三聚氰胺装置燃烧器控制系统的优化

2013-08-15徐寿永漆辉蓉谭玉诚乌鲁木齐石化公司化纤厂仪表车间新疆乌鲁木齐830019

化工管理 2013年18期

徐寿永，漆辉蓉，谭玉诚（乌鲁木齐石化公司化纤厂仪表车间新疆乌鲁木齐 830019）

前言

乌鲁木齐石化公司化纤厂三聚氰胺装置采用的是意大利欧技公司的高压法三聚氰胺生产技术，生产能力为三聚氰胺3.0万吨/年，年设计运行时间8,000小时。装置的加热系统是向反应器、废水分解器预热器和反应器夹套、阀门提供所需热量的。因加热炉是以天然气为燃料的，所以，一方面燃气燃烧器系统事故具有突发性强，复杂程度大，安全性要求极高，破坏力大的特点，另一方面燃烧系统是化工装置高能耗的，高污染的系统。两套燃烧器约消耗：每小时700方天然气，每年将使用约604万立方天然气，排放二氧化碳约1.2万吨。为了有效的节约天然气，同时减少二氧化碳的排放，针对此类情况，我们决定对燃烧器控制系统进行优化。

一、燃烧器系统现状

1、从装置开工以来，工艺人员多次反应燃烧器系统调节波动比较大，最小流量只能控制在80标方以上，调节幅度在30-50方左右，达不到精细调节。

2、在09年，两次由奥林燃烧器公司和检测中心对烟道中氧含量测试中均在6-8%左右，因无监控手段，难以调整到好的“空燃比”和进一步提高热效率。

3、两套燃烧器约消耗每700方/小时，每年约使用604万方天然气，对大气排放二氧化碳约1.2万吨。

二、燃烧器控制系统问题的分析

1、DCS程序：燃烧系统的调节方式为宽频脉冲调节，而且燃烧器系统程序中脉冲频宽的基本单位过大，对温度没有超前调节功能，计算后输出幅值不能做到精细调节，导致现场伺服机构变化幅度过大，影响燃烧炉温度的稳定，造成燃料（天然气）的浪费。

2、自力式调节阀:从功能上讲自力式调节阀只有调节压力的作用，很难对流量进行调整，仅仅依靠伺服凸轮调节燃气流量无法满足对流量调节的要求。并且装置所用的自力式阀多次出现故障,2009年以来3次出现强制关闭的故障，关闭后无法再打开，导致燃烧器停止工作，如果重新点炉开工，势必加大了能源的消耗。

3、装置燃烧器系统由于无烟气氧含量的检测手段，天然气和空气配比量完全依靠人为的经验判断，导致氧含量无法控制在一个理想的范围，08、09年我们请奥林燃烧器公司和监测中心对我装置燃烧系统烟道氧含量进行了测试，测试值均在6%-8%左右。空燃比不理想必定会造成能源的浪费。

三、对策与实施

1、上线安装氧化锆分析仪以监控烟气氧含量,并对氧化锆编程组态。新增加的气动控制阀与原来的伺服系统配合调节，一方面提高了控制精度，另一方面能较好的控制烟气氧含量。并对天然气流量的控制达到最小控制量为：30 m3，查工艺分析数据，2010年11月1日至11月15日产品吨消耗天然气为197 m3，实现了控制要求。

2、对调节阀进行改造：重新选择具有良好流量调节性能的等百分比的气动薄膜调节阀取代原先的自力式调节阀，达到对天然气流量的精确调节作用。在烘炉时，完全可以得到一个更加平稳缓和的烘炉温度曲线；实现了对燃烧炉燃气负荷微调，从而达到了温度的精确控制，节约能源的目的。

3、编程组态：对温度信号进行站间通讯。

4、PLC程序修改：将脉冲调节程序进行了修改优化，细化了动作过程从而从达到平稳调节的目的。

四、效果检查与经济效益

1、措施实施后的2011年11月至2011年2月，单耗为196 m3。说明我们的目标实现。

2、经济效益：提高了1%的热效率，通过计算，每年少排放21.928吨。天然气单耗比改造前降低了至少14.4方/吨，若产量按3万吨计算，通过计算每年将节约14.4×3=43.2万方天然气，按每方天然气1.03元计算，每年节约44.5万元。每年因改造直接减少对大气排放CO2=43.2*2.05=885.6吨二氧化碳。

3、新实现的功能

（1）实现燃气量PID调节控制功能

（2）实现燃烧系统燃气低流量稳定运行

（3）实现烟道氧含量的远程监控