TS3000在航天炉煤化工中的应用

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1、TS3000在航天炉煤化工中的应用                     作者：李元华  河南濮阳龙宇化工有限责任公司仪表车间   引言:近年来，随着中国经济的高速发展和工业技术的不段进步，我国甲醇行业也发生了很大的变改，其制气工艺也在不断的改进和发展：从原始的优质无烟块煤常压固定床造气炉间歇式制气(50年代)，到近年来的美国GE公司的Texco水煤浆加压气化技术和荷兰壳牌公司的Shell粉煤加压气化技术，再到最近我国第一套航天炉HT-L粉煤加压气化技术在我公司的成功投产，工艺的可控性、安全性、能耗比

2、、经济性都在不断的改变和进步。一、概述10    濮阳龙宇化工是隶属于河南永煤集团的一个化工公司，工艺改造前该公司有甲醇生产规模为年产12万吨，其装置采用天然气与煤制气联合生产甲醇工艺。煤制气采用优质无烟煤常压固定床造气炉间歇式制气，工艺落后，冷煤气效率（即合成气含有原料煤的能量）仅50%，煤的一半能量被浪费，并污染环境 。为了适应行业的发展和配合永煤煤化工做大做强的目标，从2006年我公司和中国北京航天科技集团经过整体调研，确定由我公司承建其“首套国产粉煤加压气化示范装置产业化开发研究”项目。    

3、目前世界上已实现工业化应用的洁净、高效煤气化技术有两种，即美国GE公司的Texco水煤浆加压气化技术和荷兰壳牌公司的Shell粉煤加压气化技术。两种技术在国内大氮肥和甲醇行业都已经成功引进。    GE公司的Texaco水煤浆加压气化技术，由于对煤的成浆性和灰熔点特殊的要求，国内只有兖州、神府、华亭、义马、鹤岗等少数地区的煤炭可以用作其原料，难以实现原料煤的本地化，很难在全国的发电和煤化工企业推广。    壳牌公司的Shell粉煤加压气化技术，对于煤种的适应性广，但设备投资大，关键设备基本依赖进口，尤其

4、是特殊阀门、气化炉内件和燃烧器，由于必须依赖进口，每年的备品备件费用对于一个18万吨/年合成氨厂来讲超过3000万元。    HT-L粉煤加压气化技术充分吸收了当今世界两大先进煤气化技术的优点，是在引进、消化吸收基础上的再创新。该技术在备煤、输煤、燃烧调节系统、气化炉辐射段均采用先进的粉煤气流床气化技术； 灰渣水系统、洗涤、净化则采用气体急冷流程技术。利用北京航天动力研究所多年来在煤气化以及能源化工行业关键设备研制方面的成果，重点在原料煤本地化、工艺路线的优化、减少投资、关键设备国产化方面所做的工作。研

5、制了具有高效节能的煤气化技术。HT-L技术与壳牌、德士古主要经济技术指标的比较见表：以上比较可看出，HT-L技术性能已达到目前国际上最先进的壳牌、德士古的主要经济技术指标水平。该技术由航天科技技团自主研发，属于大型煤化工成套设备，并已获得国家专利。濮阳龙宇化工有限责任公司承建该技术首套煤气化装置，项目投产后，使装置生产能力达到20万吨，不但实现了原料的本地化，并且吨甲醇成本可以降低400元，达到了国内外煤气化技术的先进水平。二、航天炉的工艺特点和TS3000系统1.HT-L粉煤加压气化技术   HT-L

6、煤气化工艺的原料是干煤粉，用高压氮气或加压CO2输送入气化炉，对煤种的适用范围宽，能够以当地煤种为原料，而且碳转化率超过99％。该工艺过程对煤的特性，例如煤的粒度、粘结性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但对于灰熔点较高的煤如灰熔点＞1400℃须加入助熔剂(石灰石)，改变溶渣性能。工艺流程如图-110 图一气化炉体示意图如图-2 10图-2   由于航天气化炉的工艺特征，该炉体的工作环境属于高温（1500-1700℃）高压（4MPA），由于采取了加压煤粉给料技术和灰渣水气体急冷技术，所以对整个

7、工艺的给料系统与气化炉燃烧系统以及灰渣处理系统的相互联锁以及各自系统的保护就要求很高。由于整个仪表控制系统中有大量的设备联锁功能（比如单个煤烧咀供料阀的联锁就将近20个，同时又相互关系），单元联锁功能（比如气化炉停车联锁、），复杂控制回路（负荷控制回路等一共11个）和顺序控制回路（比如点火烧嘴开车顺控等），而且这些控制和回路又相互联锁，以至于在煤化工行业流行这样一句话：开煤化工就是开联锁仪表系统。只要仪表系统正常，工艺生产就很可以很好的连续进行下去。2.TRICONTS3000系统   TS3000系统

8、的硬件核心是TRICON的三重模件冗余容错（TMR)结构的控制器。每个主处理器：CPU32位、50MHZ,2X16MRAM,工作方式为3-2-1-0，其32位浮点协处理器的使用得到了TUVAK-6级的安全认证，系统中所有的I/O信号都经过硬件的三取二表决（如图-3所示）。TS3000系统具有最高的可靠性和可用率，并获得了国际电工学会IECSIL-3级和德国技术监督局TUVAK-6级安全认证。 图-310   TS3000系统所用软件为TRI