒嘴冷卻水回水溫度及壓力這些參數(shù)才能做出判斷，而做出這些判斷需要操作者有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，目前的操作人員還達(dá)不到這種水平。

煤化技術(shù)中涉及的燒嘴的使用，大多數(shù)是根據(jù)燒嘴的使用壽命所決定，百分之六十的煤化安全事故與燒嘴的運(yùn)行情況相關(guān)，或者是直接由燒嘴引發(fā)的。燒嘴損壞后，將直接導(dǎo)致煤化技術(shù)中的氧化反應(yīng)失調(diào)，導(dǎo)致氣化爐系統(tǒng)失衡，造成氣化爐超溫或者是過(guò)氧等，因此有必要對(duì)燒嘴進(jìn)行日常的監(jiān)測(cè)與管理，做到防護(hù)的作用，避免事故的發(fā)生。

2燒嘴冷卻水監(jiān)控流程

煤制甲醇分公司的德士古氣化爐裝置運(yùn)行時(shí)由來(lái)自制漿工段料漿貯槽濃度約60%的合格料漿，由高壓料漿泵加壓，投料前經(jīng)料漿循環(huán)閥進(jìn)入料漿貯槽。投料后經(jīng)料漿切斷閥送至工藝燒嘴的內(nèi)環(huán)隙。

空分裝置送來(lái)的氧氣，在投料前打開(kāi)氧氣系列閥，經(jīng)氧氣調(diào)節(jié)閥、氧氣放空切斷閥、氧氣手動(dòng)放空閥接收至氧氣消音器放空。投料后氧氣經(jīng)氧氣調(diào)節(jié)閥，上、下游切斷閥進(jìn)入工藝燒嘴中心管及外環(huán)隙，中心氧流量由中心氧調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制。

料漿和氧氣經(jīng)工藝燒嘴充分混合霧化后進(jìn)入氣化爐，在約6.5MPa、1350℃條件下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，生成以CO和H2為有效成份的粗煤氣。粗煤氣和熔融態(tài)灰渣一起沿下降管進(jìn)入激冷室水浴，熔渣經(jīng)冷卻固化后，落入激冷室底部。洗滌過(guò)的粗煤氣從下降管和上升管的環(huán)隙上升，出激冷室經(jīng)氣液分離器分離后，激冷水經(jīng)黑水過(guò)濾器進(jìn)入激冷環(huán)，呈螺旋狀沿下降管內(nèi)壁流入激冷室。

圖1所示為氣化爐工藝燒嘴冷卻水監(jiān)控系統(tǒng)的流程圖。在1350℃的高溫下，為燒嘴的正常工作溫度，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，考慮到高溫的影響，為了較好的保護(hù)好燒嘴，因此在燒嘴上配置了冷卻水盤(pán)和夾套，這個(gè)裝置能夠保證燒嘴工作溫度的恒定，同時(shí)也考慮打破突然燒嘴損壞，操作人員能夠較好的維護(hù)好燒嘴部分，并關(guān)掉系統(tǒng)。燒嘴冷卻水槽中的水需要經(jīng)過(guò)加壓才能送至燒嘴冷卻換熱器，然后冷卻水又通過(guò)切斷閥進(jìn)入到冷卻水盤(pán)中，后又進(jìn)入到燒嘴冷卻水氣體分離器中，這樣的一個(gè)循環(huán)過(guò)程，極大的保護(hù)了燒嘴，基本能夠維持燒嘴的溫度在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)，這樣極大的延長(zhǎng)了燒嘴的使用壽命。需要注意的是，燒嘴冷卻水氣體分離器中需要通入少量的低壓氮?dú)?，該低壓氮?dú)庵饕亲鳛橐谎趸細(xì)怏w的載氣，并在回流到燒嘴冷卻水槽的過(guò)程中，并有放空管釋放到大氣中。因此可以在放空管上安裝一氧化碳監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)判斷一氧化碳的含量，來(lái)判斷燒嘴的工作狀態(tài)。

燒嘴冷卻水監(jiān)控系統(tǒng)主要由燒嘴冷卻水儲(chǔ)槽，燒嘴冷卻水泵，燒嘴冷卻水事故水槽，燒嘴冷卻水氣液分離器，燒嘴冷卻水CO檢測(cè)系統(tǒng)及配套閥門(mén)。

3監(jiān)控系統(tǒng)組成及控制方式

本控制系統(tǒng)上位機(jī)管理及監(jiān)控系統(tǒng)采用力控ForceControl V7.0來(lái)編程實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)圖需要控制的對(duì)象如下：三臺(tái)氣化爐共用一個(gè)燒嘴冷卻水儲(chǔ)罐V1306，該儲(chǔ)罐的液位，脫鹽水補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥LV1341，兩臺(tái)燒嘴冷卻水泵P1302A/B的出口壓力及啟停，XV1318及XV1319切斷閥，燒嘴冷卻水進(jìn)出口的流量、溫度計(jì)壓力，在線檢測(cè)儀表的數(shù)據(jù)采集，三臺(tái)切換閥門(mén)的動(dòng)作。所有被控制量都通過(guò)上位機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。該控制系統(tǒng)需要管理和監(jiān)控的軟件較多，所以將配置有力控組態(tài)軟件的PC作為服務(wù)器，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)重

要數(shù)據(jù)的同步實(shí)時(shí)監(jiān)控，將一個(gè)客戶端PC機(jī)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接到局域網(wǎng)，使它能與服務(wù)器進(jìn)行通信。

目前的監(jiān)控界面只能是一套氣化爐一個(gè)監(jiān)控界面，這樣的不便之處就是需要經(jīng)常切換畫(huà)面，不能對(duì)運(yùn)行中的氣化爐燒嘴同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，本方案里面考慮將三個(gè)燒嘴冷卻水的監(jiān)控畫(huà)面整合在一個(gè)界面里，這樣監(jiān)盤(pán)的工藝操作人員就能夠及時(shí)監(jiān)控并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

監(jiān)控界面設(shè)計(jì)采用三維力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl V7.0，該軟件是一個(gè)完全集成的工業(yè)控制軟件產(chǎn)品，完全兼容微軟的32/64位Windows 7及Windows Server 2008操作系統(tǒng)，通過(guò)其提供的簡(jiǎn)單易用的配置工具和強(qiáng)大的功能可針對(duì)各種規(guī)模的應(yīng)用進(jìn)行快速開(kāi)發(fā)并部署。

監(jiān)控界面按照燒嘴冷卻水流程圖進(jìn)行布置，主要有六個(gè)界面，實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面，歷史數(shù)據(jù)曲線查看界面，報(bào)表輸出，報(bào)警記錄，事件記錄，用戶管理等功能。可實(shí)時(shí)監(jiān)控所有泵和電機(jī)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，水槽液位，壓力溫度流量及在線分析小屋的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

燒嘴冷卻水系統(tǒng)的主監(jiān)控能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：操作界面上可以實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行中兩臺(tái)燒嘴冷卻水監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，還具有功能選項(xiàng)，還能通過(guò)手動(dòng)和自動(dòng)切換按鈕進(jìn)行控制。點(diǎn)擊自動(dòng)后，備用的一套將根據(jù)設(shè)置好的時(shí)間間隔定期巡回檢測(cè)；點(diǎn)擊手動(dòng)后可以按照氣路切換流程表中的閥門(mén)位置關(guān)系表進(jìn)行手動(dòng)操作，根據(jù)要求指定閥門(mén)位置，實(shí)現(xiàn)切換或者固定檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

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