CN104974798B - 一种粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法，用于粉煤加压反应装置粉煤烧嘴多条氧气管线和多条粉煤管线进料分组控制，包括粉煤烧嘴的开车、运行、停车和吹扫。本发明可以实现粉煤烧嘴多氧气管线和多条粉煤管线同时进料或分组进料，也可以实现粉煤烧嘴多氧气管线和多条粉煤管线同时停车或分组停车，能够实现氧气管线和粉煤管线的在线检修，确保粉煤加压气化装置长周期、连续稳定的安全运行生产。气化炉紧急安全***保持装置运行，并使其安全启动、停车和气化炉吹扫。

Description

一种粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法。
背景技术
粉煤加压气化技术是一种洁净、高效将各类固态的煤炭转化成气态的氢气和一氧化碳混合气体的先进技术，其基本原理是将煤炭磨制成干燥的煤粉，用惰性气体连续送入带有水冷壁的气化炉，在高温高压条件下，通过精确控制煤、氧和水蒸气等原料的比例及物料均匀分布等，经过反应生成含一氧化碳加氢气≥90％的粗煤气，然后，经过激冷、分离、洗涤等工艺过程，分离出固态物体，得到纯净的饱和态合成气体，生成的粗煤气碳转化率高、有效气成分含量高，甲烷含量低。其特点是将来自原料煤贮仓的碎煤加入到磨煤机内磨成粉状，由高温惰性气流烘干，经加压输送至气化炉，与来自空分的纯氧在炉内发生高温燃烧反应，生成粗合成气，作为后续工段的原料气，可以广泛应用于煤基甲醇、煤基合成氨以及煤制天然气、煤制合成油、煤制烯烃、煤制氢、IGCC发电等领域。
传统的煤烧嘴采用单一的控制方法为:无论氧气***还是粉煤输送***出现问题，气化炉都要停车检修。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一套自动化程度高、控制简练、安全可靠的单烧(喷)嘴多氧气管线和多条粉煤管线进料，分组控制的方法和***，能够实现氧气管线和粉煤管线的在线检修，确保粉煤加压气化装置长周期、连续稳定的安全运行生产。本发明还提供了一套安全联锁保护方法。
(二)技术方案
一种粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法,其所述方法包括开工烧嘴运行并升压到0.8MPaG-1.2MPaG和600℃-1000℃，优选1.0MPaG和800℃，以满足投煤条件，此时第一组进料***和第二组进料***同时或者分别将粉煤和氧气投入粉煤气化反应装置，并使开工烧嘴停止工作，从而完成由开工烧嘴至煤烧嘴的过渡，以及使所述粉煤退出循环，并对粉煤气化反应装置继续进行升压、升温操作，使其在预定的压力和温度下工作；如果第一组进料***出现问题，则停止第一组进料***，启动第一组进料***吹扫程序，并通入保护气；如果第二组进料***出现问题，则停止第二组进料***，启动第二组进料***吹扫程序，并通入保护气；如果气化炉其它***出现问题，则两组进料***同时停止，同时启动两组进料***的吹扫程序，并同时通入保护气体。
第一组进料***包括：一条氧气管线、两到四条粉煤管线和一条过热蒸汽管线。第一组进料***开车步骤为：(1)打开第一组粉煤循环切断阀，打开第一组粉煤第一切断阀，使粉煤循环起来；(2)当第一组投料条件满足时，打开煤烧嘴第一组氧气第一切断阀的旁路阀，当第一组氧气第一切断阀前后压差低于预定值时，打开煤烧嘴第一组氧气第一切断阀，关闭煤烧嘴第一组氧气第一切断阀的旁路阀，将煤烧嘴第一组氧气流量调节阀设定至预定启动开度，打开第一组粉煤第二切断阀和第一组粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴第一组氧气最后切断阀，将所述煤烧嘴第一组氧气流量调节阀和第一组粉煤流量调节阀启动“氧气/粉煤”比率控制；
(3)关闭所有第一组粉煤切断阀，打开第一组粉煤循环管线吹扫阀进行吹扫，经过预定时间的吹扫后，关闭第一组粉煤循环管线吹扫阀；
(4)打开所有第一组过热蒸汽切断阀，将第一组过热蒸汽流量调节阀设定至启动开度，启动所述第一组过热蒸汽流量调节阀和所述第一组氧气流量调节阀“蒸汽/氧气”比例控制。
第二组进料***包括：一条氧气管线、一到三条粉煤管线和一条过热蒸汽管线。第二组进料***开车步骤为：(1)打开第二组粉煤循环切断阀，打开第二组粉煤第一切断阀，使粉煤循环起来；(2)当第二组投料条件满足时，打开第二组氧气第一切断阀的旁路阀，当第二组氧气第一切断阀前后压差低于预定值时，打开煤烧嘴第二组氧气第一切断阀，关闭煤烧嘴第二组氧气切断阀的旁路阀，将煤烧嘴第二组氧气流量调节阀设定至预定启动开度，打开第二组粉煤第二切断阀和第二组粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴第二组氧气最后切断阀，将所述煤烧嘴第二组氧气流量调节阀和第二组粉煤流量调节阀启动“氧气/粉煤”比率控制；
(3)关闭所有第二组粉煤循环切断阀，打开第二组粉煤循环管线吹扫阀进行吹扫，经过预定时间的吹扫后，关闭第二组粉煤循环管线吹扫阀；
(4)打开所有第二组过热蒸汽切断阀，将第二组过热蒸汽流量调节阀设定至启动开度，启动所述第二组过热蒸汽流量调节阀和所述煤烧嘴第二组氧气流量调节阀“蒸汽/氧气”比例控制。
气化炉其它***包括：气化炉自身***；合成气***；烧嘴冷却水***、中压锅炉水***；气化水循环***；公用工程***。
触发两套进料***同时安全停车保护的过程变量主要有:气化炉压力过高、合成气温度过高、煤烧嘴冷却水总流量和煤烧嘴冷却水各分支流量过低、烧嘴冷却水灌液位过低、汽包液位过高或过低、锅炉循环水泵少于两台正常工作、至盘管的锅炉循环水流量过低、激冷室液位过低、激冷水流量过低、洗涤塔液位过低、渣锁斗循环泵停止工作、仪表空气过低、氮气或者二氧化碳总管压力过低、火检信号丢失、停车按钮。
其中一套进料***出现危险情况停车步骤为：(1)关闭所述一套进料***的煤烧嘴氧气后第一切断阀、煤烧嘴氧气第一切断阀的旁路阀、煤烧嘴氧气流量调节阀、煤烧嘴氧气最后切断阀、粉煤第一切断阀、粉煤第二切断阀和粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀；(2)关闭过热蒸汽管线所有切断阀和流量切断阀；(3)打开粉煤循环切断阀，全开粉煤流量调节阀，全开输送高压氮气流量调节阀，经过预定时间后，关闭粉煤循环切断阀，打开粉煤循环管线吹扫阀；(4)粉煤循环管线吹扫一定时间后，关闭粉煤循环管线吹扫阀和粉煤流量调节阀，关闭煤烧嘴氧气管线主吹扫阀，为了避免气化炉中可燃物质进入氧气管道，引起氧气管线爆燃，需保持煤烧嘴氧气管线小流量吹扫阀和粉煤管线吹扫阀为打开状态。
两套进料***同时安全停车工作的步骤：同时关闭两条进料***的煤烧嘴氧气所有切断阀和氧气流量调节阀、粉煤所有切断阀、过热蒸汽管线所有切断阀和流量调节阀，打开煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀；打开粉煤循环切断阀，全开粉煤流量调节阀，全开输送高压氮气流量调节阀，经过预定时间后，关闭粉煤循环切断阀，打开粉煤循环管线吹扫阀；粉煤循环管线吹扫一定时间后，关闭粉煤循环管线吹扫阀和粉煤流量调节阀，关闭煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀。
(三)有益效果
本发明提供一套自动化程度高、控制简练、安全可靠的单烧嘴多组进料，分组控制的方法和***，能够实现氧气管线和粉煤管线的在线检修，确保粉煤加压气化装置长周期、连续稳定的安全运行生产。
附图说明
图1为本发明***框架图。
图2为本发明工艺流程图。
图3为本发明开车顺控流程图。
图4为本发明停车顺控流程图。
图中，A1为气化炉吹扫、点火、开工***；A2为第一组粉煤烧嘴进料***；A3为第二组粉煤烧嘴进料***；A4为气化炉其它***；A5为粉煤气化反应装置。
具体实施方式
下面通过具体实施例加以附图，对本发明进行详细描述。
实施例1
如图1所示，开工烧嘴运行并升压到1.0MPaG和800℃后，两套进料***A2和A3同时启用或者分别启用粉煤循环,当投煤条件满足时，A2和A3同时启用或者分别将粉煤和氧气投入粉煤气化反应装置A5，并使开工烧嘴停止工作，以及使所述粉煤退出循环，并对粉煤气化反应装置继续进行升压、升温操作，使其在预定的压力和温度下工作。如果两套进料***分别投料时，则第二套进料***的氧气管线和粉煤管线要在第一套进料***投料之前通入保护气体。
如图2所示：第一组进料***A2包括：一条氧气管线、两到四条粉煤管线和一条过热蒸汽管线。第一组进料***A2开车步骤为：A21、打开所述粉煤循环切断阀，打开第一组粉煤第一切断阀，使粉煤循环起来；A22、当第一组投料条件满足时，打开煤烧嘴第一组氧气第一切断阀的旁路阀，当第一组氧气第一切断阀前后压差低于预定值时，打开煤烧嘴第一组氧气第一切断阀，关闭煤烧嘴第一组氧气第一切断阀的旁路阀，将煤烧嘴第一组氧气流量调节阀设定至预定启动开度，打开第一组粉煤第二切断阀和第一组粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴第一组氧气最后切断阀，将所述煤烧嘴第一组氧气流量调节阀和第一组粉煤流量调节阀启动“氧气/粉煤”比率控制；A23、关闭所有第一组粉煤切断阀，打开第一组粉煤循环管线吹扫阀进行吹扫，经过预定时间的吹扫后，关闭第一组粉煤循环管线吹扫阀；A24、打开所有第一组过热蒸汽切断阀，将第一组过热蒸汽流量调节阀设定至启动开度，启动所述第一组过热蒸汽流量调节阀和所述第一组氧气流量调节阀“蒸汽/氧气”比例控制。
第二组进料***A3包括：一条氧气管线、一到三条粉煤管线。第二组进料***A3开车步骤为：A31、打开所述粉煤循环切断阀，打开第二组粉煤第一切断阀，使粉煤循环起来；A32、当第二组投料条件满足时，打开第二组氧气第一切断阀的旁路阀，当第二组氧气第一切断阀前后压差低于预定值时，打开煤烧嘴第二组氧气第一切断阀，关闭煤烧嘴第二组氧气切断阀的旁路阀，将煤烧嘴第二组氧气流量调节阀设定至预定启动开度，打开第二组粉煤第二切断阀和第二组粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴第二组氧气最后切断阀，将所述煤烧嘴第二组氧气流量调节阀和第二组粉煤流量调节阀启动“氧气/粉煤”比率控制；A33、关闭所有第二组粉煤循环切断阀，打开第二组粉煤循环管线吹扫阀进行吹扫，经过预定时间的吹扫后，关闭第二组粉煤循环管线吹扫阀；A34、打开所有第二组过热蒸汽切断阀，将第二组过热蒸汽流量调节阀设定至启动开度，启动所述第二组过热蒸汽流量调节阀和所述煤烧嘴第二组氧气流量调节阀“蒸汽/氧气”比例控制。
气化炉其它***A4包括：
A41、气化炉自身***(气化炉压力、炉膛温度、气化炉上锥段外壁温度)；A42、合成气***(出口合成气温度)；A43、烧嘴冷却水***(煤烧嘴冷却水总流量、煤烧嘴冷却水各分支流量、烧嘴冷却水灌液位)；A44、中压锅炉水***(汽包液位、锅炉循环水泵、至盘管的锅炉循环水流量)；A45、气化水循环***(激冷室液位、洗涤塔液位、激冷水流量、渣锁斗循环泵)；A46、公用工程***(仪表空气压力、氮气或者二氧化碳总管压力)。本发明触发两套进料***同时安全停车保护的过程变量主要有:气化炉压力过高、合成气温度过高、煤烧嘴冷却水总流量和煤烧嘴冷却水各分支流量过低、烧嘴冷却水灌液位过低、汽包液位过高或过低、锅炉循环水泵少于两台正常工作、至盘管的锅炉循环水流量过低、激冷室液位过低、激冷水流量过低、洗涤塔液位过低、渣锁斗循环泵停止工作、仪表空气过低、氮气或者二氧化碳总管压力过低、火检信号丢失、停车按钮。
如图3所示：煤烧嘴开车操作：使粉煤循环，当投煤条件满足时，将氧气和粉煤平稳的投入所述粉煤加压气化装置，至此，煤烧嘴投料成功，并使所述开工烧嘴停止工作，从而完成由开工烧嘴至煤烧嘴的过渡，使所述粉煤退出循环，并对所述粉煤加压气化装置继续进行升压、升温操作，使其在预定的压力和温度下满负荷安全运行生产。
如图4所示：两套进料***A2和A3统中其中一套***氧气管线或者粉煤管线出现危险情况时，只需停止出现危险情况的一套***，另一套仍可以继续在线运行。其中一套***出现危险情况停车步骤为：(1)关闭所述一套进料***的煤烧嘴氧气后第一切断阀、煤烧嘴氧气第一切断阀的旁路阀、煤烧嘴氧气流量调节阀、煤烧嘴氧气最后切断阀、粉煤第一切断阀、粉煤第二切断阀和粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀；(2)关闭过热蒸汽管线所有切断阀和流量切断阀；(3)打开粉煤循环切断阀，全开粉煤流量调节阀，全开输送高压氮气流量调节阀，经过预定时间后，关闭粉煤循环切断阀，打开粉煤循环管线吹扫阀；(4)粉煤循环管线吹扫一定时间后，关闭粉煤循环管线吹扫阀和粉煤流量调节阀，关闭煤烧嘴氧气管线主吹扫阀，为了避免气化炉中可燃物质进入氧气管道，引起氧气管线爆燃，需保持煤烧嘴氧气管线小流量吹扫阀和粉煤管线吹扫阀为打开状态。
本发明触发一套***氧气管线或者粉煤管线出现危险情况有：至烧嘴的煤流速太低、至煤烧嘴的粉煤密度太低、至煤烧嘴氧气流量太低、至烧嘴氧气流量太高、单套***氧煤比太高、粉煤给料罐与“氧气/蒸汽混合管”正压差太小、氧气与气化炉正压差太小、氧气管线放空阀没有关闭、粉煤末切断阀未能完全打开、煤换向阀未能完全打开、氧气切断阀未能完全打开。
两套进料***同时安全停车工作的步骤：同时关闭两条进料***的煤烧嘴氧气所有切断阀和氧气流量调节阀、粉煤所有切断阀、过热蒸汽管线所有切断阀和流量调节阀，打开煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀；打开粉煤循环切断阀，全开粉煤流量调节阀，全开输送高压氮气流量调节阀，经过预定时间后，关闭粉煤循环切断阀，打开粉煤循环管线吹扫阀，粉煤循环管线吹扫一定时间后，关闭粉煤循环管线吹扫阀和粉煤流量调节阀，关闭煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀。
需要说明的是：在上述实施例中，两组进料中都加入了过热蒸汽，但是，也可以只在其中一组进料中加入过热蒸汽。
实施例2
按照实施例1相同的方法，只是开工烧嘴运行并升压到0.8MPaG和1000℃。
实施例3
按照实施例1相同的方法，只是开工烧嘴运行并升压到1.2MPaG和600℃。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法,所述方法为单烧嘴多组进料、分组控制的方法，其包括：开工烧嘴运行并升压到0.8MPaG-1.2MPaG和600℃-1000℃，以满足投煤条件，此时第一组进料***和第二组进料***同时或者分别将粉煤和氧气投入粉煤气化反应装置，并使开工烧嘴停止工作，从而完成由开工烧嘴至煤烧嘴的过渡，以及使所述粉煤退出循环，并对粉煤气化反应装置继续进行升压、升温操作，使其在预定的压力和温度下工作；如果第一组进料***出现问题，则停止第一组进料***，启动第一组进料***吹扫程序，并通入保护气；如果第二组进料***出现问题，则停止第二组进料***，启动第二组进料***吹扫程序，并通入保护气；如果气化炉其它***出现问题，则两组进料***同时停止，同时启动两组进料***的吹扫程序，并同时通入保护气体；
进一步地，第一组进料***包括：一条氧气管线、两到四条粉煤管线和一条过热蒸汽管线；第一组进料***开车步骤为：
(1)打开粉煤循环切断阀，打开第一组粉煤第一切断阀，使粉煤循环起来；
(2)当第一组投料条件满足时，打开煤烧嘴第一组氧气第一切断阀的旁路阀，当第一组氧气第一切断阀前后压差低于预定值时，打开煤烧嘴第一组氧气第一切断阀，关闭煤烧嘴第一组氧气第一切断阀的旁路阀，将煤烧嘴第一组氧气流量调节阀设定至预定启动开度，打开第一组粉煤第二切断阀和第一组粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴第一组氧气最后切断阀，将所述煤烧嘴第一组氧气流量调节阀和第一组粉煤流量调节阀启动“氧气/粉煤”比率控制；
(3)关闭所有第一组粉煤切断阀，打开第一组粉煤循环管线吹扫阀进行吹扫，经过预定时间的吹扫后，关闭第一组粉煤循环管线吹扫阀；
(4)打开所有第一组过热蒸汽切断阀，将第一组过热蒸汽流量调节阀设定至启动开度，启动所述第一组过热蒸汽流量调节阀和所述第一组氧气流量调节阀“蒸汽/氧气”比例控制；
进一步地，第二组进料***包括：一条氧气管线、一到三条粉煤管线和一根过热蒸汽管线；第二组进料***开车步骤为：(1)打开粉煤循环切断阀，打开第二组粉煤第一切断阀，使粉煤循环起来；
(2)当第二组投料条件满足时，打开第二组氧气第一切断阀的旁路阀，当第二组氧气第一切断阀前后压差低于预定值时，打开煤烧嘴第二组氧气第一切断阀，关闭煤烧嘴第二组氧气切断阀的旁路阀，将煤烧嘴第二组氧气流量调节阀设定至预定启动开度，打开第二组粉煤第二切断阀和第二组粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴第二组氧气最后切断阀，将所述煤烧嘴第二组氧气流量调节阀和第二组粉煤流量调节阀启动“氧气/粉煤”比率控制；
(3)关闭所有第二组粉煤循环切断阀，打开第二组粉煤循环管线吹扫阀进行吹扫，经过预定时间的吹扫后，关闭第二组粉煤循环管线吹扫阀；
(4)打开所有第二组过热蒸汽切断阀，将第二组过热蒸汽流量调节阀设定至启动开度，启动所述第二组过热蒸汽流量调节阀和所述煤烧嘴第二组氧气流量调节阀“蒸汽/氧气”比例控制。
2.根据权利要求1所述的粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法，其特征在于：汽化炉其它***包括：气化炉自身***；合成气***；烧嘴冷却水***；中压锅炉水***；气化水循环***和公用工程***。
3.根据权利要求2所述的粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法，其特征在于：触发两套进料***同时安全停车保护的过程变量主要有:气化炉压力过高、合成气温度过高、煤烧嘴冷却水总流量和煤烧嘴冷却水各分支流量过低、烧嘴冷却水灌液位过低、汽包液位过高或过低、锅炉循环水泵少于两台正常工作、至盘管的锅炉循环水流量过低、激冷室液位过低、激冷水流量过低、洗涤塔液位过低、渣锁斗循环泵停止工作、仪表空气过低、氮气或者二氧化碳总管压力过低、火检信号丢失、停车按钮。
4.根据权利要求3所述的粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法，其特征在于：其中一套进料***出现危险情况停车步骤为：(1)关闭所述一套进料***的煤烧嘴氧气后第一切断阀、煤烧嘴氧气第一切断阀的旁路阀、煤烧嘴氧气流量调节阀、煤烧嘴氧气最后切断阀、粉煤第一切断阀、粉煤第二切断阀和粉煤第三切断阀，打开煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀；(2)关闭过热蒸汽管线所有切断阀和流量切断阀；(3)打开粉煤循环切断阀，全开粉煤流量调节阀，全开输送高压氮气流量调节阀，经过预定时间后，关闭粉煤循环切断阀，打开粉煤循环管线吹扫阀；(4)粉煤循环管线吹扫一定时间后，关闭粉煤循环管线吹扫阀和粉煤流量调节阀，关闭煤烧嘴氧气管线主吹扫阀，为了避免气化炉中可燃物质进入氧气管道，引起氧气管线爆燃，需保持煤烧嘴氧气管线小流量吹扫阀和粉煤管线吹扫阀为打开状态。
5.根据权利要求3所述的粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法，其特征在于：两套进料***同时安全停车工作的步骤：同时关闭两条进料***的煤烧嘴氧气所有切断阀和氧气流量调节阀、粉煤所有切断阀、过热蒸汽管线所有切断阀和流量调节阀，打开煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀；打开粉煤循环切断阀，全开粉煤流量调节阀，全开输送高压氮气流量调节阀，经过预定时间后，关闭粉煤循环切断阀，打开粉煤循环管线吹扫阀，粉煤循环管线吹扫一定时间后，关闭粉煤循环管线吹扫阀和粉煤流量调节阀，关闭煤烧嘴氧气管线吹扫阀和粉煤管线吹扫阀。
6.根据权利要求1所述的粉煤加压气化反应装置粉煤烧嘴运行的控制方法，其特征在于开工烧嘴运行并升压到1.0MPaG和800℃。
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