HT-L粉煤加压气化装置渣水岗位流量控制系统的改进

王 亮，段国光

（安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400）

HT-L粉煤加压气化装置渣水岗位流量控制系统的改进

王 亮，段国光

（安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400）

介绍了HT－L粉煤加压气化项目电气控制方面的改进措施，实现了渣水系统部分设备的远程监控与操作，通过理论与实践相结合，达到了降低生产成本和消耗的目的。

粉煤；加压气化；流量控制

作为国内煤化工行业中拥有第一套自主知识产权的HT－L粉煤加压气化项目，安徽晋煤中能化工的这套装置通过几年来的运行实践，已经达到了相对成熟。尤其是在电气控制方面，为了保障该装置长周期稳定运行，我们也在不断的摸索和创新，以进一步提高其自动化程度。

1 立项背景

在HT－L粉煤加压项目的渣水系统中，渣池泵是用来输送渣水，通过调节阀调节流量，由于管道内介质浓度较高，且有细渣，一旦停止流动就会造成管道堵塞，液位升高，导致工艺波动，影响生产。因此我们需要该泵保持相对恒定的流量来维持连续运行，该装置系统设计中是用电磁阀来进行调节，而渣池泵始终满负荷运行，实际生产中，我们发现渣池泵介质的平衡流量只是满负荷的一半左右，由于该泵满负荷运行，这就导致压力相对较高，管道内的介质冲击磨损阀门，致其损坏，维修频繁，另外，由于此套装置大部分时间都不能满负荷运行，就存在着大牛拉小车的情况。为此，我们决定使用一种新型的控制模式，通过DCS远程自动化控制变频调速来满足工艺流量。

2 技术指导

根据理论指导，量程和转速成正比，扬程和转速的二次方成正比，而轴功率和转速的三次方成正比，调节电动机的转速不仅可以调节管道内介质的流量，同时也可以达到节约电能的目的。

由此，我们可以得出，利用电动机拖动离心水泵，而使用变频调节技术来控制电动机的转速，同时也控制了离心泵的转速。这样一来，我们根据需要通过控制频率就能控制离心泵的扬程和流量，不仅可以节省电动调节阀的投资，同时能更好的实现节能减排的需要。

使用变频调节技术，同时攻克变频器与DCS系统的兼容。使用DCS远程自动化控制，通过变频器4～20 mA两路输入输出，可以随时监控电动机的运行电流和运行状态，并且对管道内的流量和压力也进行数据分析，把电动机的运行监控和对生产工艺的监控结合为一体，保障生产的稳定运行。

3 具体改进

由于此调节阀主要是用来调节流量，我们可以从电动机控制方面改革创新，使用变频调节技术来调节电动机转速，从而调节泵的流量，以达到生产要求。原始的电动机控制是使用按钮启动交流接触器，使用热继电器做保护。运用变频调节技术之后，通过变频器的智能保护，我们可以实现对电动机的短路、过载、不平衡、堵转和缺相等故障的全面保护，确保电动机安全运行。

由于变频器有两路4～20 m A输入输出，这样一来，就完全可以实现变频器的远程控制，利用我公司HT－L项目目前所用的DCS系统进行操作，不仅可以调节变频器的频率，同时也能通过PC机进行监控，查看流量，根据所需调节频率，也能监控电动机的转速和电流，可以达到远程巡检的效果，节省了人力资源。如图1所示：

图1

如上图：接线端子4和6、18和19为两路4～20mA信号，可以调节控制频率，也能给后台一个电流信号，可以监控电流变化情况，如出现过载等情况都能随时监控到，6和8是变频器远程启停的脉冲信号，22和25可监控的变频器运行情况。

4 技术创新点

该次改造运用电力拖动技术和流体力学原理，实现了渣水系统部分设备的远程监控与操作，通过理论与实践相结合，达到了降低生产成本和消耗的目的：

1）我们根据电能转化为机械能的原理来对电动机进行智能化控制，根据离心泵的原理，扬程和转速的关系进行等单位换算，可以得出控制电动机转速实际可控制离心泵的流量，从而根据变频器的变频特点来达到控制管道内流量的目的。

2）变频器的智能化控制，目前我们依靠DCS来实现此变频器的远程操作，也可以依据管道内的流量，通过流量传感器实现自动调节变频器频率达到自动化控制的目的。

3）本装置中，变频调节技术和远程自动化控制的实施应用，有力地推动了我公司电气设备控制方式向自动化和智能化发展的进程，为企业的安全生产做出了贡献，同时，该装置的节能因素也为公司节能降耗也作出了突出贡献，它是现代工业控制中比较先进的控制方案，应用前景非常广泛。

4）通过小功率电动机的试验，可以将该技术运用到大功率电动机，如大型水泵和风机电动机，节能效果更加明显。2013年，我们将污水处理185KW－4S曝气风机使用变频器控制风量，平均运行转速800转，目前已经连续运行8924h，运行较为稳定。

5 降低成本

我们通过小功率电动机进行计算，HT－L渣水系统渣池泵电动机加变频器之后，平均使用功率为20 k W，之前电动机使用功率大约为40 k W，使用前年均电费：40×24×365×0.45＝157 680元，更换变频器后平均电费：20×24×365×0.45＝78840元，变频自身损耗达不到1%，忽略后计算可节省电费：157680－78840＝78 840元，一台调节阀的价格是55000元，平均8个月更换一台，目前四台调节阀，两台常用，即一年可以更换3台，调节阀的价格为3×55000＝165000元，1a可以节省大约165000＋78840＝243840元，另外沉降槽底流泵和滤液池泵分别是55 kW和30 kW，根据日常工艺要求计算电动机功率情况，平均一年可节省资金731 520元，而一台变频器的价格只有28000元，并且是长周期使用，不易损坏的设备。

通过试验后，我们会继续将该技术运用到大功率设备中，节电效果会更加明显，对设备维护也会更加方便。

［1］姜从斌，刘晓军，葛超伟.HT－L航天粉煤加压气化装置运行情况［J］.化工设计通讯，2014，40（4）.

Improvement of HT－L coal gasification device post slag water flow control system

Wang Liang,Duan Guo-guang
（Anhui Shanxi coal chemical Limited by Share Ltd，Linquan Anhui 236400 China）

This paper introduces the ht－l pulverized coal gasification project electrical control improvement measures，to realize the remote monitoring and operation of slag water system part of the equipment，through the combination of theory and practice，reach the purpose of reducing the cost of production and consumption.

pulverized coal；pressurized gasification；flow control

TQ546

B

1003-6490（2015）04-0023-02

2015－07－20

段国光（1972－），男，汉族，安徽阜阳人，大学本科，助理工程师，主要从事自动化仪表设备管理工作。