密度计速度计三重化在煤化工的应用

发表时间：2019-03-21T09:50:51.023Z 来源：《电力设备》2018年第28期 作者： 金琪 呼宏安

[导读] 摘要：目前气化炉煤粉管线工况的良好与否基本依靠密度计、速度计的测量值来判断，因干煤粉密相输送的特殊性，只能依靠放射性仪表来测量密度、依靠电容式速度计来进行测量。

（国家能源集团宁夏煤业集团有限责任公司煤制油仪表管理中心 宁夏银川 750411）

摘要：目前气化炉煤粉管线工况的良好与否基本依靠密度计、速度计的测量值来判断，因干煤粉密相输送的特殊性，只能依靠放射性仪表来测量密度、依靠电容式速度计来进行测量。煤粉输送过程中本身波动就比较大，测量值的准确性与仪表的安装位置、煤粉状况息息相关。煤粉流量的控制和联锁采用单点测量居多，易因仪表本身故障导致误触发联锁。采用三组独立的密度、速度测量三取中的方式参与联锁和自动控制可以极大提高煤粉流量测量的可靠性。 关键词：放射性仪表；速度计；密度计；三重化 1.工艺简介

气化装置将备煤装置送来的合格煤粉送入气化炉进行反应生成合成气送往下游装置。干煤粉加压气化技术，其主要包括粉煤加压输送、气化、除渣、合成气体洗涤、黑水闪蒸、黑水处理、气化介质供应及其他公用工程等单元。粉煤加压输送单元把经过干燥、研磨等预处理并达到密相输送以及气化工艺要求的粉煤，通过密相气力输送系统，粉煤被高压CO2/N2加压、流化后，在粉煤给料罐底部形成流化床，利用粉煤给料罐与气化炉反应室之间的压差（煤粉流量通过角阀控制）进行驱动，粉煤通过主烧嘴进入气化炉反应室，为气化工序提供合格的粉煤。粉煤给料系统以顺控系统的形式集成到自控系统中，以保证整个系统压力的稳定。气化单元将来自煤粉加压输送工序的合格粉煤与来自空分装置的氧气和蒸汽管网的次高压蒸汽在气化炉内发生部分氧化还原反应，产生了富含H2和CO 的合成气，反应产生热合成气和液态渣离开气化炉反应室，经激冷室降温、除尘后送入下游除渣和合成气洗涤工序。

氧气流量、氧煤比控制回路 2.现状调查及主要研究内容

某煤制油项目自气化装置第一台气化炉投煤成功，多次发生速度计、密度计故障和信号波动的情况，造成气化炉停车。密度计、速度计作为煤粉管线上唯一的测量煤粉参数的仪表，一直作为单点联锁仪表来使用，其故障率较高，是实现装置长期满负荷运行的重大隐患。 单根煤粉管线上的密度计、速度计分为两组，第一组密度、速度信号进入DCS系统作为煤粉流量自动控制使用，第二组密度、速度进入DCS、SIS系统，在DCS系统作为工艺操作人员监控煤粉参数使用，在SIS参与停车联锁；结果就是单根煤粉管线上的速度计、密度计，任一个出现故障或者异常波动均会导致主烧嘴停车。

为避免出现因密度计、速度计故障或者信号异常波动导致气化炉误停车，进行以下研究：

2.1.通过将安装在煤粉管线上的密度计、速度计三重化之后的信号同时引入DCS、SIS，修改相关联锁和流量计算。 2.2.确认好流量的计算方式，保证DCS、SIS计算保持同步，确保流量测量稳定。 3.技术难点

3.1.不同安装位置的煤粉流量的测量偏差如何处理。

3.2.对三组密度计、速度计的测量值的选择方式以及修改联锁和控制策略的相互配合。 3.3.开车时的工况与正常投煤工况不同，对与煤粉流量测量值的选择原则需实际验证。 4.技术路线

4.1．将各煤粉管线第一组密度、速度信号、国产煤粉流量计的密度、速度、煤粉流量信号通过一入两出安全栅分出一路信号到SIS系统；这样就保证三组密度、速度信号在SIS系统均可参与联锁，在DCS系统参与控制。

4.2．密度高高联锁、密度低低联锁、速度低低联锁，均改为三个密度高高联锁信号三取二、三个密度低低联锁信号三取二、速度低低联锁信号三取二，延时时间可适当缩短（10秒）；

4.3．煤粉总流量低联锁，第一组密度、速度信号计算出煤粉流量，与原来的第二组密度、速度计算出来的煤粉流量、国产煤粉流量计的煤粉流量低联锁三取二。（密度、速度、煤粉流量的历史趋势对比图见附件）。

4.4．煤粉流量自动控制回路，第一组密度、速度信号计算出煤粉流量，与原来的第二组密度、速度计算出来的煤粉流量、国产煤粉流量计的煤粉流量取中值，作为被控参数（PV）；

4.5.SIS程序中氧煤比联锁的计算公式中，煤粉流量的值也取中值。 结束语：

通过利用气化炉已安装的三组密度计、速度计测量的既有条件，实现煤粉流量三重化测量参与联锁与自动控制，提高煤粉密度、速度测量的可靠性，减少气化炉主烧嘴跳车频繁的问题，对气化装置的安全稳定运行有着重要意义。

参考文献：

[1]辛明.智能自动化仪表在煤化工行业的应用与趋势[J].科技创新导报，2015（8）：98，100. [2]邓峰.化工仪表中智能自动化的应用[J].化工管理，2015（32）：9，11.

[3]齐奎.对于现代化工仪表及化工自动化过程控制的研究[J].中国石油和化工标准与质量，2015，23：27～29.