连续气化合成氨项目气化与合成气洗涤单元1700生产操作培训教材(编辑修改稿)

连续气化合成氨项目气化与合成气洗涤单元1700生产操作培训教材(编辑修改稿)内容摘要：

； （ 2） 气化炉循环锅炉给水系统的充液和循环； （ 3） 粉 煤烧嘴 冷却 水系统的充液和启运 ； （ 4） 1800单元水系统大循环的建立； （ 5） 气化炉蒸汽 /水系统的预热。 总的开车过程与前述 “ 正常开车 ” 基本相同。 三、 主要工艺控制与正常操作调整 正确调节气化系统的操作条件是非常关键的，同时也是很难描述准确的。 这是由于工艺特性以及在实际操作中煤自身性质（有机物和矿物质的组成）总是会变化而造成的。 “ 最佳 ” 气化条件是由以下各个条件取折衷： a、 合适的转化率（渣中 C含量和 “ 细渣 ” 量是最好的指示）； b、 炉渣具有合适的流动性（流动太慢造成渣结块，而流动太快不能形成渣保护层 ）； c、 合成气的质量（主要是 CO2或 CH4含量）； d、 气化炉膜式水冷壁的热负荷； e、 氧气和蒸汽的消耗量（ 直接与 3和 4相关）。 检查气化系统的正常性能要求在控制室执行下列操作： （ 1） 检查正常的气化条件（下述有关参数），如需要则通过比率控制器调整。 （ 2） 检查 粉 煤烧嘴包括 冷却 水系统的正常 运行。 （ 3） 检查气化炉蒸汽系统的正常 运行。 （ 4） 检查 合成气洗涤 系统的正常 运行。 控制室外的检查活动： （ 1） 至少每班作一次“煤渣的外观”检查； （与控制室 “ 气化条件检查 ” 直接有关）。 （ 2） 每周做二次水蒸汽系统的电导率和 pH值的测量检查； （ 3） 每月都要检查 循环锅炉给水和 烧嘴冷却水的水质（取样点：SC1700/01）； （ 4） 每次停车之后和每月都要检查 /调节各种流量调节仪表的吹扫。 （ 5） 仪表吹扫系统。 负荷控制（ 17HC1700） 负荷控制推荐采用合成气产量控制模式。 在此模式中气化炉的合成气产量是主导变量，根据 粉 煤烧嘴的 氧气 流量设定此变量，合成气的产量在原理上就可得出。 合成气产量的控制将使所有的系统平稳运行。 通常在 粉 煤烧嘴启动之后（即负荷达 50％），通过 HS1（气 化 炉负荷控制屏）完成从 粉煤 烧嘴 控制 转到气化炉负荷控制（操作员动作）。 至此气化炉负荷控制器 17HC1700 取代 粉煤 烧嘴进行控制，如果它的设定值处 于允许运行范围之间的话，该控制器装备有变化限制器的比率，使负荷跟踪一个固定的变化率（增加负荷的变化率比减少负荷的小）。 操作者调整设定值时，气化炉将平稳地移到它的新工作点。 在开车期间不是由负荷斜坡发生器给出负荷，而是由一个预编程的 粉煤 烧嘴或气化炉负荷曲线给出，二者都把氧气流量设为气化炉压力的函数，即气化炉压力为主导变量。 O2/C比的控制 （ 1） 控制 O2/C 比一般有四种方法，即： 由 CO2分析仪 /控制器进行比率的自动控制； 由 CH4 分析仪 /控制器进行比率的自动控制； 比率的手动调整，例如当合成气分析仪 故障时； 自动设定比率值，这在开车阶段适用。 （ 2） 比率控制信号通常对于 3个 粉煤管线 是相等的。 （ 3） 正常运行：较理想的是采用间接的调节方法 ―― 通过合成气 CO2含量来调节，即通过调节到理想的 CO2含量（ “CO 2 含量与负荷 ：O2 流量 ” 曲线预编程的设定点），或手动调节所要求的合成气 CO2 含量，或应用 K1 功能来调整 O2/C比。 HTL 较理想的是采用间接的调节方法 ―― 通过合成气 CH4 含量来调节， （ 4） 在开车期间， 或 者 严重失调期间 ( 通常只有在 CO2和 CH4两 个分析仪均失效时 ) “ 直接地 ” 调 整 O2/C 比。 在前一情况立即将 HS2 转到 “ O 2/C 控制 ” 和利用 K3 进行调整；或最终采用（ HTL） 将 HC3 转入手动并直接输入所要求的 O2/C 值，这些 “ 直接 ” 设定点的有些预设定值可以在 “ 开车表 ” 中找到。 （ 5） O2/C比增大将较快表现为： ① 合成气中 CO 含量 上升 ； ② 气化炉膜式水冷壁产生更多的蒸汽 (由于气化温度增高 )； ③ 合成气中 CH4（ HTL较典型） 含量 下降。 （ 6） 在稍许延迟后将表现为： ① 气化温度增高； ② 更光亮的炉渣 ( 带有 “ 丝状物 ”)。 （ 7） O2/C比下降将表现为相反的作用。 （ 8） 注： DCS 显示屏中所显示的计算温度不能用于控制（仅供参考），因为在条件变化期间（特别是负荷变化期间 ），测得的蒸汽流量和温度反应不够快而造成不正确值出现。 在稳定运行期间，计算值和实际值相差约 25 ℃ ，这是可以接受的。 H2O/O2比的控制 （ 1） 正常运行期间一般不要改变 H2O/O2 比，除非确实需要。 改变 H2O/O2比的主要原因： ① 煤种改变； ② 低负荷下运行时间过长（进行优化）。 ③ 高 “ 细渣 ” 生成量 (与煤种有关的现象，这非常难以预见。 采用高的 H2O/O2 和 O2/C 比会有正面的影响，即在较低的总效率和较高的合成气 CO2 浓度下运行 )。 （ 2） 增大 H2O/O2比 ( 通过 17HC0020 ) 而未调整 O2/C 比或要求的 CO2设定点将很快导致以下结果： ① 气化炉膜式水冷壁产生较少的蒸汽（由于较低的气化温度－蒸汽气化需要能量 )； ② 合成气中的 CH4含量增大； ③ 合成气中高的 H2/CO 比例； ④ 可能的（但不是始终）碳转化率减少和 “ 细渣 ” 生成增加。 ⑤ 当然， H2O/O2比的下降将带来相反的作用。 助熔剂的添加 （ HTL设计无 助熔剂 的添加 ，供学习用） 许多种类的煤需要加入助熔剂（一般是石灰石），以改变熔渣性能，使煤的灰熔点低于 1450℃ 或更低 (对应于 1550～ 1650℃ 的气化温度 )，从而保证正常的渣流动性。 在对某种类煤进行气化之前， 技术部门必须确定要采用的助熔剂添加量。 Shell 公司绘有三角相图供操作者查阅。 要认识到 “ 过助熔 ” ，亦即加入过量助熔剂，会造成炉渣粘度上升 ( 程序不预示 )。 因此，对煤灰熔点数据进行检查是必要的，过多助熔剂比助熔剂不足更糟。 渣的 ” 外观 ” （ 1） 影响渣 ” 外观 ” 的因素很难描述，应根据实际中气化煤 的操作经验获得： ” 针状或丝状 ” 显示渣流动性太高（气化温度偏高或助熔剂量偏多）； “ 小块状 ” 显示 “ （潜在的）结块现象 ”。 大多数情况下（并非总是如此）渣的流动性太差（气化温度偏低或助熔剂偏少）。 “ 粉末状 ” 或 “ 很湿 ” 的炉渣：太多细料，即对于该类型所气化的煤种（有机组成）、气化温度太低。 （ 2） 通过严格控制气化温度（ HTL 通过 CH4调节， shell 通过CO2控制调节的 O2/C 比控制），添加适量的助熔剂，以保证排渣顺畅。 气化炉出口温度 气化炉出口温度应保持稳定（偏差在 25℃ 以内），一般自动达到。 否则按如下方 法调整： （ 1） 通过 K1值校正，达到 “ 负荷修正的理想 CO2值 ” ； （ 2） 如无效，则调节 “ 理想的 CO2值设定点 ” ； （ 3） 如仍无效，则切换到 “O 2/C控制 ” 设定点的 K3值校正； （ 4） 如还无效，则切换到 O2/C 比的直接设定 （ HTL 典型 修正的理想 CH4值）。 合成气的成分 合成气的成分主要通过控制 CO2来达到。 通常 CO2 为输入值， CH4 (与煤种有关 ) 用于判断运行条件的正确性， (CH4一般控制在 30 ～150 ppmv内较好 )。 其他值与气化炉运行无关，仅与下游装置运行有关。 气化炉的压力控制（ 17PC0013） 正常操作，出口阀的压力控制（ 17PC0013） 在所有操作模式中，气化炉中的压力是由压力调节阀和流程的压降确定。 气化炉本身并不直接控制压力。 当在气体产量控制方式下操作时，这个阀由 17PIC0004的设定点直接控制。 正常操作，火炬阀的压力控制（ 17PIC0013） 由压力控制器 17PIC0013 的动作关闭火炬阀，当合成气通下游装置管线的控制阀 17PV0004打开，且 17PV0013 处于自动控制时，压力控制器在 HS7开关作用下得到 关闭火炬阀（这也将把该控制器的设定点切换到其正常途径，即 HS6向着 37 巴（表压）； HC1切换到自动； HS3朝向“最大值 /最小值限位器”）。 因此，火炬阀将起到保护作用，防止出现太强或太快的压力偏移，在正常操作期间防止合成气洗涤塔上的机械安全阀起跳。 开车方式或停车方式，火炬阀的压力控制（ 17PIC0013） 在开车方式 /停车方式时，气化炉和下游装置间的控制阀都是关闭的，气化炉中的压力是直接通过火炬阀 17PV0013 控制的。 气化炉压力上升期间，这个压力控制器的设定点是由实际压力推动的（ HS3向着 HS2 方向； HS2 向着“最小值选择器”方向）。 在粉煤烧嘴投入运行的同时，这会使气化炉按一个预定的速率升压。 当达到正常操作压力时，设定点通过 HS6 的开关作用自动固定。 但是操作员可以通过把 HC1切换到手动来决定气化炉在较低的压力下操作。 气化炉的吹扫，火炬阀的压力控制（ 17PIC0013） 跳车后火炬阀可用于气化炉的氮气吹扫。 当气化炉跳车时，它必须通过反复的升压和降压（程序 17KS0010）作氮气吹扫。 通过仔细的调节压力设定点（和时间），可在氮气的消耗量、噪声的发生、允许的空速和加快开车或再开车进程等 诸方面优化“气化炉的吹扫”。 按照气化炉的操作期不同的要求，切换设定点的变化速度。 于此操作期间， HS3设向 HS2， HS2 设向 HS1。 HS1 则由吹扫程序 17KS0010操作。 1粉煤烧嘴的控制 本节主要讨论粉煤烧嘴的控制（在开车章节中讨论开工烧嘴），并且指的是一般方式下的安全保护控制和顺序控制，因为这些功能是密切相关的。 仪表系统方面，控制器于工艺变量之间有许多的相互影响，顺序控制及逻辑与这些工艺变量随变，部分安全保护必须按故障安全的方式执行。 粉煤烧嘴由气化炉负荷（ 17HC1700）控制系统 和 O2/C 比（ 17QC1700）控制系统控制。 在加入水蒸汽的情况下，必须非常准确地控制煤粉和氧气的部分燃烧。 O2/C 比必须保持在 12%误差范围内，来确保气化炉中有正确的温度。 这对熔化的煤渣的粘度是很重要的。 当气化炉的操作温度正确时，煤渣层将在炉壁上形成一层膜。 这层膜保护了下面的金属 /耐火材料。 达到平衡时，熔化的煤渣顺着壁流下。 如果温度升得快了，熔化的煤渣粘度非常低，因此保护层就达不到厚度要求，反之亦然。 煤渣熔化时吸收热量，这样就可以允许 O2/C比的中等程度偏离，因为使控制系统在气体组成分析的基础上来 校正O2/C 比需要一段时间。 粉煤烧嘴的负荷范围从气化炉开车时低压力下的最小负荷（粉煤烧嘴点火压力下的最大负荷），到正常操作条件下要求的操作生产能力。 煤粉的流量是在质量流量的基础上控制的。 没有对灰分含量之类的煤的性质作任何校正（由 O2/C 比控制器对此作间接校正）。 用氮气/CO2从粉煤给料罐输送煤粉。 注入煤粉输送管道的氮气帮助流化的煤粉流入烧嘴，并控制煤粉悬浮速度。 当粉煤烧嘴开车 /停车时，煤粉可以循环回到煤粉进料系统的粉煤贮罐 V1601。 加入的氮气量由压力控制，使得在操作期间粉煤烧嘴前面管线中的压力高于 气化炉的压力。 氧气流量测量值通过比率控制器（ 17QC1700）设定煤粉流量，经过校正来控制气化炉的温度和压力。 这个信号和水 /氧气比控制器一起也设定水蒸汽流量。 1煤粉流量控制器（ 17FC0X01） 根据煤粉悬浮物速度和煤粉悬浮物密度可以计算煤粉的质量流量。 煤粉悬浮物密度是在考虑到输送的氮气密度下测得的。 流量控制器作用于控制阀 17FV0X01 上。 氧气控制系统通过选择二个信号（氧气设定点或氧气流量）中高点来确定该控制器的设定点。 在这种方式下，当降低负荷时，煤粉的流量能更快地跟随氧气流量，因此，避免 了温度偏离。 比率（ lambda）是由主成分控制器（二氧化碳或者甲烷）调节的。 粉煤烧嘴可以通过 HC2（ K输入）调节该比率。 粉煤烧嘴开车前，煤粉流量控制器设定在预定的值上（开车位置时的 HS1），这个值是气化炉压力的函数。 1粉煤悬浮速度控制（ 17FC0X02） 煤粉悬浮速度是由速度控制器（主控制器） 17SIC0X01 和氮气流量控制器 17FIC0X02（从控制器）串级控制的。 从控制器必须能在很大的氮气差压变化范围下操作，因为开车和正常操作时气化炉的压力变化很大，而氮气的压力是固定的。 速度控制器 的设定点是负荷的函数。 这种方式在高负荷时把设备的磨损降至最小，而在低负荷时能保证煤粉输送和形成要求的流动状态所需要的最低速度。 1氧气流量控制（ 17FC0103） 氧气流量是通过主控制 /从控制装置直接控制的。 主控制是气化炉负荷控制器（ 17HC1300），从控制是氧气流量控制器（ 1。