[发明专利]一种增氧间歇式煤气制备的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气制备装置，更具体的涉及一种增氧间歇式煤气制备控制装 置。

背景技术

传统的固定层(UGI炉)煤气制备工艺已经沿用了100多年。其生产控制系统在 二十世纪八十年代以前，基本上采用原国外配套的液压---机械式自动机，八十年代后 逐步被国内开发的电子式----油压自动机所替代。

其工艺的特点是将空气通过燃烧的煤块，使其充分燃烧达到一定的温度，然后 用蒸汽通过灼热的煤层，与煤中的碳(C)进行下列化学反应，产生CO和H₂。

H₂O+C→CO+H₂

2H₂O+C→CO₂+2H₂

空气通过煤层是一个放热反应，而蒸汽通过灼热的煤产生煤气(CO、CO₂和H₂) 则是一个吸热反应。因此为了可持续地进行生产，上述过程必须反复交替进行。从可 持续生产和安全出发，整个的煤气制备过程可分为下列五个小过程，即：

吹风(空气使煤层燃烧和升温)

上吹(蒸汽上吹经过煤层产生煤气)

下吹(蒸汽下吹经过煤层产生煤气)

二次上吹(从安全考虑用蒸汽置换了煤气炉底部的煤气，并再次蒸汽上吹产生 煤气)

吹净(空气从炉底鼓入，所生产的煤气和氮气回收进系统，同时为再次“吹风” 准备好了条件)

这五个阶段的实施是靠一系列阀门的切换来进行的，而从原始的UGI炉配套的液 压---机械式自动机到目前广泛使用的电子式---液压自动机，其基本功能就是用程序控 制的方法来控制这一整套自动阀门的启停。如湖南的仪峰、安徽的三元，石家庄的德 隆等自动机。其次，为了优化煤气炉的操作，某些电子式---液压自动机引入了煤气炉 的某些测温点，通过模糊控制等手段，指望调整上述五个阶段的时间，以使煤气炉的 操作得到优化，但均未获理想的稳定的效果。此外，由于化肥厂制造煤气的目的是为 了合成氨，即N₂+3H₂→2NH₃。其中H₂是从煤气中的CO+H₂转化而来，N₂则是从第五 个制气阶段的吹净，以及在上、下吹的同时在蒸汽中引入一部分空气而得到的。为了 制得后续合成工段H₂∶N₂＝3∶1的要求，需要控制上述的空气加入量即实施所谓的氢氮 比调节。

目前的电子式---油压自动机大都配置有氢氮比调节但由于空气量的变化对煤气 炉自身的炉况会产生影响，因此有时反而会起到使炉况恶化的作用，因而并没有真正 解决此问题。

因此目前的电子式---油压自动机主要的功能是实施煤气制备的五个阶段的程控 而对稳定炉况和提高制气强度等方面则尚缺乏有效的措施。增氧间歇式煤气制备工艺 是抓住了煤气制备的要害是煤气炉的热平衡，如果能使煤气炉能在较高的温度下维持 炉温的平衡，则必定能大大提高蒸汽分解率提高制气强度，节煤和减少CO₂和硫化物 的排放。其根本措施是在吹风、吹净及上吹、下吹阶段的适当时机在空气中增加氧的 浓度。同时根据制气各阶段的成分确定氧的加入量和调整各阶段的时间比例，从根本 上强化和优化了煤气炉的生产。

为了实施增氧间歇式煤气制备工艺，必须解决：

1、制定一整套增氧间歇式煤气制备工艺的生产控制操作方法。

2、制造一套能完成上述生产方法的控制系统。

这套控制系统的功能是：

1、结合原有的电子式----油压自动机在适当的时机加入不同浓度的增氧空 气。即确保吹净时空气总管的氧浓度和上下吹制气时上下吹加氮支管的氧浓度。

2、根据上下行煤气的质量(CO，CO₂，H₂)和单炉蒸汽流量，间接分析蒸 汽分解率。并结合炉温确定上下吹时的增氧浓度和蒸汽的加入量。

3、根据吹风气中的成份(CO，CO₂)或吹净时煤气中的成份(CO，CO₂， H₂)，并结合炉温确定吹净和吹风时增氧空气中的氧浓度以及吹净和吹风的持续时 间。

4、核算单炉生产效率和消耗指标。