制氢站煤气净化、加压、混合部分现场控制系统研究

2020-01-12高赫岐

化工设计通讯 2020年8期

关键词：小管跳车调节阀

高赫岐

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063299)

1 工程概况

某一新区煤气房的高炉煤气放散塔、混合站等都采用远程控制模式，而新区加氢站因为产品类型多样，存在解析煤气、混合煤气、高压焦炉煤气等采用无人值守方式，要求具备较高的自动化水平。

2 工艺技术简介

加压单元设置两个鼓风机，一开一备，随后把加压单元从9kPa提高到25kPa。机前调节阀以及回流阀相关执行部件选择NIRECO企业制造的电油机，切断阀相关操作部件选择AUMA制作的电动执行设备。COG通过电捕焦油器控制焦油含量，将其缩减到5mg/m3左右，加压单元设置两个离心式鼓风机，同样是开一备一，随后把COG从7kPa提高到32kPa，并通过两个冷却装置，对常温煤气实施TSA净化处理后，传输至下一工序以及用户。加压机相关回流阀和调节阀，操作部件选择NIRECO企业制造的电油机，而机后切断阀以及TSA旁通阀相关操作部件主要是选择AUMA电动操作装置。煤气混合站可以选择利用混合大小管方式。

3 现场控制系统

3.1 高煤加压单元

高炉煤气相关加压单元主要是由回流阀、调节阀两个模块构成，在实际操作中，相关控制权限通常属于自动化形式，即进行PLC控制，而回流阀、调节阀在运行中，会融合机后压力，实现连锁反应。调节阀操控中，相关装置参数需要合理设置，其中后压力参数以25kPa作为目标数值。此外，为了保证加压机稳定运行，不会产生喘振，需对调节阀开度参数进行合理设置，相关下限标准为25%。启动前，加压机中的调节阀会进行自动化控制运行，相关开度参数为25%，回流阀维持相同运行状态，具体开度参数是100%。在加压机成功开启后，相关操作人员只需实施点击操作，开机后切断阀，而切断阀在接收相应的传输信号后，系统便对机前调节阀和回流阀进行PID控制。假如用户整体用量较大，逐渐关闭回流阀，扩大调节阀整体开度，超出25%，同时把相关运行压力稳定于25kPa左右。但用户整体用量较小的条件下，需要把调节阀整体开度维持在25%左右，而回流阀不能完全关闭，整体压力稳定于25.2kPa。加压机正式停止运行后，相关操作人员需要将机后切断阀彻底关闭，则全开信号将会消失，而机前回流阀和调节阀将会自动从PID控制内退出，调节阀相关开度也逐渐减小到25%，全面开启回流阀，假如需要实施加压机倒换操作，则在相关技术人员开启机后切断阀后，机前翻板阀应该主动参与到PID控制当中，需要首台加压机相关翻板开度维持相同状态，确保两个加压机的工况相似，出口压力维持相同状态。

3.2 混合单元

在混合单元中，想要彻底解决运行问题，需要对调节阀以及计量工作进行合理控制，保证在低流量条件下，依然能够维持较高的精确度。焦炉煤气和高炉煤气等支管都需要分成两个管道，通过混合大小管的方法操作。而BFG调节阀实施混合控制后，运行压力值满足设计要求，而COG相关调节阀门相关流量控制和目标流量相似。目标压力主要是用户要求煤气混合压力，结合BFG流量真实数值以及用户要求热值计算得出，BFG和COG等调节阀拥有明确的控制目标，COG保证热值，而BFG保证压力。为了提高控制工作的稳定性与可靠性，需要COG以及BFG等仅能拥有唯一调节阀融入PID控制当中[1]。

如果BFG小管调节阀相关控制输出超出50%，并且持续时间达到5秒，则BFG小管调节阀可以进一步融入PID自动调节当中，将BFG大管中的NK阀门全面开启，而大管控制输出相关固定值是10%，在10s内完成。如果BFG相关小管调节阀的控制输出大于60%。连续5s，则调节阀会从PID自动调节中退出，控制输出是55%，在5s内完成，BFG的大管调节阀开始融入PID自动调节运行当中。如果BFG相关大管调节阀的控制输出低于5%，连续5s，而大管调节阀会从PID自动条件内退出，相关控制输出固定值是10%，5s内完成，而BFG小管调节阀会融入PID自动调节过程当中。如果BFG相关小管调节阀控制输出低于10%，连续5s，而仅有小管BFG调节阀融入PID控制当中，大管NK阀门全部开启，则大管相关调节阀的控制输出是固定值0。

3.3 各个单元之间的连锁

BFG加压机如果出现跳车现象，则机后切断阀将会自动关闭，而相关全开信号也会彻底消失，机前回流阀以及调节阀从PID控制中退出，混合站开始解列，加压机相关机前调节阀闭合到下限，全面开启回流阀，混合站中的COG大管以及BFG大小管相关NK阀门全面关闭，而COG小管中的NK阀门依然保持开启状态，BFG以及COG大小管中的各个调节阀从PID控制中全面退出，COG大管中的调节阀、BFG相关大小管中的调节阀以及COG小管中的调节阀全面开启，混合站为用户传送中压，起到良好的保压效果。

在COG加压机出现跳车问题后，机后切断阀将会自动关闭，而阀门全开信号也会彻底消失，机前回流阀和调节阀等全部从PID控制中退出，而调节阀将会达到关闭下限，全面开启回流阀。针对回流站实施解列操作，混合站中的COG大管以及BFG大小管内相关NK阀门全部处于关闭状态，COG小管中的NK阀门处于全面开启状态，而COG以及BFG相关大小管中的调节阀全部从PID控制内退出，BFG中的大小管调节阀以及COG大管中的调节阀门彻底关闭，而COG小管中的调节阀则处于全面开启状态。混合站为用户传送低压单焦，发挥出良好的保压效果。其中在连锁位中的TSA旁通阀则处于一种自动开启状态，在机后切断阀相关开启信号彻底消失后，相关压力则降低到14.5kPa以下，存在5s延时，TSA开始从运行状态中退出，而脱萘塔内相关煤气传输出口阀门和解吸气的输出口阀门全部处于关闭状态[2]。

4 现存问题与解决方法

TSA、机后压力连锁和加压机跳车整体显得十分累赘，通常情况下，只有出现加压跳车问题后，才会降低机后压力，连锁条件和TSA单纯作为加压机跳车，通过一段延时后，才会使TSA从运行状态中退出。因为把TSA相关解析气输入混合煤气总管内进行混合燃烧，为此在TSA在退出过程中所形成的延时特征，容易导致热轧混合煤气经过脱硫塔TSA渗透到COG管网内部。针对该种状况，只需要把TSA和加压机跳车进行连锁处理即可。

TSA内三种脱萘塔相关控制阀门都是以低压氮气当成主要的动力来源，如果氮气供应出现变化，阀门也会开始自动停止。因为TSA旁通阀门和加压装置跳车之间进行有效连锁，该种调节情况下，应该使旁通阀门维持全面开启的状态，导致TSA后出现COG断绝，为此需要把萘塔煤气传输进出口相关控制阀门从原本的气闭形式变成一种气开方式，当下正在和阀门生产厂家之间进行积极沟通和联络。

COG加压机相关目标控制值是A，而煤气混合站和用户稳定值是B。因为TSA于不同流量状态下，所形成的阻力损失也各不相同，为此两个数值之间也存在较大的差值波动。尝试把B当成加压机压力目标控制点，因为管容问题，导致出现压力滞后，使B点的稳定性差，为此建议把A目标值当成变量。