针对GSP气化炉运行参数波动的控制策略优化改造.pdf

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1、1440化工自动化及仪表第40卷针对GSP气化炉运行参数波动的控制策略优化改造许力强。徐亚昆“呼宏安‘(神华宁夏煤业集团有限责任公司a．煤制油项目建设指挥部；b．煤炭化学工业分公司烯烃公司．银川750411)摘要某煤基烯烃气化装置的西门子GSP干煤粉气化工艺，除了气化炉的构造与其他工艺有所不同外，其负荷控制方式也与众不同，是以煤量定氧量的，这就对煤量的测量准确性和稳定性提出了较高的要求。在此，详细介绍对以煤定氧的负荷控制方式的优劣以及控制方式的优化与改造。关键词GSP干煤粉气化炉煤量测量运行参数波动控制策略优化中图

2、分类号TH862+．6文献标识码B文章编号1000-3932(2013)11·1440-02神华宁夏煤业集团煤化工分公司的煤基烯烃项目，选用的是西门子GSP干煤粉气化工艺，其负荷控制方式为“以煤定氧”，与主流气化装置有所不同。这种控制理念是基于安全性考虑，可以有效防止气化炉的过氧燃烧。但这就对给煤量测量的准确性和稳定性提出了较高要求。在实际生产过程中，整个给煤管线中煤粉的流态并不稳定，用于给煤量测量的速度计和密度计均有所波动，导致测量出来的煤粉流量有较大波动，进而导致氧煤比(A)、氧气流量、气化炉压力和温度及合成气

3、流量等多个参数随之波动，整个系统很难稳定运行。在此，笔者在对以煤定氧的负荷控制方式的优劣性进行分析的基础上，给出其控制策略的优化改造方案。1GSP气化炉参数波动原因分析由于该公司的煤基烯烃项目的GSP气化炉的负荷控制方式为以煤定氧，而输煤量是一个不稳定参数，必然导致氧量随之波动，而且稍显滞后，所以两介质在气化炉内的配比并不是如预设的一样呈线性化，这一点从氧煤比(A)曲线的波动就可以看出。并且，随着煤粉流量的波动持续，各参数的波动就会呈现周期性波动，很难再次调整正常。因而，系统参数波动的根源为煤粉流量的波动。2解决方

4、案既然确定了系统参数波动的根源为煤粉流量波动，那么就要从整个控制过程中稳定煤粉流量人手。因为煤粉流量是一个波动的参数，所以取其平均量作为控制氧量的参数。根据给煤量波动的频次，得到每分钟的平均煤粉流量信号。具体获取方式为每6s对煤粉流量信号取样一次，每lO次的取样值计算得到平均值，每6s计算一次。如果使用1min的平均煤粉量去控制氧量，暂时假定煤粉流量的测量是正确的，则可能出现两种极端工况：瞬时煤量较大，平均煤量较小，此时采用平均煤量控制氧气流量，会使氧煤比(A)较实际偏低；瞬时煤量较小，平均煤量较大，则仍采用平均煤

5、量控制氧气流量，会使氧煤比(A)较实际偏高。而在GSP气化装置的运行中，最危险的莫过于氧气过量，反应在工艺参数上就是A升高。所以任何时刻取两者中的小值去控制氧气流量，才能在稳定工况的前提下避免过氧的风险。平均流量与瞬时流量的取小，与瞬时流量的趋势对比如图1所示，取小值的策略成功滤掉了瞬时流量易导致过氧的虚高值。图1平均流量与瞬时流量的取小值与瞬时流量的趋势对比收稿日期：2013-09．13(修改稿)第11期许力强等．针对GSP气化炉运行参数波动的控制策略优化改造1441另外，平均煤粉流量的计算是需要时间的，那么投煤

6、初期的平均量从实际来看是偏小的，而且更加不稳定，所以平均煤粉流量控制的投用时间也需要设定。因投煤初期平均煤粉流量会明显低于瞬时煤粉流量，所以不能直接用平均量控制氧量，在DCS221F1345一煤粉流量瞬时值0，SPKORR氧气计算参数DELAY每6s输出一值，之前输出的保持。第十一个出2时．第一个由第二个代替SUMl卟信号进行加和运算操作画面增加负荷控制方式切换按钮，由工艺操作人员根据实际运行工况，在最佳时间切换为平均流量控制；所谓的平均量控制，就是将平均煤粉流量与瞬时煤粉流量做取小值运算，在平均控制投用后，均取两

7、者中的小值去控制给氧量，避免随时出现的过氧风险。其控制逻辑如图2所示。垒∑垦垦：!!i箜煤粉流量平均值MUL乘法SWITCH手动切换按钮MIN两参数取小值输出221F1345ll用瞬时量得到的煤粉流量瞬时值II氧气设定值1231F3411CSP手夏碉圭墨堕量丝塞!控制图2GSP平均煤粉流量控制逻辑的优化方案3优化后的控制效果优化后的组态逻辑程序投用后，给氧流量的调节较以前稳定了很多，同时其他参数也有了很大的改善，周期性波动的情况不复存在。优化前、后各参数曲线的对比如图3、4所示。优化前，氧气流量完全取决于煤粉流量，

8、成线性跟踪，同时气化炉压力也随相关参数的波动而波动；优化后，氧气流量在煤粉流量低时跟踪，有一定的线性关系，当煤粉流量向大值波动时，氧气流量已经由平均煤量来控制，呈稳定趋势，同时气化炉压力也较以前稳定了许多。图3程序优化前的运行参数曲线煤粉溉蟥氧气量‘．⋯』＼⋯。。／?A．一i⋯。r7r7⋯一萋⋯71j／{÷气化炉压力图4程序优化后的运行参数曲线4结束语神华宁