防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控方法与流程

本发明涉及一种防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控方法。

背景技术：

水煤浆气化技术是以纯氧和水煤浆为原料，采用气流床反应器，在加压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为有效成分的粗煤气。水煤浆气化炉是目前最为成熟的煤基气化炉之一，在国内广泛应用。水煤浆气化炉最常见的危险是由于氧气与水煤浆的进料比失调，导致气化炉飞温或气化炉、激冷室、碳洗塔内的爆炸，由此引发了多起事故，如2002年2月6日某工厂气化炉激冷室下降管烧坏事故，2004年12月30日某工厂气化炉超温爆炸事故，2007年7月某公司过氧爆炸事故。为了防止这种事故，水煤浆气化炉大多设有多套联锁，如氧煤比高高联锁，煤浆泵停止联锁，煤浆流量低低联锁等，这些联锁对保护气化炉的安全运行起到了一定的作用。然而，这些联锁的启动条件没有针对爆炸最直接的表征参数，而是采用了间接的氧煤比等参数，导致启动条件过于保守，造成气化炉频繁的非计划停车。cn201410438966提供了一种基于温度变化率、压力变化率、压缩机异常及氧气流速的联锁方法，仍然是基于间接参数的联锁，无法高效解决避免过氧爆炸事故与减低非计划停车的问题。文章“德士古水煤浆气化装置气化炉过氧问题的探讨”(大氮肥，32卷2期，2009：88-90)分析了造成气化炉过氧的各种因素，提出了一些解决方案。

气化炉过氧爆炸之前有一些前兆，过量的氧气在系统中首先会导致深度氧化，从而引起二氧化碳超标，甲烷减少，当氧化所需物料不够、分布不均及停留时间不足时，进一步引起氧气超标，最终导致过氧爆炸。目前，对过氧爆炸这一过程没有量化的模拟或研究，无法根据爆炸最直接的表征参数进行联锁与安全控制。

本发明有针对性的解决了该问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有技术中对过氧爆炸过程没有量化的模拟或研究、无 法根据爆炸最直接的表征参数进行联锁与安全控制的问题，提供一种新的防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控方法。该方法用于防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控中，具有对过氧爆炸过程的参数进行了量化、可以根据爆炸最直接的表征参数进行联锁与安全控制的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控方法，通过在线监测出气化炉合成气中的甲烷含量，设置合理的联锁启动条件，进行自动的紧急停车动作，具体技术方案如下：(1)在出激冷室合成气管线或文丘里管后或碳洗塔上引出一条管线，安装甲烷在线监测系统；(2)甲烷监测系统包括但不限于在线色谱、冷凝器或喷射泵、分液器、减压阀及排气管；(3)设置甲烷体积含量报警条件为500-700ppm，联锁条件为400-600ppm；(4)甲烷含量高高联锁动作包括但不限于关闭气化炉氧气进料。

上述技术方案中，优选地，所述在线色谱的数据引入集散式控制系统或/和可编程控制系统。

上述技术方案中，优选地，所述联锁通过可编程控制系统执行。

上述技术方案中，优选地，报警通过闪烁、颜色变化或声光信号进行提示。

采用本专利的方法，对过氧爆炸过程的参数进行了量化，可以根据爆炸最直接的表征参数进行联锁与安全控制，可以防止气化炉过氧爆炸事故发生，并改善目前联锁针对性不足，设置过于保守等缺点，避免不必要的非计划停车事件，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为气化炉与碳洗塔简易流程图。

图1中，1、气化炉；2、激冷室下降管；3、激冷室；4、出激冷室合成气；5、黑水；6、文丘里管；7、碳洗塔。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

一种防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控方法，通过在线监测出气化炉合成气中的甲烷含量，设置合理的联锁启动条件，进行自动的紧急停车动作，具体技术方案如下：

(1)如图1所示，水煤浆和氧气经工艺烧嘴进入气化炉的燃烧室1中进行部分氧化反应。生成的粗合成气和熔融态灰渣一起向下，经过激冷环沿下降管2进入激冷室3的水浴中。从激冷室出来饱和了水汽的合成气4进入文丘里管6，与黑水5混合后进入碳洗塔7。

(2)在合成气出激冷室管线4或文丘里管6后或碳洗塔7上引出一条管线，安装甲烷在线监测系统。

(3)甲烷监测系统包括但不限于在线色谱、冷凝器或喷射泵、分液器、减压阀及排气管。

(4)在线色谱数据引入集散式控制系统(dcs)或/和可编程控制系统(plc)。

(5)设置甲烷体积含量报警条件为500-700ppm，联锁条件为400-600ppm。报警通过dcs或plc执行，联锁通过plc执行。

(6)报警可以通过闪烁、颜色变化或声光信号进行提示。

(7)甲烷含量低低联锁后，通过plc执行动作：包括但不限于关闭气化炉氧气进料。

采用本专利的方法，对过氧爆炸过程的参数进行了量化，可以根据爆炸最直接的表征参数进行联锁与安全控制，可以防止气化炉过氧爆炸事故发生，并改善目前联锁针对性不足，设置过于保守等缺点，避免不必要的非计划停车事件。

与现有技术相比，非计划停车减少率为24％，取得了较好的技术效果。

【比较例】

某厂水煤浆气化炉，设有氧煤比报警与联锁，但没有设甲烷在线监测、报警与联锁。由于氧煤比的波动，导致装置经常出现非计划停车，由于氧煤比控制关系到气化炉的安全，故联锁不能取消。仅在2015年，非计划停车次数多达10余起，造成了极大的经济损失。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控方法，主要解决现有技术中对过氧爆炸过程没有量化的模拟或研究、无法根据爆炸最直接的表征参数进行联锁与安全控制的问题。本发明通过采用一种防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控方法，通过在线监测出气化炉合成气中的甲烷含量，设置合理的联锁启动条件，进行自动的紧急停车动作的技术方案较好地解决了上述问题，可用于防止水煤浆气化装置过氧爆炸的监控中。

技术研发人员：孙峰;金满平;高英杰;朱云峰
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院
技术研发日：2016.03.22
技术公布日：2017.09.29