本发明涉及天然气重整制氢生产技术领域。
背景技术：
目前的天然气重整制氢系统的结构，主要包括：安装在设备安装壳体中的重整器、一氧化碳转换器、变压吸附器，重整器上连接有一对缓冲储罐——燃烧用天然气缓冲储罐和反应用天然气缓冲储罐，一对缓冲储罐的输入端均与天然气输送总管相连通，原料天然气由天然气输送总管输入，燃烧用天然气缓冲储罐的输出端与重整器的壳体内的点火端相连通，反应用天然气缓冲储罐的输出端通过脱硫机构与重整器内的反应器相连通；重整器上还设置有水蒸气输入管和空气进气管，水蒸气输入管与重整器内的反应器相连通，空气进气管与重整器的壳体内部相连通，重整器的输出端与一氧化碳转换器相连通，一氧化碳转换器的输出端连通至变压吸附器。
在目前的天然气重整制氢系统的制氢的过程中经常会出现成品氢气纯度偏低故障、氢气泄漏故障、一次重整气成分异常故障、转换气成分异常故障等，这些故障的故障原因复杂，故障处理反复通常都需要停机后进行维修，而解除故障。但每次出现停机就会出现重整器、一氧化碳转换器、脱硫机构中的催化剂受到污染现象，故障解除后催化剂无法继续使用，从而造成经济损失。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种能防止催化剂受污染的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，包括：惰性气体储罐，惰性气体储罐上设置有第一惰性气体输出管、第二惰性气体输出管、第三惰性气体输出管，第一惰性气体输出管、第二惰性气体输出管、第三惰性气体输出管分别连通至重整器、一氧化碳转换器、脱硫机构，第一惰性气体输出管上设置有第一惰性气体电动流量调节阀、第二惰性气体输出管上设置有第二惰性气体电动流量调节阀、第三惰性气体输出管上设置有第三惰性气体电动流量调节阀；设置在天然气输送总管上的天然气总阀；设置在脱硫机构输入端的脱硫放散管路，脱硫放散管路上设置有脱硫放散阀，在脱硫机构中的每条脱硫管路上均设置有脱硫管路压力表；设置在重整器上的重整器放散管路，重整器放散管路上设置有重整器放散阀和重整器放散压力表，设置在一氧化碳转换器上的一氧化碳转换器放散管路，一氧化碳转换器放散管路上设置有一氧化碳转换器放散阀和一氧化碳转换器放散压力表；设置在设备安装壳体上的强制风扇；安全停机保护装置实施安全停机的步骤包括：第一步，关闭天然气输送总管上的天然气总阀；第二步，打开重整器放散阀、一氧化碳转换器放散阀、脱硫放散阀、强制风扇；第三步，打开第一惰性气体电动流量调节阀、第二惰性气体电动流量调节阀、第三惰性气体电动流量调节阀，使得惰性气体储罐分别向重整器内的反应器、一氧化碳转换器、脱硫机构中充入惰性气体，从而对重整器内反应器中、一氧化碳转换器中以及脱硫机构中的催化剂进行保护，再然后关闭重整器放散阀、一氧化碳转换器放散阀、脱硫放散阀，之后再关闭第一惰性气体电动流量调节阀、第二惰性气体电动流量调节阀、第三惰性气体电动流量调节阀，从而停止充入惰性气体；第四步，关闭天然气重整制氢系统的生产控制系统软件，然后关闭电源。
进一步地，前述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，其中，还包括信号处理控制模块，信号处理控制模块包括plc和计算机，第一惰性气体电动流量调节阀、第二惰性气体电动流量调节阀、第三惰性气体电动流量调节阀、天然气总阀、脱硫放散阀和脱硫管路压力表、重整器放散阀和重整器放散压力表、一氧化碳转换器放散阀和一氧化碳转换器放散压力表、强制风扇均与plc通信连接，计算机通过plc控制第一惰性气体电动流量调节阀、第二惰性气体电动流量调节阀、第三惰性气体电动流量调节阀、天然气总阀、脱硫放散阀、重整器放散阀、一氧化碳转换器放散阀动作。
进一步地，前述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，其中，还包括电路监测设备以及备用电源，电路监测设备设置在天然气重整制氢系统的电源总电路中，从而监测电源总电路的通断，电路监测设备与plc通信连接，电路监测设备通过plc将监测信号发送至计算机，计算机判断发生电源总电路断电故障时，计算机通过plc发指令使得备用电源开启，在备用电源提供电力的条件下安全停机保护装置实施安全停机。
更进一步地，前述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，其中，在重整器的输出端设置有一次重整气成分监测设备，一次重整气成分监测设备与plc通信连接，一次重整气成分监测设备通过plc将监测信号发送至计算机，计算机判断发生一次重整气成分异常故障时，计算机通过plc发出指令，使得安全停机保护装置实施安全停机。
更进一步地，前述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，其中，在天然气输送总管上设置有原料天然气成分监测设备，原料天然气成分监测设备与plc通信连接，原料天然气成分监测设备通过plc将监测信号发送至计算机，计算机根据监测信号判断发生原料天然气成分异常故障时，计算机通过plc发出指令，使得安全停机保护装置实施安全停机。
更进一步地，前述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，其中，一氧化碳转换器的输出端设置有一氧化碳转换气成分监测设备，一氧化碳转换气成分监测设备与plc通信连接，一氧化碳转换气成分监测设备将监测信号通过plc发送至计算机，计算机判断发生一氧化碳转换气成分异常故障时，计算机通过plc发出指令，安全停机保护装置实施安全停机。
更进一步地，前述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，其中，变压吸附器的输出端设置有成品氢气纯度监测设备，成品氢气纯度监测设备与plc通信连接，成品氢气纯度监测设备通过plc将监测信号发送至计算机，计算机判断发生成品氢气纯度偏低故障时，计算机通过plc发出指令，使得安全停机保护装置实施安全停机。
更进一步地，前述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，其中，设备安装壳体中设置有氢气浓度监测设备，氢气浓度监测设备与plc通信连接，氢气浓度监测设备通过plc将监测信号发送至计算机，计算机判断发生氢气泄漏故障时，计算机通过plc发出指令，使得安全停机保护装置实施安全停机。
再进一步地，前述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，其中，电路监测设备为断电检测器，一次重整气成分监测设备、一氧化碳转换气成分监测设备、成品氢气纯度监测设备均为气相色谱仪，氢气浓度监测设备为氢气探测仪。
本发明的优点是：一、安全停机保护装置实施安全停机过程中，向重整器、一氧化碳转换器、脱硫机构中充入惰性气体，从而对重整器、一氧化碳转换器2、脱硫机构中的催化剂进行保护，这能有效防止催化剂受污染，从而有效节约了生产成本。二、由于设置了备用电源，这使得在断电情况下也能进行安全停机，从而进一步有效防止催化剂受污染，进一步有效节约了生产成本。三、信号处理控制模块能对故障作出迅速判断，迅速发出指令，迅速进行安全停机，这也能进一步有效防止催化剂受污染。
附图说明
图1是本发明所述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置的布置结构示意图。
图2是本发明所述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置中备用电源、设备安装壳体中强制风扇的安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
为了对本发明所述的天然气重整制氢系统的停机安全保护装置作较清晰地描述，下面先对天然气重整制氢系统的结构做相关介绍。
如图1所示，天然气重整制氢系统的结构，主要包括：设备安装壳体200，设备安装壳体200中设置有重整器1、一氧化碳转换器2、变压吸附器3。重整器1上连通有一对缓冲储罐——燃烧用天然气缓冲储罐4和反应用天然气缓冲储罐5，一对缓冲储罐的输入端均与天然气输送总管6相连通，具体的：燃烧用天然气缓冲储罐4的输入管41与天然气输送总管6相连通，反应用天然气缓冲储罐5的输入管51与天然气输送总管6相连通。原料天然气由天然气输送总管6输入，燃烧用天然气缓冲储罐4的输出端连通至重整器1上的燃烧用天然气进气管11，燃烧用天然气进气管11与重整器1壳体内部的燃烧器相连通。反应用天然气缓冲储罐5的输出端与脱硫机构7的输入端71相连通，脱硫机构7的输出端72与重整器1上的反应用天然气输入管12相连通，反应用天然气输入管12与重整器1内的反应器相连通。重整器1上还设置有水蒸气输入管14和空气进气管13，水蒸气输入管14与重整器1内的反应器相连通，空气进气管13与重整器1的壳体内部相连通。重整器1输出端的重整器输出管路17与一氧化碳转换器2相连通，一氧化碳转换器2上设置有用于调节温度的夹套层，一氧化碳转换器2的夹套层上连接有导热介质回路21，一氧化碳转化器2输出端的一氧化碳转换器输出管路23连通至变压吸附器3，变压吸附器3的输出端设置有氢气输出管31。
天然气重整制氢系统的工作原理介绍如下：原料天然气由天然气输送总管6分别输入至燃烧用天然气缓冲储罐4和反应用天然气缓冲储罐5，燃烧用天然气缓冲储罐4中的燃烧用天然气进入至重整器1的壳体内部进行燃烧从而为重整器1内反应器中的反应提供热能，燃烧过程中的助燃空气通过空气进气管13进入重整器1的壳体内。反应用天然气缓冲储罐5中的反应用天然气先进入脱硫机构7中脱硫。脱硫机构的结构包括：由至少两条脱硫管路并联设置形成的脱硫机构，每条脱硫管路上均设置有一个脱硫器70，每个脱硫器70的输入管上均设置有脱硫器电动流量调节阀701，所有脱硫器70的输入管汇聚形成脱硫机构7的输入端，所有脱硫器70的输出管汇聚形成脱硫机构7的输出端72，脱硫机构7的输入端71与反应用天然气缓冲储罐5的输出端相连通，脱硫机构7的输出端72与重整器1的反应用天然气进气管12相连通，脱硫器电动流量调节阀701开启的脱硫管路为工作脱硫管路，脱硫器电动流量调节阀701关闭的脱硫管路为备用脱硫管路。脱硫后的天然气从反应用天然气输入管12进入至重整器1内的反应器中，同时反应用的水蒸气由水蒸气输入管14进入至重整器1的反应器中，重整器1内的反应器中反应生成的一次重整气从重整器1输出端的重整器输出管路17输出至一氧化碳转换器2中进行进一步反应，一氧化碳转换器2反应生成的转换气从一氧化碳转换器2的输出端进入至变压吸附器3中净化，变压吸附器3净化生成超纯氢气即成品氢气，成品氢气从变压吸附器3输出端的氢气输出管31向外输出。
本发明所述的天然气重整制氢系统的安全停机保护装置，包括：惰性气体储罐8，惰性气体储罐8上设置有第一惰性气体输出管81、第二惰性气体输出管82、第三惰性气体输出管83，第一惰性气体输出管81、第二惰性气体输出管82、第三惰性气体输出管83分别连通至重整器1、一氧化碳转换器2、脱硫机构3，第一惰性气体输出管81上设置有第一惰性气体电动流量调节阀811、第二惰性气体输出管82上设置有第二惰性气体电动流量调节阀821、第三惰性气体输出管83上设置有第三惰性气体电动流量调节阀831；设置在天然气输送总管6上的天然气总阀61；设置在脱硫机构7输入端71的脱硫放散管路73，脱硫放散管路73上设置有脱硫放散阀731，在脱硫机构7中的每条脱硫管路上均设置有脱硫管路压力表702；设置在重整器1上的重整器放散管路16，重整器放散管路16上设置有重整器放散阀161和重整器放散压力162，设置在一氧化碳转换器2上的一氧化碳转换器放散管路22，一氧化碳转换器放散管路22上设置有一氧化碳转换器放散阀221和一氧化碳转换器放散压力表222；设置在设备安装壳体200上的强制风扇201。安全停机保护装置实施安全停机的步骤包括：第一步，关闭天然气输送总管6上的天然气总阀61，从而切断原料天然气供应，使得整个天然气重整制氢系统停止加热。第二步，打开重整器放散阀161，使得重整器1内反应器中的反应气体通过重整器放散管路16排出；打开一氧化碳转换器放散阀221，使得一氧化碳转换器2中的反应气体通过一氧化碳转换器放散管路22排出；打开脱硫放散阀731，使得脱硫机构7中工作状态的脱硫器中的反应气体通过脱硫放散管路73排出；另外，打开强制风扇201，从而对设备安装壳体200进行通风，为了提高与通风效果可将强制风扇201开至最大。第三步，打开第一惰性气体电动流量调节阀811、第二惰性气体电动流量调节阀821、第三惰性气体电动流量调节阀831，使得惰性气体储罐8分别向重整器1内的反应器、一氧化碳转换器2、脱硫机构7的脱硫器70中充入惰性气体，从而对重整器1内反应器中、一氧化碳转换器2中以及脱硫机构7的脱硫器70中的催化剂进行保护，再然后关闭重整器放散阀161、一氧化碳转换器放散阀221、脱硫放散阀731，当重整器放散压力表162、一氧化碳转换器放散压力表222、以及工作脱硫管路中的脱硫管路压力表702的压力显示为1.5mpa时，分别关闭第一惰性气体电动流量调节阀811、第二惰性气体电动流量调节阀821、第三惰性气体电动流量调节阀831，从而停止充入惰性气体。第四步，关闭天然气重整制氢系统的生产控制系统软件，然后关闭电源。
为了便于自动控制，本实施例中天然气重整制氢系统的安全停机保护装置还包括信号处理控制模块，信号处理控制模块包括plc和计算机。第一惰性气体电动流量调节阀811、第二惰性气体电动流量调节阀821、第三惰性气体电动流量调节阀831、天然气总阀61、脱硫放散阀731和脱硫管路压力表702、重整器放散阀161和重整器放散压力表162、一氧化碳转换器放散阀221和一氧化碳转换器放散压力表222、强制风扇201均与plc通信连接，计算机通过plc控制第一惰性气体电动流量调节阀811、第二惰性气体电动流量调节阀821、第三惰性气体电动流量调节阀831、天然气总阀61、脱硫放散阀731、重整器放散阀161以及一氧化碳转换器放散阀221动作。
为了确保电源总电路断电时，安全停机保护装置还能实施安全停机，本实施例中天然气重整制氢系统的安全停机保护装置还包括电路监测设备1001以及备用电源9，电路监测设备1001设置在天然气重整制氢系统的电源总电路100中，从而监测电源总电路100的通断，本实施例中所述的电路监测设备1001为断电检测器。电路监测设备1001与plc通信连接，电路监测设备1001通过plc将监测信号发送至计算机，计算机判断发生电源总电路断电故障时，计算机通过plc发出指令使得备用电源9开启，在备用电源9提供电力的条件下安全停机保护装置实施安全停机。
在天然气重整制氢系统中重整器1的输出端设置有一次重整气成分监测设备103，所述的一次重整气成分监测设备103为气相色谱仪。一次重整气成分监测设备103与plc通信连接，一次重整气成分监测设备103通过plc将监测信号发送至计算机，计算机判断发生一次重整气成分异常故障时，计算机通过plc发出指令，使安全停机保护装置实施安全停机。
在天然气重整制氢系统中的天然气输送总管6上设置有原料天然气成分监测设备105，原料天然气成分监测设备105为气相色谱仪。原料天然气成分监测设备105与plc通信连接，原料天然气成分监测设备105通过plc将监测信号发送至计算机，计算机根据监测信号判断发生原料天然气成分异常故障时，计算机通过plc发指令，安全停机保护装置实施安全停机。
在天然气重整制氢系统中的一氧化碳转换器2的输出端设置有一氧化碳转换气成分监测设备103，本实施例中一氧化碳转换气成分监测设备103为气相色谱仪，一氧化碳转换气成分监测设备103设置在一氧化碳转换器2的输出端的重整器输出管路17上。一氧化碳转换气成分监测设备103与plc通信连接，一氧化碳转换气成分监测设备103将监测信号通过plc发送至计算机，计算机判断发生一氧化碳转换气成分异常故障时，计算机通过plc发出指令，使安全停机保护装置实施安全停机。
在天然气重整制氢系统中的变压吸附器3的输出端设置有成品氢气纯度监测设备107，本实施例中成品氢气纯度监测设备107为气相色谱仪，成品氢气纯度监测设备107设置在变压吸附器3的输出端的氢气输出管31上。成品氢气纯度监测设备107与plc通信连接，成品氢气纯度监测设备107通过plc将监测信号发送至计算机，计算机判断发生成品氢气纯度偏低故障时，计算机通过plc发出指令，使安全停机保护装置实施安全停机。
在天然气重整制氢系统的设备安装壳体200中设置有氢气浓度监测设备202，本实施例中氢气浓度监测设备202为氢气探测仪。氢气浓度监测设备202与plc通信连接，氢气浓度监测设备202通过plc将监测信号发送至计算机，计算机判断发生氢气泄漏故障时，计算机通过plc发出指令，使安全停机保护装置实施安全停机。
上述计算机判断故障的方法具体步骤如下：每个监测设备均将监测信号发送至plc，plc将监测信号转换成实测值后发送至计算机，计算机中预设有与每项实测值分别相对应的预设值，计算机将实测值与对应的预设值进行比较，当某项实测值超出对应的预设值范围时，计算机判断发生与该实测值相对应的故障。
本发明的优点在于：一、安全停机保护装置实施安全停机过程中，向重整器1、一氧化碳转换器2、脱硫机构7中充入惰性气体，从而对重整器1、一氧化碳转换器2、脱硫机构7中的催化剂进行保护，这能有效防止催化剂受污染，从而有效节约了生产成本。二、由于设置了备用电源9，这使得在断电情况下也能进行安全停机，从而进一步有效防止催化剂受污染，进一步有效节约了生产成本。三、信号处理控制模块能对故障对出迅速判断，从而迅速发出指令，进行安全停机，这也能进一步有效防止催化剂受污染。