UGI固定层气化炉碳层自动控制技术研究固定层气化炉碳层自动控制技术研究 兖矿峄山化工有限公司兖矿峄山化工有限公司兖矿峄山化工有限公司兖矿峄山化工有限公司目目 录录一、立项的必要性、目的及意义一、立项的必要性、目的及意义一、立项的必要性、目的及意义一、立项的必要性、目的及意义 二、研究开发内容二、研究开发内容二、研究开发内容二、研究开发内容 三、主要经济技术指标三、主要经济技术指标三、主要经济技术指标三、主要经济技术指标 、项目最终目标项目最终目标项目最终目标项目最终目标四、关键技术及创新点四、关键技术及创新点四、关键技术及创新点四、关键技术及创新点 五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤 六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证 七、对安全、环境、健康的影响性分析七、对安全、环境、健康的影响性分析七、对安全、环境、健康的影响性分析七、对安全、环境、健康的影响性分析 八、现有基础、技术条件，保证体系八、现有基础、技术条件，保证体系八、现有基础、技术条件，保证体系八、现有基础、技术条件，保证体系 九、经济、环境、社会效益分析九、经济、环境、社会效益分析九、经济、环境、社会效益分析九、经济、环境、社会效益分析十、项目实施进度计划十、项目实施进度计划十、项目实施进度计划十、项目实施进度计划 十一、经费计划十一、经费计划十一、经费计划十一、经费计划 十二、项目负责人、项目组成员及分工十二、项目负责人、项目组成员及分工十二、项目负责人、项目组成员及分工十二、项目负责人、项目组成员及分工 一、立项的必要性、目的及意义一、立项的必要性、目的及意义 2020世纪世纪7070年代以来，煤气化技术得到了快速发展。应用于氮肥企业的煤气化技年代以来，煤气化技术得到了快速发展。应用于氮肥企业的煤气化技术主要有常压固定床间歇气化炉术主要有常压固定床间歇气化炉(UGI)(UGI)、德士古、恩德炉、灰熔聚、德士古、恩德炉、灰熔聚4 4种工艺。其中，种工艺。其中，UGIUGI炉是我国中小型氮肥厂广泛采用的炉型，至今占合成氨总生产能力的炉是我国中小型氮肥厂广泛采用的炉型，至今占合成氨总生产能力的7070以上。以上。气化工段是合成氨、甲醇合成的主要工段，所以降低制气能耗、实现洁净转化一直气化工段是合成氨、甲醇合成的主要工段，所以降低制气能耗、实现洁净转化一直是其节能技改的重点项目。近几年，为了提高气化炉的气化强度和单炉产气量，实是其节能技改的重点项目。近几年，为了提高气化炉的气化强度和单炉产气量，实现清洁生产，在气化工艺设计中有针对性地进行了一系列技术改造。现清洁生产，在气化工艺设计中有针对性地进行了一系列技术改造。 UGI UGI固定层造气炉长期以来均采用人工测量碳层高度，由于人工测碳层间隔时固定层造气炉长期以来均采用人工测量碳层高度，由于人工测碳层间隔时间较长、调整滞后，炭层高低不稳极易造成气化层上下移动造成挂炉、吹翻、发气间较长、调整滞后，炭层高低不稳极易造成气化层上下移动造成挂炉、吹翻、发气量降低、有效气放空消耗上升，造成合成氨能耗增加，因此开发研究一种高效的碳量降低、有效气放空消耗上升，造成合成氨能耗增加，因此开发研究一种高效的碳层控制技术十分有必要。层控制技术十分有必要。 UGI UGI固定层气化炉碳层自动控制技术能够弥补加煤机炭层波动大的缺陷，使碳固定层气化炉碳层自动控制技术能够弥补加煤机炭层波动大的缺陷，使碳层高度恒定可调。该技术的开发与应用，标志着间歇式煤气发生炉全自动加煤技术层高度恒定可调。该技术的开发与应用，标志着间歇式煤气发生炉全自动加煤技术的进步，极大的推进了自动化技术在造气工段的应用，无论从节能降耗，改善操作的进步，极大的推进了自动化技术在造气工段的应用，无论从节能降耗，改善操作环境，还是从减少岗位定员，减轻工人劳动强度，无一不体现出较强的技术发展优环境，还是从减少岗位定员，减轻工人劳动强度，无一不体现出较强的技术发展优势，在我国以固定层间歇气化制气的氮肥企业中，有着极大的推广价值。势，在我国以固定层间歇气化制气的氮肥企业中，有着极大的推广价值。 二、研究开发内容二、研究开发内容n nUGI固定层气化炉碳层自动控制技术的核心是研究开发一种自动化探焦器，在造气炉上由液压传动设备带动探焦器在造气炉内与碳层接触，从而产生反馈信号，将信号至DCS微机，编写配套微机控制程序来控制加碳量和加碳时间，达到炉内碳层稳定。n n1.1.技术指标技术指标技术指标技术指标n n（1 1）炭层高度自动检测装置）炭层高度自动检测装置n n测量最大高度为测量最大高度为2.52.5米米n n测量有效间距为测量有效间距为0-1.6m0-1.6mn n测量误差：测量误差：20mm20mmn n（2 2）造气炉上部炉温波动范围）造气炉上部炉温波动范围 5050n n（3 3）造气炉碳层高度实现时时监控。）造气炉碳层高度实现时时监控。n n2.2.项目最终目标项目最终目标项目最终目标项目最终目标n n（1 1）工艺状况稳定，降低劳动强度，降低停炉率，减少系统波动。）工艺状况稳定，降低劳动强度，降低停炉率，减少系统波动。n n（2 2）降低单位产品综合能耗，每日每炉节约白煤）降低单位产品综合能耗，每日每炉节约白煤500Kg 500Kg 三、主要经济技术指标、项目最终目标三、主要经济技术指标、项目最终目标四、关键技术和创新点四、关键技术和创新点n n1.1.关键技术关键技术关键技术关键技术n n（1 1）利用油压缸驱动滑轮、链条、探杆、计数器等部件对造气）利用油压缸驱动滑轮、链条、探杆、计数器等部件对造气炉炭层高度进行实时测量，并将检测结果远传至操作室进行监炉炭层高度进行实时测量，并将检测结果远传至操作室进行监控；利用二次表对检测频率进行设定，对不正常信号进行报警，控；利用二次表对检测频率进行设定，对不正常信号进行报警，并将该信号转换成并将该信号转换成4-20mA4-20mA标准信号进行输出。标准信号进行输出。n n（2 2）加煤机智能控制器是将炭层高度自动检测装置传输的）加煤机智能控制器是将炭层高度自动检测装置传输的4-4-20mA 20mA 信号与工艺设定炭层高度偏差值进行积算，得出给煤时信号与工艺设定炭层高度偏差值进行积算，得出给煤时间的准确值，在接收到吹风、下吹及开停炉信号后，对加煤机间的准确值，在接收到吹风、下吹及开停炉信号后，对加煤机进行控制。进行控制。n n 2.2.技术创新技术创新技术创新技术创新n nUGIUGI固固固固定定定定层层层层气气气气化化化化炉炉炉炉碳碳碳碳层层层层自自自自动动动动控控控控制制制制技技技技术术术术的的的的创创创创新新新新点点点点是是是是研研研研发发发发出出出出一一一一种种种种新新新新型型型型探探探探焦焦焦焦器器器器与与与与配配配配套套套套微微微微机机机机控控控控制制制制程程程程序序序序，自自自自动动动动化化化化监监监监测测测测炭炭炭炭层层层层高高高高度度度度，并并并并由由由由碳碳碳碳层层层层高高高高度度度度变变变变化化化化趋趋趋趋势势势势自自自自动动动动控控控控制制制制造造造造气气气气炉炉炉炉加加加加碳碳碳碳量量量量，改改改改变变变变了了了了过过过过去去去去人人人人工工工工探探探探焦焦焦焦和和和和加加加加煤煤煤煤的的的的方方方方式式式式，极极极极大大大大的的的的提提提提高了造气炉生产效率，有效降低了合成氨能耗。高了造气炉生产效率，有效降低了合成氨能耗。高了造气炉生产效率，有效降低了合成氨能耗。高了造气炉生产效率，有效降低了合成氨能耗。四、关键技术和创新点四、关键技术和创新点五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤方法、步骤 n n1.1.技术路线技术路线技术路线技术路线n n在造气炉上由液压传动设备带动探焦器在造气炉内与在造气炉上由液压传动设备带动探焦器在造气炉内与碳层接触，产生反馈信号，将信号至碳层接触，产生反馈信号，将信号至DCSDCS微机，编写微机，编写微机控制程序来控制加碳量和加碳时间，达到炉内碳微机控制程序来控制加碳量和加碳时间，达到炉内碳层稳定。层稳定。五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、五、研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤方法、步骤 n2.2.实施方案实施方案实施方案实施方案n n（1 1）现场测量部分：油压缸驱动，油压缸采用进口高耐磨聚四）现场测量部分：油压缸驱动，油压缸采用进口高耐磨聚四氟乙烯密封材料，正常使用寿命可保证三年以上；密封部位为氟乙烯密封材料，正常使用寿命可保证三年以上；密封部位为为耐高温软填料迷宫式密封，密封性能可靠。为耐高温软填料迷宫式密封，密封性能可靠。n n（2 2）二次仪表部分：仪表对现场测量结果进行显示、语音报数、）二次仪表部分：仪表对现场测量结果进行显示、语音报数、分析测量数据是否正常、将数据转换为标准分析测量数据是否正常、将数据转换为标准420mA420mA电信号传电信号传输给控制器或输给控制器或DCSDCS系统。系统。 六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证 1. 1. 此装置涉及到油压控制、此装置涉及到油压控制、A/DA/D转换、转换、PIDPID调节等较为简单的控制调节等较为简单的控制技术，硬件运行可靠。技术，硬件运行可靠。 2. 2. 每套装置投资每套装置投资1000010000元左右，通过优化调节给煤量，稳定炉况，元左右，通过优化调节给煤量，稳定炉况，能够提高单炉发气量能够提高单炉发气量11以上，提高有效气体成份以上，提高有效气体成份COCOH2H2在在11以上，降低灰渣残炭含量以上，降低灰渣残炭含量33以上，综合节能效益在以上，综合节能效益在22以上，单以上，单炉月发挥效益炉月发挥效益2000020000余元，投资回报期余元，投资回报期1515天左右。天左右。因此从技术和经济上分析，技术是可行和可靠的。因此从技术和经济上分析，技术是可行和可靠的。七、对安全、环境、健康的影响性分析七、对安全、环境、健康的影响性分析1 1、对安全的影响对安全的影响对安全的影响对安全的影响 碳碳层层高高度度自自动动检检测测装装置置较较手手动动探探焦焦器器密密封封部部位位设设计计合合理理，并并选选用用可可靠靠的的材材料料和和设设备备，使使装装置置可可靠靠性性高高达达98.5%98.5%，运运行行稳稳定定。杜杜绝绝了了可可燃燃及及有害气体的泄漏，对安全是有保障的。有害气体的泄漏，对安全是有保障的。 22、对环境的影响、对环境的影响、对环境的影响、对环境的影响 炭炭层层高高度度自自动动检检测测装装置置为为一一套套新新型型探探焦焦器器及及其其微微机机控控制制程程序序，装置密封可靠，无有害气体泄漏，对环境没有影响。装置密封可靠，无有害气体泄漏，对环境没有影响。3.3.对健康的影响对健康的影响对健康的影响对健康的影响氨法烟气脱硫技术采用氨水炭层高度自动检测装置取代人工探氨法烟气脱硫技术采用氨水炭层高度自动检测装置取代人工探焦改为自动探焦，微机控制加煤，减少了工人的劳动强度和有害物质对身体焦改为自动探焦，微机控制加煤，减少了工人的劳动强度和有害物质对身体的伤害，有效保障了操作人员的健康。为原料和吸收剂，对人体有腐蚀作用，的伤害，有效保障了操作人员的健康。为原料和吸收剂，对人体有腐蚀作用，吸收塔采用整体玻璃钢防腐技术，可以做到防止氨水等有害物质的泄漏，再吸收塔采用整体玻璃钢防腐技术，可以做到防止氨水等有害物质的泄漏，再加上有效的劳动保护措施，可以避免对人体的损害。加上有效的劳动保护措施，可以避免对人体的损害。八、现有基础、技术条件，保证体系八、现有基础、技术条件，保证体系 n n1. 1. 气化系统工艺指标稳定，有成熟的油压控制系统和气化系统工艺指标稳定，有成熟的油压控制系统和DCSDCS自控自控系统。系统。n n2. 2. 造气炉顶部有予留探火孔，可方便用于安装设备。造气炉顶部有予留探火孔，可方便用于安装设备。n n3. 3. 具有一批大学学历，中级以上职称的化工专业技术人员。具有一批大学学历，中级以上职称的化工专业技术人员。 n n4. 4. 利用造气炉油压控制系统现有油压泵站作为该装置的动力源，利用造气炉油压控制系统现有油压泵站作为该装置的动力源，每台油压阀站现有富余阀位，能够满足该装置的运行条件，不每台油压阀站现有富余阀位，能够满足该装置的运行条件，不需增加外部及配套设备。需增加外部及配套设备。九、经济、环境、社会效益分析九、经济、环境、社会效益分析该技术的开发与应用，标志着间歇式煤气发生炉全自动加煤技术的进该技术的开发与应用，标志着间歇式煤气发生炉全自动加煤技术的进步，极大的推进了自动化技术在造气工段的应用，无论从节能降耗，改善步，极大的推进了自动化技术在造气工段的应用，无论从节能降耗，改善操作环境，还是从减少岗位定员，减轻工人劳动强度，无一不体现出较强操作环境，还是从减少岗位定员，减轻工人劳动强度，无一不体现出较强的技术发展优势。的技术发展优势。 UGI UGI固定层气化炉碳层自动控制技术项目实施后，可以有效降低停炉固定层气化炉碳层自动控制技术项目实施后，可以有效降低停炉率、减少系统波动和有效气放空量，实现气化炉长周期稳定运行，降低了率、减少系统波动和有效气放空量，实现气化炉长周期稳定运行，降低了单位产品综合能耗，以及减少了放空由此带来的环境污染。该项目节能环单位产品综合能耗，以及减少了放空由此带来的环境污染。该项目节能环保，经济效益显著，投产后每台炉每日可节约白煤保，经济效益显著，投产后每台炉每日可节约白煤500Kg500Kg，共有，共有8 8台炉可使台炉可使用自动探焦器，用自动探焦器，, ,一年可节煤一年可节煤12001200吨，价值吨，价值120120万元。万元。十、项目实施进度计划十、项目实施进度计划(按年、月的详细进度计划按年、月的详细进度计划)n n技术开发、设计阶段：2009年1月至3月n n设备订货阶段：2009年4月n n设备制作安装阶段：2009年5月至6月n n投入运行阶段：2009年7月n n考核验收阶段：2009年8月十一、十一、 经费计划经费计划n n设备8万元n n安装费用2 万元n n技术开发、设计费用3万元n n项目调研费用2万元n n调试费用1万元n n投资合计16万元十二、项目负责人、项目组成员及分工十二、项目负责人、项目组成员及分工项目负责人：翟玉伟 造气车间主任 高级工程师主持项目实施方案的制订，全面负责研发项目的进展。李西国 造气车间设备付主任 工程师林坤 造气车间设备管理员 工程师负责项目实施方案的制订及审核李福全 造气车间工艺付主任 工程师方长胜 造气车间工艺工段长 工程师负责项目工艺方案的实施来韦亭 造气车间设备技术员 工程师负责项目资料的搜集、整理和编排。谢谢大家！谢谢大家！