间歇式造气炉炉况优化控制使用总结

1、间歇式造气炉炉况优化控制使用总结天脊集团高平化工有限公司 赵杰丰 黄贵平摘要 为了实现稳定连续生产, 保证气化炉的气化层稳定, 达到物料平衡和热量平衡, 结合 原先的设备和装置, 采用德隆公司的炉况优化控制技术, 包括碳层自动优化控制、 炉条转速 优化控制和百分比优化控制技术,实现了对炉况的监测、 调整。经过一段时间的运行, 对造 气炉炉况优化控制系统有了一定的认识,本文对这一过程做了简单总结。关键词 间歇式固定床造气炉、三位一体、碳层高度、炉条机、优化控制1 优化系统原理天脊中化高平化工有限公司为年产 40万吨合成氨、 60万吨尿素的化肥厂,其造气系统 使用的是 32台固定床间歇式气化炉,采

2、用河北德隆公司开发的造气炉三位一体技术,即造 气生产综合优化控制技术、 造气机电一体化自动加煤技术和造气油压系统技术, 从而实现全 自动化连续性生产。自 06年投运以来, 生产比较稳定, 发气量基本满足生产要求。 2010年, 为了降低成本, 改进工艺,实现稳定连续生产,我公司对造气一系列 16台造气炉进行优化控制改造,采用 德隆公司后期开发的炉况优化控制系统, 该系统严格意义上, 归属于造气生产综合优化控制 系统。1.1 碳层高度自动优化控制造气炉炉况的稳定, 很大程度与造气炉系统阻力有关, 碳层高度的稳定直接影响系统阻 力, 煤种不变, 碳层高度下降, 系统阻力减小, 碳层高度上升, 系统

3、阻力加大, 同样的吹风、 制气时间效果不相同, 要实现碳层高度自动优化控制, 首先要创造条件, 需要控制系统能对 碳层进行自动测量, 及时的提供调整依据,同时, 控制系统还要可以控制加煤量。 前期我们 已经采用了德隆公司的机电一体化自动加煤机装置, 此次改造过程中, 又采用了该公司的碳 层自动检测装置, 该装置结合自动加煤机的使用, 稳定了造气炉的操作, 减轻操作人员劳动 强度。碳层自动检测装置根据工艺要求设定值自动检测控制造气炉空程高度 , 检测结果以数字 形式显示在 DCS 屏幕上。 在微机上设置有自动测量和手动测量操作按钮, 以方便操作人员在 对测量结果有异议时进行验证。 在自动测量状态

4、, 造气炉每隔 3个循环对空层进行一次测量,当空层高度的实测数据与工艺要求值比较偏差过大时 (一般设置为±2.5cm , 检测系统自 动检测频率由 3个循环检测一次改为 1个循环检测一次, 直到检测结果±2.5cm 时自动恢 复原检测频率。 控制系统根据测量出的空层高度自动修正 “给料时间” , 实现碳层自动控制, 加煤量自动控制,碳层控制精度±5cm ,达到稳定碳层高度的目的。 1.2 炉条机自动优化控制我们知道, 在造气炉的操作过程中, 灰渣层的厚薄对造气炉的运行有很大的影响。 当灰 渣层过薄时,会造成下灰返炭量高, 甚至下红炭, 同时还会破坏气化层和损坏炉底

5、设备;当 灰渣层过厚时, 会造成阻力增大, 造气炉有效空间减少, 在高温情况下还会造成结疤与上部 吹翻。另外, 在造气炉操作中, 气化层的位置也很重要。 气化层位置过低可能是气化层温度过 低、炉内有风洞或者碳层过低, 无论哪种原因,都需要减慢炉条机转速;而气化层位置过高 则可能是气化层温度过高或者结疤,同时,气化层位置过高,还会造成挂壁、结疤,因此, 我们需要加快炉条机转速。为了比较稳定的控制灰渣层厚度和气化层位置, 在操作过程中, 一般采取调整炉条机转 速的方法来进行。 德隆公司的炉条机优化控制主要通过左右灰仓温度、 上下行温度以及气化 层上下移动的趋势来进行综合判断, 通过控制炉条机转速,

6、 不仅可以使气化层位置稳定, 还 可以使灰渣层始终处于一个合理的厚度,既能保护炉篦延长其使用寿命,保证其使用周期, 又能使入炉介质(蒸汽、空气均匀的分布,以稳定炉况,避免吹翻、风洞和结疤。 1.3 炉况优化:按照稳定外部条件、优化炉内运行度思路: 系统首先控制入炉蒸汽压力, 风压、碳层高度、系统阻力。从而保证了炉况稳定的外部条件。其次根据上行温度、下行温度、灰仓温度、炉底温度判别气化层状态,合理修改吹风、 上吹、下吹时间比例,达到 三 稳定两平衡:即气化层位置稳定、气化层厚度稳定、气化层温 度要稳定,吸热放热平衡、加煤与排灰平衡。图 1 碳层自动测量装置1.4相关优化参数 单炉参数设定表分常规

7、参数设定和优化参数设定两种,在炉子没有投优化时单炉运行 时间执行常规参数设定的时间, 当投入优化控制时单炉运行时间就在优化参数的基准上, 根 据炉况的变化自动调整百分比参数。造气炉优化系统投用顺序:蒸汽压力自调炭层自动控制炉条机自动控制炉况优化 控制。2 应用情况我公司在德隆公司专家的指导下,首先对 1 4#炉投用了优化控制系统,然后逐步对 5 16#炉投用,经过试运行,观察到投用优化控制的造气炉炉况非常稳定,没有吹翻,下灰 也比较好。 但在原料煤煤质发生较大变化时, 由于相关参数未及时调整, 导致炉况发生波动。 在对相关参数进行修订后,炉况逐步趋向稳定。3 出现的问题3.1 碳层自动探测装置

8、在使用过程中, 会出现检测不到位就提前结束测量或者检测结果不准确的情况, 需要操 作工及时发现问题并处理,以保证优化系统的正常运行。3.2 炉条机转速的控制在出现淹炉的情况时, 由于下行温度急剧下降, 优化控制系统会使炉条机转速减慢, 从 而导致在其他条件未发生变化的情况下,炉况发生变化,不利于炉况的稳定。3.3 优化控制参数的设定问题。在投入优化控制时, 首先要稳定外围的相关数据, 比如煤质、 蒸汽压力等, 只有稳定了 这些相关数据, 优化系统才能够更准确的调整优化参数, 使炉况达到最佳运行状态。 而一旦 外界参数发生改变,需及时修正优化控制参数,以保证炉况的稳定。3.4 人员培训优化控制系

9、统操作人员必须加强培训学习, 充分掌握优化控制系统的各个环节以及其工 作原理, 方可以发挥优化控制系统的效用, 由于员工在投用初期对优化控制系统不熟悉, 导 致优化系统的运行无法稳定、持续,给生产带来了一定的影响。3.5 造气炉负荷的问题由于该控制系统的核心为稳定炉况, 所以在单炉负荷上就不会很高, 通过比较, 虽然投 用该系统的造气炉运行稳定, 但在合成氨系统高负荷时, 会导致气量紧张, 而如果加大负荷, 由于相关控制参数波动较大, 控制上容易出现偏差, 此时, 就需要造气炉操作人员精心操作, 加强对炉况的监控,对出现的问题及时调整,避免炉况恶化。4 小结德隆公司的炉况优化控制系统是根据上行

10、温度、 下行温度、 左右灰仓温度等参数进行综 合判断,这些相关数据和蒸汽压力、蒸汽温度、炭层高度、渣层厚度都有很大的关系,所以 在投入优化控制时, 首先要稳定外围的相关数据, 只有稳定了这些相关数据优化系统才能够 更准确的调整优化参数,使炉况达到最佳运行状态。通过投用优化控制系统, 总体而言, 该系统在外界条件稳定的基础上, 尤其是煤质稳定 的情况下, 可以很好的保持炉况的稳定, 使造气炉稳定运行。 一旦外界条件发生改变, 主要 是煤质的改变,需及时调整相关参数,人工调整炉况至稳定后,再投用优化控制。另外, 该优化控制系统在系统负荷较大时, 控制上容易出现偏差, 这主要是因为在高负 荷状态下,

11、造气炉的相关参数容易出现大幅度波动,从而导致优化控制系统调整幅度过大, 最终导致炉况出现波动。 因此, 如果在外界条件稳定的情况下,造气炉负荷较重, 就需要操 作人员加强对炉况的监控,在炉况恶化时,及时停用优化控制系统,人工调整稳定后, 再投 用优化控制系统。因此, 投优化前应首先对员工进行培训, 使之理解掌握优化参数的作用, 根据每台炉的 具体情况准确的设置每一个优化参数后,进入单炉优化控制状态,当系统进入优化控制后, 吹风时间、上吹时间、下吹时间、炭层高度、炉条转速都由优化系统自动控制。每一条优化控制参数都是操作人员根据每台炉各自的特点,通过经验的不断积累获得 的,所以造气炉发生了改变,相关参数也应该发生相应的变化,如:一台用过几年的旧炉篦换成新炉篦,那么炉条机基准值和过去相比较就会减小;再如:管道、阀