在线分析仪表在煤气化装置预处理系统中的改造研究

董少磊

摘 要：在化工行業中，在线分析仪表应用非常广泛，它是控制化工生产过程、保证产品质量、指导生产操作重要的手段和基础。因此，解决在线分析仪表的现场应用问题，以及其在煤气化装置预处理系统中的改造问题，并充分发挥在线分析仪表作用是非常重要的任务。为此，文章将对在线分析仪表在煤气化装置预处理系统中的改造进行深入探讨和研究，以期为同行提供一些参考。

关键词：在线分析仪表；煤气化装置；预处理系统；改造

在生产现场中，在线分析仪表可以对其中的各种混合气体样品的成分和单个组分含量进行连续自动的分析，以保证控制工艺的适时性和准确性，实现最优化的生产和最大化的效益目标。然而，在实际的生产过程中，许多在线分析仪表不能正常、准确的运用到生产运行中，导致其无法发挥真正的作用，这种情况主要是因为生产工作人员对在线分析仪表的运行条件认识不清，对样品进行的预处理使测量样气无法达到分析仪的要求，进而对在线分析仪表的使用与发展起到了限制性影响。

1 对在线分析仪表进行简单的介绍

文章根据某项目进行实验分析，此项目的原料是煤，是一项通过煤气化进行生产的特大型煤化工项目，拥有设置7台气化炉的煤气化装置，使用的是GE水煤浆加压气化技术，其主要原料为煤和氧气，气化炉需要的条件为6.5MPa压力和1350℃左右，在此条件下的气化炉内通过气化反应生成主要成分是CO+H2的粗合成气，粗合成气在通过洗涤塔的洗涤后，再进行增湿、降温、除尘并送到下游装置的净化处理。在进行这个过程的同时，系统中所产生的黑水被送到闪蒸、沉降系统中进行处理，实现热量、灰水的回收、再生循环使用，并把其产生的粗细渣送出界区以外。

煤气化合成气是一种高温、高压以及高含水而且高粉尘含量的介质，其有6.25MPa的压力和242℃的温度，并由57.93%含量的H2O、18.39%含量的CO、15.24%含量的H2、8.04%含量的CO2、0.4‰含量的CH4、0.05%含量的Ar、0.12%含量的H2S、1.3×10-13%含量的O2等物质组成。

在7台气化炉洗涤塔的出口管线位置分别设置在线分析仪表，主要对合成气中CH4、CO、CO2、H2、H2S、Ar和O2的含量进行分析，同时利用各组分的含量来对气化炉的操作温度进行判断，通常都是用CH4的含量来判断气化炉的操作温度，同时还需要根据CO、CO2、H2的含量进行综合的判断，以便对工艺操作进行及时的指导和帮助。7台气化炉洗涤塔一共安装了4台双流路在线色谱分析仪，其中有1台采用色谱仪，其余6台采用一台双流路色谱仪。另外，每台洗涤塔出口合成气分析还需要设置一台色谱分析仪、红外线分析仪和微量氧化分析仪，以及烧嘴冷却回水分离器放空管线CO含量红外线分析仪，以便对合成气中的CH4含量、微量氧含量以及CO含量进行检测分析，这对试车和正式运行气化装置的工艺优化操作和装置的稳定安全运行有着非常重要作用。

2 对在线分析仪表预处理系统进行改造

在线分析仪表是否可以长周期的进行正常平稳运行，关键取决于是否合理的设计预处理系统，根据气化工艺介质的特征，此系统必须具备脱水、脱尘以及降压和降温等功能。该项目的气化装置在开车时运行预处理系统的过程中，因为放火炬管线太细以及循环水压力过低等不合理的设计，为在线分析仪表的运行和维护工作带来了巨大困难，导致分析仪表出现多次进水、进煤粉的现象，处理工作很难进行。因此，对在线分析仪表在煤气化装置的预处理系统进行改造是刻不容缓的。

2.1 煤气化合成气预处理系统常见的问题

比较差的除水、除尘能力；无法全部带走冷却下来的水放火炬线；没有进行排污设计，致使分析仪表经常性的进水和进煤粉；较低的循环水压力，较小的压差，导致温度控制不稳定；蒸汽伴热减压阀经常发生故障，使样气压力不稳。

2.2 改造预处理系统技术的具体措施

根据上述问题，针对此项预处理系统进行的改造工作，应该有一项几个方面入手。

第一，水冷器的冷却能力较低，在水冷器处于理想状态时，样品在此通过时的温度应该控制在30℃左右。这在实际运行中是非常难的，夏季冷却水的温度较高，可以利用加大水流量的方法，对通过水冷器的样品流量进行控制，尽可能关小旋风制冷的流量，尽量控制二级样品预处理旁通流量处于50L/h的状态。

第二，样气的压力状态不稳定，它主要是通过蒸汽伴热减压阀来进行减压和稳压操作的，输出压力应该维持在100kPa，低于这个数值很可能会造成色谱的进样流量变小，对分析结果造成影响。而压力太高也有可能导致二级预处理疏水器的自动排水系统无法正常运行，进而使分析仪表检测器或是色谱柱进水，对其造成损坏而无法投入使用。另外不及时清洗蒸汽减压阀也会对分析仪表的使用造成影响。

第三，把原微量氧分析仪进样路线的阀门安装在过滤器位置之后，在打开进样的过程中，脱硫剂罐所带来的压力会把试剂罐溶液带入微量氧分析仪中，从而使微量氧分析仪燃料电池损坏。对此，可以在脱硫试剂罐前安装一个针型阀，对进入脱硫试剂罐的样品量进行控制，使脱硫罐的压力下降，在微量氧分析仪前加装三通阀，在更换试剂之后把三通阀打开到排放位置，利用氮气将脱硫罐中的空气冲洗10分钟，然后把该空气排空，以便使进入微量氧分析仪的介质氧气含量保持在一个非常低的状态，促进燃料电池寿命的提高。

第四，严格控制二级预处理旋风制冷器的温度，使其始终保持在2-5℃之间，样品水含量和压力处于0.536%以下和100kPa的稳定状态，为疏水器的正常排液提供保障。

第五，对分析仪表进水或进煤粉问题进行处理，需要先采用压力为300kPa的压缩空气彻底吹扫进水管路，对过滤器进行清洗，对蒸汽伴热减压阀能否稳住压力进行检查，如果其压力不稳，则需要解体清洗蒸汽减压阀，对CH4红外分析仪的测量气室进行清洗，对色谱仪的进样流路进行检查，如果色谱的进样流量不符合要求，则需要对色谱仪的十通隔膜阀进行清洗，直到进样回路完全恢复通畅为止，最后校验分析仪表，确认一切正常后才可以投入使用。

3 结束语

综上所述，在线分析仪表在煤气化装置预处理系统中的故障发生率较高，而且维护工作量也较大，对工艺生产造成了一定程度的影响。对此项技术进行改造，可以准确、可靠的分析数据，有针对性避免故障的频发现象，大大的减少了分析仪表和预处理系统的维护量，并十分有效的指导气化装置的稳定操作，使装置能够平稳安全的运行，为工艺的正常生产提供保证。

参考文献

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