supCGPOS焦爐集氣管壓力優化解決方案典型案例

2019-07-18

項目背景

河南某焦化廠,200萬噸焦爐,采用2×65孔炭化室高6.25m復熱式搗鼓焦爐、單集氣管、兩吸氣管,干法熄焦,濕法熄焦備用。集氣系統包括上升管、橋管及閥體、集氣管、低壓氨水噴灑裝置、集氣管自動點火放散裝置、高壓氨水噴灑導煙除塵。項目采用單集氣管,每座焦爐分兩段、設兩個吸氣管,均在機側。吸氣管上設有手動和自動調節翻板,自動調節集氣管內的壓力,使集氣管保持微正壓操作。

自焦爐~83℃的荒煤氣,與焦油和氨水沿吸煤氣管道至氣液分離器,氣液分離后荒煤氣由上部出來,進入5臺并聯操作的橫管初冷器(其中一臺備用)分兩段冷卻。上段用35℃循環水,下段用16℃低溫水將煤氣冷卻至21℃-22℃)。由橫管初冷器下部排出的煤氣,進入3臺并聯操作的電捕焦油器,除掉煤氣中夾帶的焦油后。再由離心式煤氣鼓風機(一開一備)加壓送硫銨工段。

焦爐煤氣凈化后進入儲氣柜,供后續15萬噸/年焦爐煤氣制甲醇生產使用。

項目要求

在現場設備與工況正常情況下,通過焦爐集氣壓力優化控制系統連續穩定運行,可實現如下功能:

?  非換向、非裝煤出焦情況時可以達到設定值的±30Pa;

?  由于出焦裝煤、交換等因素引起的集氣管壓力大于300Pa或小于30Pa時,系統能將集氣管壓力回調向正常范圍的最短時間可達到10S;

?  設定值可以實現在線修改,修改后在快速適應;

?  實現高壓氨水泵與裝煤曲線的精細化曲線控制;

?  穩定集氣管壓力,減少因集氣管壓力波動引起的放散與負壓的出現,改善焦爐操作環境;

為保證最佳控制效果,滿足環保指標要求,對現場有以下要求:

?  規范裝煤和出焦的操作,如:裝煤操作按照規定過程進行等;

?  保證高壓氨水噴頭的噴撒效果,使裝煤過程中允許高氨水壓力快速提升,高壓氨水泵必須為變頻控制;

?  翻板執行機構調節精度,全行程小于60秒,最小動作精度應在1%以下,翻板具有40%以上的可調空間。

?  風機應有20-40%的可調節空間,風機接近限值時(最大值或是臨界時),整體的調節效果會受到影響,在裝煤時不能保證實現上述控制目標。

?  大循環閥為電動調節執行機構,在風機接近臨界使用;

解決方案

焦爐集氣管壓力優化系統使用中控ECS-700高端控制器,實現模塊、控制器、網絡等全冗余方案,控制周期100ms、200ms、500ms、1s、2s可選。

機車操作信息通過433M免費頻段無線傳送到優化控制系統,無線通訊擁有加密及容錯處理機制,確保數據及時準確。

焦爐集氣管壓力優化系統由翻板自動、鼓風機自動、高壓氨水泵自動三部分組成。

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圖1 焦爐集氣管壓力優化系統原理結構圖

(1)翻板自動

每個翻板的智能解耦模型,可實現耦合振蕩動態周期判斷,擁有更寬的適用范圍;雙增益曲線與S型曲線的配合使用,避免現場管道走向差異對翻板控制的影響;浮點型SPID算法精確及時控制輸出,保證翻板的控制效果。

回路智能檢測,及時有效的判斷輸入輸出信號的狀態,避免信號故障時,翻板的持續單方向調節。

靈活的投運方式,每個翻板可以單獨自動運行,單個翻板檢修時不影響整體自動運行。

(2)鼓風機自動

風機控制的安全模型會對風機調節進行有效保護,確保不會出現因調節過大造成過流停車,同時不進入風機的臨界區域。

多風機協調模型可實現多風機同時自動控制,根據現場運行情況可實現差異頻率運行。

吸力擬合模型,對整體工藝流程數據進行分析。異常波動、生產負荷調整等,風機能及時感觸并自動調整風機負荷。

(3)高壓氨水泵自動

拖煤板行程、裝煤過程數據無線傳送到優化系統,優化系統根據串序模型,對每孔裝煤進行獨立的優化控制,滿足高壓氨水除塵需求的同時可有效減小對集氣管系統的影響,降低煤氣中氧含量。

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圖2 集氣管優化操作界面

 

效果價值

通過焦爐集氣壓力優化控制系統的持續穩定運行,實現了各工藝控制指標,負荷快速響應滿足環保要求。

?  優化控制系統長期自動投運率達到99.5%以上;

?  優化控制系統自動控制模式下,±30Pa達到70%以上;

?  因調節引起的上升管頂蓋冒煙次數為零;

?  高壓氨水泵能耗顯著降低,能耗降低15%以上。

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圖3 集氣管壓力優化前后運行趨勢對比圖


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