PDF《煤气化冷激气压缩机控制方案改进及实施》

云南天安化工有限公司

2009 年技术论文 煤气化冷激气压缩机控制方案改进及实施 陈俊(云南天安化工有限公司电仪车间 云南安宁 650309) 摘要:详细介绍天安合成氨项目建设过程中对煤气化冷激气压缩机控制方案的改进及实施过程.

关键词:DCS 、ESD、压缩机、防喘振控制、联锁、升速曲线、变频器

1、前言 云天化目前已经建成投产的以煤为原 料、年产

50 万吨合成氨项目,是为云天化 草铺工业园区磷复肥基地配套、 为磷复肥生 产提供液氨原料的项目. 项目建设单位为新 组建的云南天安化工有限公司, 厂址位于昆 明西南方向

45 公里处的安宁市草铺镇,东 距安宁市区

14 公里. 天安煤气化装置中,由于壳牌干煤粉气 化技术的特殊要求, 采用了一台离心式压缩 机(K-1301) 将回流的气体打回到气化炉中 段, 作为气化炉的冷激气;

在壳牌的设计中, 此压缩机被命名为循环气压缩机, 但为了更 好的区别于装置中另外的压缩机, 根据物料 特点,我们把它称为冷激气压缩机. 由于此压缩机前后压差不大,压比较 小,同时功率也较小(1750KW) .因此, 天安选择了高压电机而没有选择汽轮机对 压缩机进行拖动.整个系统由一台 ABB 的1750KW 的高压电机,一台 3300VAC 的ABB 的变频器及一台 6000VAC/3300VAC 变压器构成,所有控制和联锁分别由 DCS 和ESD 完成.

2、工艺过程描述 压缩机把回流的合成气送回到气化炉, 用于激冷气化炉产生的热气,将大约1500~1700°C 的热气体冷却到 900°C 以下,在此温度下,飞灰充分冷却失去 粘 性, 不容易粘结. 激冷气体一部分来自

1500 单元的陶瓷过滤器出口,另一部分来自

1600 单元湿洗塔的出口. 冷激气量首先取决定于气化炉所产生 的合成气产量,如果需要,操作人员可以通 过调整温度等参数来方便的实现不同的气 化炉工况. 由于冷激气压缩机有可能不能完全提 供所有的操作工况(15%-130%)下所需要 的冷激气量, 所以设计了一条循环管线将过 剩的冷激气返回到

1600 单元文丘里洗涤器 入口, 循环气量由压缩机防喘振控制器通过 调节 13FV0011 的开度进行控制. 在开工烧嘴启动后,系统一旦建立最低 压力就应启动冷激气压缩机, 如果压力低于 最小值时压缩机将自动停车. 针对压缩机自 身,其振动、轴位置的偏移、轴承温度等工 艺参数发生异常,都将导致压缩机停车,而 云南天安化工有限公司

2009 年技术论文 压缩机一旦停车, 将引发气化炉乃至整个煤 气化装置的停车, 同时有可能导致气化炉超 温,其结果是灾难性的;

由此可见,K-1301 对于工艺的重要性是不言而喻的.

3、控制方案及保护联锁 3.

1、防喘振控制 根据供货商提供的防喘振曲线(上图) 可知,在五种工况下,机组的喘振曲线基本 重合为一条直线, 同时供货商还给出了操作 线,在操作线下方的区域,防喘振阀处于全 关位,此时工况最佳,压缩机效率最高,也 最节能.因此在第一版的组态方案,我们提 出了尽可能考虑让压缩机在操作线上运行. 当防喘振调节系统投入自动时, 根据入口流 量和进出口压差两个参数, 自动将压缩机控 制在操作线上运行.但在实际试车的过程 中,出现了当压缩机进行变频调节,改变转 速时,由于工艺参数变化较快,通过调节器 进行 PID 运算后, 存在一定的滞后性, 导致 压缩机运行在离喘振线很近的位置, 十分的 危险. 基于这种情况, 为了有效的防止压缩机 喘振, 必须准确地预测到喘振并且在喘振发 生前打开放空阀,即设定喘振安全裕度.经 过查阅资料和结合以往的实践经验, 我们确 定, 在原有喘振线的基础上增设防喘振线及 控制线, 其中防喘振线在厂家提供的喘振线 的基础上前移 5%,作为控制的底线,同时 控制线在防喘振线的基础上前移 10%, 即防 喘振的安全裕度为 15%, 确保机组处于安全 的状态运行. 同时在试车中我们还发现, 当压缩机的 工作点在接近和远离防喘振线的两种情况 下,如果防喘振阀的开关速率一样的话,可 能会出现打开时过慢或者关闭时过快, 无法 满足防喘振的要求.比如,当防喘振阀打开 云南天安化工有限公司