專利名稱：一種煤氣化生產過程中氧含量檢測控制的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤氣化生產過程中氧含量檢測控制的方法，如合成氨、甲醇生產過程中對氧含量的檢測控制的方法。
背景技術：
在固定床氣化生產原料氣的合成氨生產工藝中，合成氨、甲醇生產原料氣中的氧含量是合成氨生產中的一個重要參數(shù)，是影響系統(tǒng)安全的首控指標。原化工部頒發(fā)的工藝指標是02 ( 0. 5%，氧含量一旦超標，容易引起爆炸事故的發(fā)生。為了保證安全生產，國內外行業(yè)內的做法是在儲存原料氣的氣柜出口管線或脫硫塔出口管線上，利用氧氣分析儀設置氧含量的監(jiān)測點，監(jiān)測原料氣中的氧含量。若氧含量超標，則實現(xiàn)報警及人工切斷所有煤氣發(fā)生爐，并將大量煤氣放空，然后查找原因。找出原因排除故障點，還要再開爐制惰性氣置換系統(tǒng)，才能逐步轉入正常生產。傳統(tǒng)技術中若原料氣中氧含量超標，傳統(tǒng)的監(jiān)測手段會切斷所有煤氣發(fā)生爐，使生產系統(tǒng)停產，并將大量煤氣放空，造成了資源上的浪費。而在數(shù)臺爐子中查找氧含量超標的原因又是相當困難，往往憑經驗判斷，加上心情緊張，也易造成判斷失誤，準確性差，耗費時間長，給生產安全帶來極大威脅。若氧含量嚴重超標或處理不及時，可能會造成煤氣系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)爆炸，產生嚴重后果。即使找出原因排除故障點，還要再開爐制惰性氣置換系統(tǒng)， 才能逐步轉入正常生產，延長了故障排除的周期，影響了生產的正常進行。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種把氧含量的監(jiān)測點改造到各分散的煤氣發(fā)生爐單爐系統(tǒng)的煤氣出口管，并將氧含量信號接入DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)自動控制和安全聯(lián)鎖功能，變事后被動控制為事先主動控制的煤氣化生產過程中氧含量檢測控制的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種煤氣化生產過程中氧含量檢測控制的方法，其特征是將原料氣中氧含量的取樣點選取在洗氣塔出口管線上，在單爐煤氣系統(tǒng)除塵、降溫后的洗氣塔出口管道上安裝一臺儀表用的緩沖水分器，再依次安裝一個儀表氣干燥器及脫硫器，原料氣經緩沖水分器氣水分離后，再經干燥器干燥、脫硫器脫硫后，進入氧含量自動分析儀；然后將氧含量自動分析儀產生的信號進入DCS系統(tǒng)，在DCS系統(tǒng)上實現(xiàn)聲光報警、自動化控制和安全聯(lián)鎖(1) 當單臺煤氣爐的氧含量升高，達到設定的數(shù)值時，發(fā)出聲光報警，提醒操作工人迅速查找原因；( 當單臺煤氣爐氧含量升高到另一設定的數(shù)值時，除聲光報警外，還與該單爐煙囪閥聯(lián)鎖放空，單爐進入停車程序，安全停爐。根據所述的煤氣化生產過程中氧含量檢測控制的方法，其特征是所述煤氣化生產為合成氨、甲醇生產。本發(fā)明把氧含量的監(jiān)測點改造到各分散的煤氣發(fā)生爐單爐系統(tǒng)的煤氣出口管，變事后被動控制為事先主動控制，單爐氧含量開始升高至規(guī)定數(shù)值時，實現(xiàn)自動報警和安全聯(lián)鎖氧含量> 0. 6%時，發(fā)出聲光報警；氧含量> 0. 8%時，除聲光報警外，不是切除所有煤氣發(fā)生爐，而是只自動切除當前氧含量超標的煤氣發(fā)生爐，不影響其他爐子的正常運行， 減少對生產的影響。另外，減小了時滯問題，能準確、及時、有效的控制好初始氧含量超標， 真正實現(xiàn)生產過程的本質安全化。本發(fā)明能準確、及時、有效的控制好初始氧含量超標，減小了時滯問題。單臺煤氣發(fā)生爐氧含量超標后會實現(xiàn)自動化控制和安全聯(lián)鎖(國家安監(jiān)總局在煤化工行業(yè)重點推行的自動化控制和安全聯(lián)鎖工程要求)，其他煤氣發(fā)生爐正常工作，減少了對生產的影響。 在源頭上解決單爐爐況惡化閥門故障，造成氧含量高的難題，準確及時的關停危險源，這對化工行業(yè)的安全生產，穩(wěn)定生產，是一個突破性的技術創(chuàng)新，把它與DCS (集散控制系統(tǒng))自動化控制及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)結合起來，達到本質安全的要求。


圖1為本發(fā)明氧含量檢測控制流程示意圖。圖2為已有技術中氧含量檢測控制流程示意圖。圖3原有技術中氧含量檢測結果。圖4為本發(fā)明中氧含量檢測結果。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明已有的合成氨生產裝置中所采用的氧含量檢測控制方法如圖2，煤氣發(fā)生爐產生的煤氣，經除塵器回收余熱，再經洗滌降溫后送入氣柜，然后經較長的氣柜出口管線送經煤氣風機加壓后送往脫硫工序的冷卻塔、脫硫塔、靜電除焦油器，再送往壓縮工序。原料氣中氧含量的取樣點選取在脫硫塔出口管線上，將取樣點的檢測樣氣接入氧含量分析儀，具體的控制模式為(1)氧含量<0.5%，正常操作，無報警輸出；(2)氧含量>0.6%，進行聲、光報警，提醒造氣、脫硫工段操作人員注意監(jiān)視氧含量的變化情況，并采取措施，檢查氧含量升高原因并進行處理；人工切斷所有煤氣發(fā)生爐的 {共飛。原來傳統(tǒng)做法是在脫硫塔出口、靜電除焦油器進口監(jiān)控氧含量，從開始生產出原料氣到檢測到穩(wěn)定的原料氣中的氧含量大約需要20min的時間；一是因為單臺煤氣爐氧含量超標，要在氣柜中混合，再經管道的監(jiān)測點反應在儀表上。大大延長了反應時間，雖然單臺煤氣爐氧含量超標，但是經過混合后的氧含量不一定超標；二是若氧分析儀顯示指標超標，可能是多臺爐子氧含量超標所致，或者是單臺爐子工藝狀況惡化、閥門故障等，使其氧含量的濃度已長時間高出化工部嚴控指標的數(shù)倍。這時氧分析儀即使檢測到超標信號，如若不能及時控制，幾千立方米的煤氣柜已是一個極大的爆炸危險源，煤氣風機再把氧含量高的煤氣送往后工序，同時煤氣風機在加壓氧含量已升高的煤氣時，氣體被壓縮，同時使壓縮時的煤氣溫度升高，增加煤氣壓縮、升溫后發(fā)生爆炸的可能性，從而所有工序都有發(fā)生爆炸的隱患。本發(fā)明是在原來氧含量檢測控制方法的基礎上進行的突破性、創(chuàng)造性改進，將原料氣中氧含量的取樣點選取在洗氣塔出口管線上(見圖1)，原料氣經樣氣緩沖水分器氣水分離后，再經干燥器干燥，脫硫器脫硫后，樣氣通過氧含量分析儀，然后將氧含量分析儀產生的信號進入DCS系統(tǒng)，在DCS系統(tǒng)上實現(xiàn)了聲光報警、自動化控制和安全聯(lián)鎖(采用已有的公知技術)具體的聯(lián)鎖報警模式和圖2所示的已有的控制方案的區(qū)別是氧含量>0.6% 時，發(fā)出聲光報警；氧含量> 0. 8%時，除聲光報警外，不是切除所有煤氣發(fā)生爐，而是只自動切除當前氧含量超標的煤氣發(fā)生爐。改進后，從開始生產出原料氣到穩(wěn)定的檢測到原料氣中氧含量的時間在約IOs之內，由此可以看出改進后的檢測控制方法比原有檢測控制方法的運行結果顯著改善，克服了大時滯的問題，當單爐氧化量剛開始超高時，便可進入系統(tǒng)進行聯(lián)鎖停止單臺爐子，變事后被動控制為事先主動控制，達到安全生產的目的。本發(fā)明的控制系統(tǒng)，能夠及時準確的控制氧含量的指標，并保證了安全、穩(wěn)定生產。原來設想檢測時滯在anin以內，而實際檢測結果經常在^以內，即使存在較大干擾， 控制誤差也在0. 05之內。圖3、圖4的波形所顯示的是開始生產1小時內的檢測記錄曲線， 從該記錄曲線圖中可以看出，系統(tǒng)有效的解決了氧含量監(jiān)測控制的時滯問題。實施例如圖1所示，本發(fā)明在單爐煤氣系統(tǒng)除塵、降溫后的洗氣塔出口管道上安裝一臺儀表用的緩沖水分器，再裝一個儀表氣干燥器及脫硫器，干燥、脫硫的樣氣進入氧含量自動分析儀，產生的信號進入DCS系統(tǒng)(集散控制系統(tǒng))。哪臺煤氣爐的氧含量升高，在達到規(guī)定的數(shù)值0.6%時，發(fā)出聲光報警，提醒操作工人迅速查找原因；氧含量升高到0.8%，除聲光報警外，還與該爐煙囪閥聯(lián)鎖(打開)放空，該單爐便進入停車程序，安全停爐，其它煤氣爐正常產生。使系統(tǒng)生產正常進行，安全可靠，迅速敏捷。氧含量高的煤氣爐采取聯(lián)鎖措施一一打開放空閥后，單爐便進入停車程序，安全停爐，操作工人從工藝、設備、閥門等方面便可準確查找原因，排除隱患，恢復單爐生產。本發(fā)明為煤氣化生產過程中特別是合成氨、甲醇生產中氧含量控制的一種控制方案，因為氧含量控制系統(tǒng)是一個大時滯系統(tǒng)，大時滯系統(tǒng)的控制問題是過程控制中的難題。 本發(fā)明把氧含量分析的取樣點，前移到導致煤氣中氧含量升高的起點，即單臺煤氣發(fā)生爐出口，并設計安裝了小型儀表用煤氣小氣水分離緩沖器及氣體干燥脫硫的精制凈化裝置， 再利用氧含量自動分析儀，終端與DCS系統(tǒng)相連接，與自動控制和安全聯(lián)鎖結合，實現(xiàn)了自動報警和安全聯(lián)鎖，在源頭上解決了單爐爐況惡化，造成氧含量高的難題，這對化工行業(yè)的安全生產，穩(wěn)定生產，是一個突破性的技術創(chuàng)新。變事后被動控制為事先主動控制，減小了時滯問題，達到本質安全的要求。上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構思和保護范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計構思的前提下，本領域中普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種煤氣化生產過程中氧含量檢測控制的方法，其特征是將原料氣中氧含量的取樣點選取在洗氣塔出口管線上，在單爐煤氣系統(tǒng)除塵、降溫后的洗氣塔出口管道上安裝一臺儀表用的緩沖水分器，再依次安裝一個儀表氣干燥器及脫硫器，原料氣經緩沖水分器氣水分離后，再經干燥器干燥、脫硫器脫硫后，進入氧含量自動分析儀；然后將氧含量自動分析儀產生的信號進入DCS系統(tǒng)，在DCS系統(tǒng)上實現(xiàn)聲光報警、自動化控制和安全聯(lián)鎖(1) 當單臺煤氣爐的氧含量升高，達到設定的數(shù)值時，發(fā)出聲光報警，提醒操作工人迅速查找原因；( 當單臺煤氣爐氧含量升高到另一設定的數(shù)值時，除聲光報警外，還與該單爐煙囪閥聯(lián)鎖放空，單爐進入停車程序，安全停爐。
2.根據權利要求1所述的煤氣化生產過程中氧含量檢測控制的方法，其特征是所述煤氣化生產為合成氨、甲醇生產。
全文摘要
一種煤氣化生產過程中氧含量檢測控制的方法，特別適用于合成氨、甲醇生產中氧含量的控制。因為氧含量控制系統(tǒng)是一個大時滯系統(tǒng)，大時滯系統(tǒng)的控制問題是過程控制中的難題。本發(fā)明把氧含量分析的取樣點，前移到導致煤氣中氧含量升高的起點，即單臺煤氣發(fā)生爐出口，并設計安裝了小型儀表用緩沖水分器及氣體干燥脫硫的精制凈化裝置，再利用氧含量自動分析儀，終端與DCS系統(tǒng)相連接，與自動控制和安全聯(lián)鎖結合，實現(xiàn)了自動報警和安全聯(lián)鎖，在源頭上解決了單爐爐況惡化、閥門故障，造成氧含量高的難題，這對化工行業(yè)的安全生產，穩(wěn)定生產，是一個突破性的技術創(chuàng)新。變事后被動控制為事先主動控制，減小了時滯問題，達到本質安全的要求。
文檔編號G01N1/34GK102253664SQ201110092639
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權日2011年4月1日
發(fā)明者李帥, 楊中國, 王承信, 韓學政 申請人:棗莊學院