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关于鲁奇加压气化工艺的几点介绍关于鲁奇加压气化工艺的几点介绍一、鲁奇加压气化工艺原理及流程二、气化常用的几种基本调节三、关于气化的主要控制点四、关键性事故分析一、鲁奇加压气化工艺原理及流程

1.工艺原理煤的气化是一个复杂多相物理化学反应过程。主要是煤中的碳与气化剂、气化剂与生成物、生成物与生成物及碳与生成物之间的反应。煤气的成分决定于原料种类,气化剂种类及制气过程的条件。制气过程的条件主要取决于气化炉的构造和原料煤的物理化学性质,其中煤的灰熔点和粘结性是气化用煤的重要指标。工艺原理本装置采用碎煤加压气化是一种自热式、移动床、逆流接触、连续气化、固态排渣工艺过程。气化炉外壁按4.6MPa(g)的压力设计,内壁仅能承受0.15MPa的压差,操作压力为4.0MPa(g)。气化炉外壳是一双层夹套筒体式外壳,夹套在生产时由锅炉给水保持液位,并在此锅炉水吸热汽化产生饱和蒸汽,此蒸汽并入气化剂管线返回气化炉内。夹套内压力比气化炉内压力约高0.05MPa,以克服系统阻力。煤在气化炉中的气化过程可分为五个层:灰层、燃烧层、气化层、干馏层、干燥和预热层,其各层反应简图与反应过程介绍如左:主体材料外壳为13MnNiMoR,内壳为Q245R,气化炉外壁厚60mm,是由WSTE36材料所制(WStE是德国耐高温钢的代码),其可承受较高的外压(设计压力4.6MPa),内壁厚度为28mm,材质为Q245R,其可承受较高的温度。总的来说,外壁承压不承温,内壁承温不承压。加压气化炉的炉体不论何种炉型均是一个双层筒体结构的反应器,这种内外筒结构的目的在于尽管炉内各层温度高低不一,但内筒体由于有锅炉水的冷却,基本保持在锅炉水在该操作压力下的蒸发温度,不会因过热而损坏。由于内外筒受热后的膨胀量不尽相同,一般在内筒设有补偿装置。夹套宽度为48mm,总容积为13.3M3,充满锅炉水,以吸收气化反应传给内筒的热量产生蒸汽,经汽液分离后并入气化剂中。夹套内产的饱和蒸汽,无单独的集汽包,而是利用夹套上部空间起汽液分离作用,为了提高分离效果,在内外壳体上焊有挡板。气化炉内外壳体生产期间由于温度不同,热膨胀量不同,为降低温度差应力,在内套下部设计制造成波形膨胀节,用于吸收热膨胀量。正常生产期间,波形膨胀节不但可吸收大约25~35mm的内壳热膨胀量,而且在此还可以起到支撑灰渣的作用,这样可使灰渣在刮刀的作用下均匀地排到灰锁中去。夹套上部空间波形膨胀区48mm60mm28mm32mmR11072.流程简述粗煤气煤煤锁干燥层干馏层气化层燃烧层灰渣层炉篦驱动器气化剂灰锁夹套蒸汽洗涤水洗涤冷却器水夹套气化仿真实际图碎煤加压气化炉属于移动床逆流工艺过程,从炉子的纵剖面看,自上而下可分为:干燥层、干馏层、气化层、燃烧层和灰渣层。如左图所示。

92.1.气化装置的内部组成;气化装置由以下单元或设备组成:气化炉(内部有波斯曼套筒)、炉篦(通过变频电机驱动)、内筒体、夹套和蒸汽分离器;加煤单元:煤仓、煤溜槽、煤锁、煤尘旋风分离器、煤锁引射器、粗煤气消音器;排灰单元:灰锁、竖灰管、膨胀冷凝器;洗涤冷却单元:洗涤冷却器、废热锅炉、循环洗涤泵、粗煤气分离器。10开车煤气处理系统:开车煤气洗涤器、分离器、火炬、冷火炬。液压控制系统:由液压泵站、蓄能器、减压站和煤锁、灰锁就地控制柜等组成。其作用是以液压形式给煤锁、灰锁提供动力。润滑油系统:由油箱和齿轮泵组成。其作用是向煤锁下阀、灰锁上下阀、炉篦轴瓦和填料供给润滑油(共十个润滑点)。煤锁气处理系统:泄压煤气经煤锁气洗涤器和分离器处理后送入气柜,压缩机将气柜的煤气压缩后送入变换冷却中间冷却器。112.2.气化装置与其它车间、装置的联系(主要物料)(1)气化装置与上游工号的联系空分车间:供给气化炉开车空气和正常运行的氧气。热电和甲烷化车间:供给气化炉运行所需的中压蒸汽,废热锅炉产生的低压蒸汽供全厂的伴热和采暖使用;回收车间:向气化炉供给高压喷射煤气水和低压喷射煤气水。备煤装置:向气化炉供给运行所需的原料煤;除氧装置:向夹套和废锅壳侧供给锅炉水。(2)气化装置与下游工号的联系变换冷却装置:接受气化炉生产的粗煤气;回收车间:接受气化炉运行中产生的含尘煤气水;12组

成分子式分子量体积百分数(%)氢

气H2239.20氮

气N2280.18一氧化碳CO2815.90氩

气Ar400.09甲

烷CH41611.90乙

烯C2H4280.03乙

烷C2H6300.39丙

烷C3H8440.18正丁烷n-C4H10580.06氧

气O2320.30二氧化碳CO24431.59硫化氢H2S340.16硫氧化碳COS600.02水H2O18饱和水温

度181℃压

力3.9MPa2.3、气化炉的主要分析项目单炉粗煤气产量:43024Nm3/h(干基)粗煤气总产量:946524Nm3/h(干基)13CO2和O2是判断气化炉运行的重要指标。半分析的特点是分析所需时间短且操作程序简单,在开车阶段和气化炉工况不正常时加大单位时间内半分的次数(正常情况下一小时做一次半分析)。另外在规定时间做:灰渣中残碳量,煤样的堆密度,熔点和发热量,锅炉水的电导率等。2.4、气化装置的岗位中控岗位:负责气化装置的整体操作和控制;现场巡检岗位:负责装置的现场操作和日常巡检;煤锁岗位:负责加煤和所属岗位的检查;灰锁岗位:负责排灰和所属岗位的检查。3.气化炉的正常操作分析气化炉的正常控制是一个系统的控制,需要对工况进行综合的判断,并非一朝一夕或通过一节课就可以正常操作,其主要关注的方面有:3.1汽氧比的调整汽氧比是调整和控制气化炉的重要参数,其大小不仅影响炉温,而且将使得煤气成分发生变化。调整的依据有:①煤的特性:灰熔点是限制汽氧比的重要指标,在灰熔点允许的情况下,应尽量保持较低的汽氧比;②灰渣的特性:通过观察来综合判断,灰渣状况包括颜色、粒度和含碳量,正常情况下应无明显殘碳,粒度均匀,呈微结渣状;下灰量正常③煤气成分,其中CO2是明显快捷的判断指标。④工况和负荷:工况不好或者负荷低时,要稍提汽氧比操作。汽氧比的调整汽氧比是气化炉正常操作的重要调整参数之一,它的高低理论上决定于煤的灰熔点,但实际上要看灰的颜色、结渣程度、正常下灰量及煤气成分中CO2的含量来调整汽氧比,调整汽氧比实际上是调整反应层的温度,随着汽氧比的调整,出口粗煤气成分也会随着变化,改变汽氧比的主要依据如下:1、气化炉排出灰渣的状态:颜色、粒度、含碳量。灰渣粒度较大,量多,火层温度过高,说明汽氧比偏低。灰渣中残炭量高,细灰量多且无熔渣,说明火层反应温度低,汽氧比偏低。2、原料煤的灰熔点:在灰熔点允许的情况下,应尽量降低汽氧比,以提高反应层的温度,若灰熔点发生变化,要及时调整汽氧比。3.煤气中CO2含量:CO2含量的变化对汽氧比的变化反应最敏感,在煤种相对稳定的情况下,CO2超出设定范围要及时调整汽氧比,以适应气化炉运行的需要。汽氧比的调整要谨慎,且调整幅度不要太大,在调整前后要及时观察气体分析和灰况。在高负荷生产情况下,为了不使生成细灰影响下灰操作,汽氧比可适当降低,加大灰渣粒度。3.2气化炉火层的控制火层的高低是气化炉操作的主要目的,其高低不仅直接关系到气化炉的工况,而且对设备的影响很大。正常控制中气化炉火层并不可视,即没有直接判断的手段,需通过对出口温度和灰锁温度的控制来控制。气化炉床层温度的控制炉内火层位置的控制非常重要,判断火层的具体位置应根据气化炉的工艺指标和实际经验综合而定。火层高,则气化层缩短,煤气质量发生变化,严重容易造成氧气超标,火层低,则灰层薄,容易造成温度高而烧坏炉篦等内件,火层的控制主要靠调整炉篦转速,控制气化炉出口温度和灰锁温度来实现。火层位置的控制应综合炉顶温度和灰锁温度来调整:1)、气化炉出口温度高,灰锁温度降低时,应加大炉篦转速,加大排灰量,使炉篦转速和气化炉负荷相匹配。2)气化炉出口温度降低,灰锁温度升高时,应降低炉篦转速,减少排灰量。3)气化炉出口温度和灰锁温度同时升高时,说明炉内有沟流、风洞现象,应降负荷,适当提高汽氧比,正反转炉篦来均匀布气,必要时加大炉篦转速以破坏风洞。3.3气化炉负荷的调整加负荷前的确认:检查原料煤的质量指标和供给情况;检查蒸汽和氧气的供给情况,氧气的纯度;气化炉的工况:出口和灰锁温度,产气量是否稳定,出口气体成分等。夹套耗水量检查灰渣的生成情况。(粒度、颜色、下灰量、残炭量)加负荷时的注意事项调整负荷控制器的设定值,注意每次加负荷的量的控制;手动操作时总是先加蒸汽后加氧气;增大炉篦转速,观察下灰量;观察压差、压力、温度、流量的变化;对出口气体进行分析。气化炉夹套耗水量正常在气化炉工况稳定的情况下,增加负荷100Nm3/10min逐次递增至所需负荷,原则上限定每小时增加负荷不能超过1000Nm3;减负荷500Nm3/5min逐次递减至所需负荷,在加减负荷过程中,要求保证气化炉工况和系统压力的稳定。4.炉篦简单介绍炉篦是气化炉的心脏,是气化炉稳定、安全、高产、低耗运行的关键部件;其主要作用是使气化剂均匀分布到气化炉的横断面,排灰并维持一定的灰层高度,破碎灰结块使灰渣粒度减小、防止灰锁阀门堵塞,保持煤层、灰层在移动中达到平衡。气化炉下部炉篦系统主要包括以下几个部分:塔型炉篦、支撑件、炉篦刮刀、破碎环、齿轮、止推轴承等部分。炉体分离器煤锁洗涤冷却器膨胀冷凝器灰锁炉篦灰斗鲁奇气化炉结构大齿轮破损环下支撑环中部支撑环布气环板塔形炉蓖电脑合成炉篦外观图在炉篦内壁下部,正常操作期间,此处充满了灰渣,为了减弱炉篦转动时灰渣对内壳的磨损,延长设备使用寿命,在内壳下部与炉篦接触处和波纹段上部高为600mm范围内相应加大壁厚至40mm,并且沿圆周在此处焊有高300mm,厚度为40mm的耐磨筋条24根,在波纹节处装有耐磨板。耐磨材料为Gx35CrMoV10-4-II。旋转炉篦:将气化炉内产生高温高压的灰渣排至灰锁。旋转炉篦通过两个电机同频旋转,通过减速箱将电机的高转速小力矩转为炉篦的低转速大力矩。电机到炉篦大轴的转动比(速比)为596:1,炉篦大轴到炉篦转动比为6:1。炉篦设在气化炉底部,其是气化炉的关键部件,设置其作用是:1)使汽化剂均匀分布到气化炉的横断面;2)排灰并维持一定的灰层高度;3)破碎灰渣块,使灰渣粒度减小,防止灰锁阀门堵塞;4)保持煤层、灰层在移动中达到均衡。作为均匀灰层条件,目的是防止汽化剂在煤层中形成沟流。炉篦分为五层,从下至上逐层叠合固定在底座上,顶盖呈锥形,炉篦材质选用耐热耐磨的絡锰合金钢铸造。最底层炉篦的下面设有三个灰刮刀安装口,灰刮刀的数量由气化原料煤的灰分含量来决定。灰分含量较少时安装1-2把刮刀,灰分高的安装3把刮刀。支承炉篦的止推轴承上开有注油孔,由外部高压注油泵通过油管注入止推轴承面进行润滑,该润滑油为耐高温的过热汽缸油。炉篦的传动采用变频电机传动。由于气化炉直径较大,为使炉篦受力均匀由两台电动机对称布置。Mark-IV型气化炉采用塔形炉篦,分四层布气,气化剂由炉底进入炉篦中心管,然后由布气孔出去通过炉篦各层间隙分布进入气化炉内,达到沿气化炉横断面均匀布气的效果。炉篦的总高度为1200mm,气化剂在各层炉篦通道进入炉内的气量分布大致为:I——10%,II——20%,III——30%,IV——40%。炉篦共有五层(盖板),为便于从炉顶上孔放入炉内进行安装,除一、二层是整体一块外,其它层均是有几块组成:第三层4块,第四层4块,第五层6块。各块之间采用螺栓连接。各层炉篦均固定在中心托板上,采用插入式咬合连接,中心托板上有档块带动各层炉篦转动。炉篦整体由下部的止推盘支撑,支推盘由焊接在炉体内壳上的三个(或四个)内通锅炉水的三角锥形筋板支撑,其内部的锅炉冷却水与水夹套相通,形成水循环,以防止三角形支撑筋板过热变形。炉篦是通过两个对称布置的传动小齿轮带动的。炉外两个与小齿轮联结的轴是由变速电机通过减速机传动而带动的,整个传动装置为四级传动,传动功率为45KW,扭矩为2x400000N.m,设计转速为1——12转/h。通常炉篦承受400~500℃的温度,在其顶部需保留约300~500毫米的灰层,以防止煤在炉篦上燃烧,烧坏炉篦,正常运行时其由入炉的气化剂冷却保护,以防超温损坏。炉篦材质为16Mo5铸钢件,因其在转动过程中与灰渣产生磨擦,为提高硬度,增强耐磨能力,在其表明堆焊有硬质合金E20-50-zct,基层堆焊1.4576不锈钢,同时在其表明上焊了一些硬质合金耐磨条。在炉篦第五层下设有用于排灰的排灰刮刀,其可将大块灰渣挤压破碎,并从炉内排至灰锁内。支撑炉篦的是形如圆盘的止推盘(止推轴承),其接触面为圆球形,对中性好。上下两滑动接触面由内外配合的轴承大筒固定,用螺栓固定在套上,下止推盘与底板采用两个键固定,上止推盘与大齿轮连接采用键和螺栓固定。止推盘接触面由65﹟高温汽缸油润滑,润滑油由配套的柱塞式多点润滑泵加压经8根油管从炉外穿过炉底部压人轴承面上。止推轴承选用材料为铸钢Gx165CrMoV12,经机械加工后淬火处理,其硬度达Rc=50~70.炉篦的传动机构(驱动)是由一个大齿轮和两个小齿轮组成,小齿轮齿数Z=25,大齿轮Z=72,速比i=6,大齿轮与炉篦转轴之间采用多齿键连接,小齿轮固定在输出轴上,由炉外变速电机经减速机带动。大齿轮材质为G34CrNiMo6,其硬度Rc=42,小齿轮材质为x38Cr-MoV51,其硬度为xc=38。由于齿轮位于排灰区,周围条件差,多灰,为减小灰进入齿轮传动部分,在气化炉底部下灰室的大齿轮外挂有保护板,用于挡灰保护齿轮传动部分。大、小齿轮的间隙对于炉篦长周期稳定运行是至关重要的。冷态安装时齿轮间隙为4~5mm(实际安装11-15mm),在操作条件下,由于其受热膨胀,间隙将成为1~2mm。齿轮的这一间隙是靠固定小齿轮的偏心轴套来调整的,转到偏心轴套使大小齿轮间隙达标,用螺栓将轴套固定。炉篦的传动结构形式。)二、气化常用的几种基本调节1、汽氧比及蒸汽、氧气流量自动调节2、气化装置负荷自动调节3.炉篦转速调节1.汽氧比及蒸汽、氧气流量自动调节汽氧比即入炉气化剂中蒸汽量与氧气量的比值,该比值由气化炉原料煤种的灰熔点决定。正常生产时,蒸汽量与氧气量必须同比例增减,保证气化炉反应温度维持在一定范围。该调节回路示意图如下:2.气化装置负荷自动调节1、安装在粗煤气冷却装置上游粗煤气总管上的PRC—20CP000称为‘生产主控制器’,其输出信号经分配继电器和最大、最小闭锁装置传递至每台气化炉过热蒸汽上的FRC(控制阀),在所需粗煤气量波动情况下,粗煤气总管压力借此系统始终保持恒定。2.气化炉的生产负荷由进入炉内参与化学反应的气化剂量来决定,改变气化剂入炉量,也就是改变气化炉的负荷。由于煤的复杂性及炉内各反应层的变化,易造成煤气产量的波动。为了满足后工序对稳定供气的需求,一般气化装置都在出口工序煤气总管上设置气化炉负荷自动调节系统,通过改变入炉气化剂来稳定出工序煤气压力,以达到稳定供气的目的。2.气化装置负荷自动调节2.气化装置负荷自动调节负荷调节系统调节原理如下:当煤气总管压力下降低于设定值时,煤气总管压力变送器将信号传送给负荷调节器,负荷调节器首先考虑蒸汽与氧气的总管压力。在蒸汽、氧气总管压力均正常时,将煤气总管压力测量值与设定值相比较后,向每台气化炉的蒸汽流量调节器发出加负荷信号,蒸汽流量的增加由比值调节器相应地增加氧气流量,使入炉气化剂量增加,进而使煤气产量增加,煤气总管压力也随之提高。当煤气总管压力上升高于设定值时,负荷调节器通过调节减少入炉气化剂量,从而达到稳定负荷的目得,另外,考虑到每台气化炉运行状况的不同,通过在负荷调节器输出给单炉的信号上设一台手操器人为地增加或减少单炉的负荷,以改变各炉的负荷分配。这样虽然各炉的负荷不同,但总负荷不变,满足了各炉的运行要求。3.炉篦转速的调节气化炉炉篦的作用是将反应产生的灰渣从炉内排出,调节炉篦的转速可以增加或减少排出的灰量,以维持炉内各反应层的高度相对稳定。炉篦的转速通过转速传感器(ST)测量后传送给转速调节器SIC-01,调节器SIC-01将实测值与设定值比较后将调节信号输出给驱动炉篦的变频电机,使其转速改变,达到了转速控制的目得,这就构成了一个简单的调节回路。在此回路的基础上,将气化炉出口温度、灰锁温度、氧气流量综合运算后作为转速调节器SIC-01的串阶调节给定值,以控制炉篦转速与气化炉负荷,炉出口温度与灰锁温度相匹配,从而控制了气化炉內灰层高度的稳定。三、关于气化的主要控制点1、气化12联锁设置的意义2.HAZOP分析重点介绍

1.气化12联锁设置的意义

气化炉的联锁系统可由气化炉DCS(集中控制系统)来实现,也可能设置单独的PLC系统,一般的加压气化炉设有以下联锁。1.1、中压蒸汽总管压力低1.2、氧气总管压力低1.3、汽氧比低1.4、气化炉夹套液位低1.5、气化炉夹套压力高1.6.气化炉顶部法兰温度高1.7、灰锁温度高1.8、气化炉出口煤气温度高1.9、洗涤冷却器出口煤气温度高1.10、气化剂温差高1.11、气化炉与夹套差压高1.12、手动紧急停车按钮序号仪表位号名

称正常值联锁值动作阀门位号121FV21007121FSC21002121HS21002121PV21010121PV21035121HS21035121HS21034121HS21043121M21031121PZLL-20001蒸汽总管压力低4430KPa4350KPa关关关不动不动不动不动不动停2121PZLL-20002氧气总管压力低4370KPa4300KPa关关关不动不动不动不动不动停3121TZHH-21011气化炉顶部法兰温度高150℃240℃关关关不动不动不动不动不动停4121TZHH-21021灰锁温度高340℃450℃关关关不动不动不动不动不动停5121TZHH-21029气化炉出口煤气温度高225℃375℃关关关不动不动不动不动不动停6121TZHH-21030洗涤冷却器出口温度高211℃240℃关关关不动不动不动不动不动停7121TDIAHL-21007气化剂温差高20℃30℃不动关关不动不动不动不动不动停8121FYICAL-21012汽氧比低5.5关关关不动不动不动不动不动停9121LZLL-21006夹套液位低50%20%关关关不动不动不动不动不动停10121PZHH-21007气化炉夹套压力高4110KPa4310KPa关关关不动不动不动不动不动停11121PDZHH-21006气化炉夹套压差高50KPa125KPa不动关关关不动关不动不动停12121HS-21061手动紧急停车按钮关关关不动不动不动不动不动停汽氧比是碎煤加压气化炉操作中最重要的工艺指标之一:其中有3个联锁停车设置是该工艺指标正常执行的保证措施。1.1.中压蒸汽总管压力低:中压蒸汽总管与气化炉压差低中压蒸汽总管压力差降低时,蒸汽有不能按照“汽氧比”设定的指标进入气化炉的趋势,影响自控操作系统。这时,应该进行人工干预操作,并及时联系有关人员和岗位解决问题。当中压蒸汽压力差降低到“中压蒸汽总管压力低”设定的联锁值时,将造成“汽氧比”调节失控,而形成事故。需要安全停车。相关词:联系、指标、事故、操作、过氧、炉温等。氧气总管、蒸汽总管压力低将会汽氧比失调或气化剂供给不足,破坏气化炉工况。一般氧气压力在4.30MPa蒸汽压力达到4.35Mpa联锁停车。1.2、氧气总管压力低:氧气总管与气化炉压差低氧气总管压力差低时,氧气有不能按照“汽氧比”设定的指标进入气化炉的趋势,影响自控操作系统。这时,应该进行人工干预操作,并及时联系有关人员和岗位解决问题。当氧气压力差降低到“氧气总管压力低”设定的联锁值时,将造成“汽氧比”调节失控,而形成事故;或者因阀类使用长久磨损关闭不严造成回气事故。需要安全停车。相关词:指标、事故、操作、垮温等。1.3.蒸汽/氧气比值低蒸汽/氧气比值降低时,有不能按照“汽氧比”设定的指标进入气化炉的趋势,影响自控操作系统。应进行严密监视,并查清原因进行人工干预。当“蒸汽/氧气比值”降低到设定的联锁值时,“汽氧比”调节失控,而形成事故。需要安全停车。相关词:指标、事故、操作、过氧、炉温等。1.4.气化炉夹套液位低气化炉是一个反应容器,同时还是一个“蒸汽锅炉”。气化炉夹套水液位也是碎煤加压气化炉操作中重要的工艺指标之一。气化炉夹套是一个给气化炉壁降温,是保证材料不致温度过高而失去承压性能以致损坏的设备。气化炉夹套液位下降,说明锅炉水已经供应不足,操作人员需要及时与“气化除氧岗位”人员联系查明情况,同时本岗位人员采取恰当的措施控制发展趋势。当“气化炉夹套液位低”达到设置的联锁值时,应安全停车。气化炉夹套液位与锅炉的汽包液位一样,过低的液位将会导致夹套干锅,使夹套干锅,严重时会烧坏夹套造成漏水,引起炉内灭火,导致事故的发生。该液位低于20%时,联锁停车相关词:指标、锅炉、操作、炉温、超温、缺水等。1.5、气化炉夹套压力高1.11、气化炉与夹套差压高气化炉是一个压力容器、反应容器。气化炉压力是碎煤加压气化炉操作中重要的工艺指标之一。气化炉是一个夹套(内壁)承温不承压、外壁承压不承高温的设备。有3种原因可以形成气化炉夹套压力升高:A、气化炉内操作压力升高,夹套蒸汽压力被迫升高造成B、气化炉异常,夹套水汽化速率迅速上升而造成C.夹套蒸汽排出障碍,即“气化炉与夹套差压高”造成第一种情况下:压力容器的压力超标是不允许的。第二种情况下,生产安全不能保证,原因不明且不能及时消除,当达到“气化炉夹套压力高”设定值时就会联锁停车。第三种情况,夹套产出的蒸汽不能顺利排出,夹套内压力上升,夹套内壁材料受力增大,当超过材料允许的应力时将损坏。气化炉设计压力为4.6MPa,夹套压力略高于气化炉压力,压力超高造成设备损坏,一般的压力高联锁值按照操作压力的1.05倍设置。4.11/4.31设计上气化炉的外壳承受高压,内壳体仅承受夹套与气化炉的压力差,仅气化剂通过气化炉的料层阻力。当压差超高时会使夹套内壳体内鼓,造成设备事故。一般的夹套与气化炉压差联锁值设定为125Kpa.1.6、气化炉顶部法兰温度高气化炉顶部法兰温度是一项重要的安全性工艺指标。通常有2种原因可以造成气化炉顶部法兰温度升高:A、气化炉内缺煤时,空层已经下降到波斯曼套筒以下B.炉内出现严重异常气化炉法兰温度过高,材料受损,不能保证压力容器的安全运行。当达到“气化炉顶部法兰温度高”设定的联锁值时,应安全停车。气化炉内出现严重异常,达到炉顶温度上升甚至顶部法兰温度超过联锁值,应进行安全停车。气化炉顶部法兰温度高该联锁的设置目的是防止煤在煤锁中的架桥加不到气化炉内,而炉内已缺煤,当温度超过一定值时,气化炉会因严重的缺煤而发生爆炸。设计联锁值为240℃,超过该值时联锁动作,气化炉停车。1.7、灰锁温度高灰渣是证实操作控制最有效的依据之一。碎煤加压气化炉中,煤在燃烧后剩余的灰分主要应是无机盐类,残余温度很高。灰渣在炉篦上面有一定的厚度。气化剂由炉篦下进入,经炉篦分布后经过灰渣层,自身温度提高有利于煤的燃烧和气化,同时降低了灰渣的温度回收热量。灰渣温度降低后,减少了对炉篦、炉底等的高温灼烧。灰锁温度升高,其中有渣温度上升的可能。这种情况意味着炉篦上气化剂分布不好,或者灰渣层厚度不够、降温时间减少。这或者是操作不当造成的,或者是因为炉内气化出现问题,或者是设备损坏,应该进行严密监视并查清问题。在炉内气化出现不均时,部分灰渣含碳量较高时,其他因素影响下也会出现灰锁温度上升的情况。以上情况严重发展,当“灰锁温度高”达到设定值时应进行安全停车。灰锁设计温度为470℃,联锁值为450℃,该联锁一方面保护灰锁不能超过设备设计温度,另一方面防止炉篦将火层排入灰锁二破坏气化炉工况。1.8、气化炉出口煤气温度高不同的气化条件、不同的煤种或炉体条件应当控制不同的煤气出口温度指标。煤气出口温度的变化是炉况最快的表征现象之一。气化炉出口煤气温度升高的原因通常有操作判断失误,灰渣层过高造成火层整体上移,加煤不足预热层减薄,或者更严重的炉内出现偏烧、风洞事故。无论是缺煤还是炉况恶化,当“气化炉煤气出口温度高”达到设定的联锁值时,需要安全停车。相关词:炉况、指标、事故、操作等。气化炉出口煤气温度与所使用的原料煤种有关,但一般均不超过700℃/375,为保证气化炉设备安全,该联锁温度达到700℃/375联锁停车。1.9、洗涤冷却器出口煤气温度高洗涤冷却器出口煤气温度升高的原因是气化炉出口温度上升,或者洗涤冷却水减少,或者是因为其他因素造成洗涤冷却效果下降造成的。洗涤冷却效果下降,会造成后序设备损坏,或者破坏工艺条件的后果,当达到“洗涤冷却器出口煤气温度高”设定的联锁值时应进行安全停车。当“气化炉出口温度上升”引起的“洗涤冷却器出口煤气温度升高”,而由于其它因素掩蔽影响了测点“气化炉出口温度”有效控制时,应进行查找原因解决问题。当情况进一步发展,达到“洗涤冷却器出口煤气温度高”设定的联锁值时应进行安全停车。气化炉洗涤器出口煤气温度高洗涤冷却器中喷入煤气水,将从气化炉出来的粗煤气洗涤降温到约200℃,一旦该温度超过250℃,说明一方面煤气没有得到冷却和洗涤,另一方面将超过废热锅炉及管道的设计值,使设备安全受到影响。该温度超过240℃,气化炉联锁停车。1.10、气化剂温差高我公司碎煤加压气化炉正常生产中采用的气化剂是纯氧,并通过过热蒸汽进行稀释后进入气化炉内进行气化反应。汽氧比是重要的工艺控制指标。过热蒸汽是由来自4.9MPa蒸汽管网的约450℃过热蒸汽和本台气化炉夹套自产的饱和蒸汽混合组成。夹套自产的饱和蒸汽温度与气化炉的压力有关。当气化压力基本正常后,饱和蒸汽温度也稳定下来。所以,稀释用的蒸汽温度稳定。同理,在正常操作中汽氧比指标进行稳定控制,蒸汽与氧气在气化剂混合管混合后的温度也是稳定的。蒸汽和氧气混合前后的温度差保持不变。当蒸汽带水时,会使混合后的温度因水气化吸热而温度降低,造成“气化剂温差高”。气化剂带水会造成炉篦等损害。温差达到设定的联锁值时,需要进行安全停车。又由于气化剂纯氧在经过氧气预热器后温度在110℃左右,与混合蒸汽的温度380—400℃左右相比温度较低。所以,气化剂前后温差变化证明了汽氧比的变化。温差高即氧气比例提高,破坏了“汽氧比”指标。温差达到设定的联锁值时,需要进行安全停车。气化剂温度是指蒸汽与氧气混合后入炉温度,该温度过低有可能是氧气过量或夹套自产蒸汽带水。氧气过量造成火层超温灰结渣,蒸汽带水会造成局部灭火,它们都会带来设备损坏或其它严重后果,气化剂温差大于30℃造成联锁停车。1.12.手动紧急停车按钮除上述联锁值以外专门设置紧急停车按钮。当气化炉出现操作人员无法处理或无法操作的事故时采用手动紧急停车按钮进行安全停车处理。五楼工程师站2.HAZOP分析重点介绍节点1:气化炉系统设计意图:预热后的氧气和过热蒸汽在气化剂混合管混合后进入气化炉,与煤接触在气化炉内进行气化反应,反应热副产中热蒸汽,气化炉出口粗煤气进入下游工序。主要设备:气化剂混合管、气化炉、夹套蒸汽分离器参数:流量、液位、温度、压力、其他(静电、个体伤害、仪表故障、失电等)节点2:煤锁系统设计意图:煤仓的煤经由供煤溜槽、煤锁上阀间断加入煤锁,煤锁的煤经由煤锁下阀间断加入气化炉,煤锁的充压由变换气和气化炉粗煤气两步完成。主要设备:煤仓、煤锁供煤溜槽、煤锁、煤锁引射器、煤尘旋风分离器参数:流量、料位、其他水泵节点3:洗涤冷却系统:设计意图:气化炉出来的粗煤气进入洗涤冷却器用高压洗涤煤气水洗涤后进入废热锅炉回收热量并副产蒸汽,回收热量后的粗煤气经气液分离器分离后送至下游工序,分离出的煤气水送往煤气水处理工序。主要设备:洗涤冷却器、废热锅炉、粗煤气分离器、循环冷却洗涤53节点4:灰锁系统:设计意图:气化炉的排灰进入灰锁,灰锁正常情况下与气化炉相连,排灰时泄压,排灰完成后用过热蒸汽充压。主要设备:灰锁、灰锁膨胀冷凝器参数:液位、温度、压力、其他节点5:煤锁气回收系统:设计意图:煤锁泄压时排放的煤锁气经洗涤、气液分离后进入煤锁气气柜贮存。主要设备:煤锁气洗涤器、煤锁气分离器、煤锁气气柜参数:流量、温度、压力、液位、其他节点6:火炬系统:设计意图:开车初期的开工煤气送入冷火炬高空排放,开车后期及事故状态下的煤气进入热火炬燃烧后高空排放。主要设备:开车煤气洗涤泵、开车煤气洗涤器、开车煤气分离器、火炬、火炬气液分离器、冷火炬参数:流量、温度、压力、其他541、设置蒸汽累计流量计121FIQ21001,当上游过热蒸汽供应中断或减少。比值调节氧气供应量减少,进入气化炉气化剂供应减少,气化炉降负荷。设置氧气总管流量计121FR20002,氧气供应中断或减少。比值调节蒸汽供应量减少,进入气化炉气化剂供应减少,气化炉降负荷。2、低压蒸汽进口管道设置121FIQ20012。氧气预热器出口氧气管道设置121TIC20037,根据氧气出口温度调节低压蒸汽的流量。气化剂混合管出口气化剂管道上设置121TRA21008,检测出口温度。预热氧气低压蒸汽供应中断或减少。氧气温度降低。进气化炉气化剂温度降低,气化负荷降低。3、设置121FFRZ/21007A/B,对汽氧比进行监测,且信号引入气化炉紧急停车系统,达联锁值时气化炉联锁停车。121FFRCQA21007A控制回路故障,蒸汽调节阀关闭。汽氧比降低,过量氧气进入气化系统,引发超温。过量氧气进入后续系统,可能形成爆炸性混合物。4.设121FFRZA21002A/B监测汽氧比,信号进入ESD系统(

ESD是英文EmergencyShutdownDevice紧急停车系统的缩写)。121FFRCQA21002A控制回路故障,氧气调节阀关闭汽氧比值升高,过量蒸气进入气化炉,气化炉温度降低,气化负荷降低。555、设置LG和121LIC/21006A.121LIRZA21006A,信号分送DCS控制系统和气化炉紧急停车系统。中压锅炉给水供应量中断或减少,气化炉夹套液位降低,可能烧干。设置LG,121LIRZA21006B,信号送紧急停车系统,液位低低时气化炉停车。121LICA21006A控制回路故障,LV阀关闭。气化炉夹套液位降低,可能烧干。6、洗涤冷却器出口煤气温121TRCA21030,信号送煤锁控制系统。煤锁可能供煤中断、气化炉出现沟流、风动等恶化工况。气化反应量减少,煤气产量降低,气化炉温度升高。7、蒸汽管线设置止逆阀。进气化氧气压力高,氧气逆流至蒸汽管线。氧气管线设置止逆阀,过热蒸汽压力高,蒸汽逆流至氧气管线。8、氧气管线设置止逆阀,氧气管线设置121PRZA20002A/B送紧急停车系统。氧气管线设置121PRCA20002A送主控调节供氧压力。进气化氧气压力低,氧气、气化炉煤气可能逆流至氧气管线9、设置炉篦电机过载保护装置。气化炉排灰量减少,灰层减少,火层下移,气化效率降低。产生的煤气水的量增大,造成后系统的负荷增大。10、煤仓可贮气化炉4个小时的用煤量。煤仓设置有料位高低报警,与输煤系统连接。煤仓加煤时间延长,会导致煤仓供煤中断或减少,气化缺原料停车。5611、加煤时检测煤锁与变换冷却煤气管线的压力,当压差小于0.01MPa时停止变换气加压,设有二次充压系统。变换冷却装置来充压煤气供应减少或中断的煤锁充压时间长,加煤频率降低,气化炉负荷降低。煤锁压力降低,气化炉无法加煤,气化停车。12、高压喷射煤气水管线上设置调节阀,人工设置值HIC11032。洗涤冷却器出口设置煤气温度高报警联锁121TIZA11030A.TIZA11030B,同时送DCS控制系统和ESD紧急停车系统。高压喷射煤气水流量供应减少或中断洗涤冷却器出口粗煤气温度升高。煤气中夹带颗粒物增多,可能堵塞后续系统。13、设置泵运行信号中控室显示。洗涤冷却器出口设置煤气温度高报警联121TIZA21030A.TIZA21030B,同时送DCS控制系统和ESD紧急停车系统。循环洗涤水泵故障,洗涤冷却器出口粗煤气温度升高。煤气中夹带颗粒物增多,可能堵塞后续系统。14、设置废锅自动反冲洗程序,用高压煤气水冲洗堵塞的管道和阀门。洗涤冷却器出口设置煤气温度高报警联锁121TIZA21030A.121TIZA21030B,同时送DCS控制系统和ESD紧急停车系统。含尘煤气水管线或阀门堵塞,集水槽液位升高。洗涤冷却器出口温度升高。15、废锅设置121LICA21031和121LG21032。粗煤气分离器出口设置121TI21035。低压锅炉给水供应减少或中断。废锅液位降低,废锅出口粗煤气温度升高。16、气化炉与夹套蒸汽压差增大PDRZA11006A/B,洗涤冷却器设置安全阀。粗煤气分离器出口阀121PV21010故障关。气化系统压力升高。送往下游工序煤气量减少,降负荷生产。5717、灰锁设置121LISAH21020,信号进入灰锁控制系统,料位高时排灰程序开始启动。蒸汽吹扫灰锁,防止挂料。膨料挂壁,灰锁上阀无法关闭,造成气化炉事故停车。18.灰锁膨胀冷凝器设置121LSH21010,液位高时,联锁关闭进水阀。膨胀冷凝器充水过多,可能造成水进入灰锁中,延缓灰锁充压时间,水从泄压阀溢流。19、设置灰锁温度TRCA11021A和TRZA11021B联锁。灰层变薄,火层下移。灰锁温度高,可能损坏炉篦。20、煤锁气分离器LICA10051A.LI10052A。喷射煤气水管线设置止逆阀。低压喷射煤气水供应减少或中断煤锁气分离器液位降低,煤气可能进入煤气水系统。洗涤用煤气水量减少,煤气中夹带杂质增多,后续系统负荷加大。可能损坏煤锁气洗涤泵。21、燃料气进口管线FT10060,长明灯熄灭信号进火炬控制系统。燃料气供应量减少或中断,长明灯熄灭。火炬气直接高空排放。四、关键性事故分析1.蒸汽调节阀自动关事件;事件:2012年3月某日某厂,b系列5号炉正常运行,并网后有18个小时左右,气化炉连锁未投运,负荷为5500nm3/h,整点时间到,中控需要写报表,一操作工低头写报表,发现蒸汽调节阀fic007自动全关,此时,已纯氧运行约3分钟。讨论:如何处理?处理:(1)中控人员马上将5号炉保压停车,关氧气调节阀及电动阀,同时将该炉的负荷尽可能的加之其他工况较好的气化炉上,其他炉已经加了2500nm3/h的负荷,为保证后系统能得到允许的用气量,此时还有3000nm3/h的负荷不能加到其他气化炉上,随后联系调度告知原因,降负荷3000nm3/h,保压停5号炉。同时告知巡检工关闭现场的截止阀,隔离蒸汽调节阀,联系仪表人员查看。(2)汇报车间主任,说明原因。(3)联系仪表人员,检查原因。20分钟后仪表人员回复已处理好,告知调度,同时车间领导令5号炉通氧恢复,加强煤气分析。(4)询问仪表人员及现场巡检什么原因,调试该调节阀,仪表人员告知阀卡,引起阀门定位器出现问题,导致阀门自动关闭。2.氧气调节阀自动全关事故现象:A7#FV007调节阀突然全开,FV002缓慢关闭PV010压力增至4.0Mpa,PIC035缓慢打开,PDRZA006到120Kpa.FV002自动全关,导致停车。事故分析:FV007气源缓冲罐有沙眼,漏气,巡检未发现,仪表发现了告诉中控,中控操作人员未将串级切除。在仪表处理时FV007A表显示不准,只看B表,应将串级切除切成手动记住阀位,流量。中控跟仪表沟通不到位,主操缺乏应急措施,监控不到位,当不知怎么处理时按紧急停车按钮。炉压提高了,巡检应加大巡检力度,班长协调不及时。3.中压蒸汽管线垫片泄漏。事故经过:2012年3月某厂三号炉,中压蒸汽单炉截止阀后法兰垫片在气化炉正常运行,蒸汽压力4-5兆帕的情况下,垫片被冲去,厂房全都是热蒸汽,直接导致操作人员无法操作,操作人员全部撤离现场,车间主任告知调度,三号炉停车隔离处理。调度通知动力站锅炉减负荷断蒸汽后,进行检修处理。此炉的此垫片已经多次出现被中压蒸汽冲出的现象。事故分析:此中压蒸汽垫片冲出,已出现多次,经专业人员分析,截止阀前后管线不在一条水平线上,垫片固定螺栓不紧固,导致多次出现泄露。经过重新技改安装管线后运行到目前为止,已有两年时间未出现泄露情况。4.气化炉结渣分析及讨论结渣分析1)、布气孔堵塞造成局部点火,切氧提压偏烧严重造成结渣;2)、长时间低负荷运行,汽化剂布汽不均匀,长时间使工况恶化,易结渣;3)、汽氧比控制不当使炉内反应温度超过灰熔点造成结渣;4)、操作不当,长时间停炉篦;5)、煤质发生变化,灰熔点降低。解决方法1)、开车前必须人工清理布气孔,蒸汽升温前必须吹扫炉内;2)、根据负荷控制好炉篦转速和汽氧比;3)、根据炉况调整好负荷,控制好各工艺指标;4)、若已经结渣,提高汽氧比、正反转炉篦;5)、联系备煤送合格的煤。5.开车时,炉篦的操作要点总结:

1、加满煤后,炉篦转0.3圈以除去细煤粉,之后灰锁打循环,关闭上阀2)、空气点火成功:切换完煤气水后:

打开灰锁上阀,以1r/h的速度定期转动炉篦,并在炉篦上建立灰床。注意:a)灰锁温度达到大约200℃。b)当灰锁处于冷态时,每15分钟排灰1次。

3)、切氧前,灰锁打循环排灰后,关闭上阀,停炉篦,作用:刚切氧主要目的是提压,若不停,灰把积灰室填满。

4)、切氧后,氧气流量建立1500后,启动炉篦,以1r/h的速度运转,a)建立灰床,逐渐使灰锁温度增至300~350℃。b)每15分钟排灰一次。灰锁温度低,易形成冷凝液,排液。

5)、提压前,停炉篦,排灰关上阀。同2.

6)、开车时,炉篦间断转。

7)、正常运行时,每班必须提高炉篦转速一次,使灰锁温度有明显上升,依此判断灰床高度是否合适。6.现场翻板液位指示与中控显示不一致1).首先确认进水管线上的阀门投用正常2).确认中控与现场调节阀的阀位是否一致3).确认设备内有液位并高于测点4).确认测量翻板液位的管线是否通畅(确认方法:关闭翻板顶部和底部的阀门,打开翻板底部排放阀,排净,

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