安徽晋煤中能化工股份有限公司目前1#合成氨系统有22台固定床造气炉, 2#合成氨系统有11台造气炉,每天要消耗几百吨块煤。公司的造气炉控制室和风机的信号控制、行程传感器存在以下问题。
(1)1#合成氨系统22台造气炉由于炉子投入生产时间的关系,分成2个控制站分别在2个控制室控制:1#~8#炉分布在6#站,在1#控制室;9#~22#炉分布在30#站,在2#控制室。由于控制室的造气炉分布不均,造成30#站负荷重,若30#站系统硬件出现故障,对整个合成氨系统影响面就比较大。
而1#合成氨系统造气22台炉子共有8台风机:1#、2#风机供1#~8#炉,信号接在6#站内;3#、4#、7#风机供9#~15#炉,5#、6#、8#风机供16#~22#炉,信号接在30#站内。信号共分3组,由于各台造气炉与各台风机不能自由排队,这就造成开风机台数不会因各台炉子检修或停炉而少开,导致能耗增高,成本也因此降不下来。
(2)2#合成氨系统造气有3台风机供11台造气炉的用风量,1#风机供8#~10#炉,如果1#风机故障,需要其他风机供风,操作人员必须进行手动操作,增加了操作人员的工作量。
(3)造气炉气化层的温度随着气化反应的进行而下降,随着炉内气化层温度的降低,反应速率也相应降低,蒸汽的用量也随之降低,但如果蒸汽递减系统控制不及时,蒸汽流量仍然不变,多余的蒸汽穿过气化层会带走很多的热量,不但消耗了本来可以节约的蒸汽,同时也会导致气化层温度下降,带来一系列的负面影响。随着造气岗位蒸汽递减系统的投入运行,使造气炉蒸汽的消耗有了显著的降低,但由于现场环境差和机械等影响,蒸汽递减系统初期投入并不理想,存在电磁阀卡涩、行程传感器固定不牢易损坏等仪表问题,因而故障率高。
为了节能降耗及环保要求,公司陆续对造气炉工艺及一些辅助设备进行了更新改进,根据炉子运行情况对仪表检测控制系统、DCS软件、风机控制方式、程序等进行了改进和升级。
(1)为保证控制系统安全稳定运行,我们对1#合成氨系统造气岗位的22台造气炉DCS系统的配置进行了改进。据控制器工作负荷情况,将控制站分成3个:1#~8#炉分布在6#站,在1#主控室;9#~15#分布在8#站,16#~22#分布在30#站,在2#控制室,并将3站联网,这样各控制站负荷均衡合理,2个主控制室操作人员均可对22台造气炉工况数据进行监控。
(2)为了实现各风机自由排队、节约电能,我们对控制程序进行了更改,并对风机信号进行改造。通过计算炉子的用风量后,将风机控制方式更改为:1#合成氨系统的1#~3#风机信号参与6#站各炉子联锁及排队;3#~5#风机信号参与8#站各炉子联锁及排队,4#、5#、6#、8#风机信号参与30#站各炉子联锁及排队。这样,1#合成氨系统每次至少可以少开2台风机。2#合成氨系统造气风机不论哪台出现故障,每台风机都能和造气炉实现自由排队。另外,把来自电气设备交流接触器风机信号用继电器进行隔离,把继电器的触点接入到控制站。为了保证风机信号更安全可靠,继电器采取双路供电,以3#风机为例,来自电气3#风机闭点信号串接入继电器的电源火线L中,闭点1接入6#站中,闭点3接入8#站中,当风机运行时继电器失电,原常闭点断开,从而保证风机运行时信号和来自电工风机运行信号一致。
(3)为行程传感器加工了连杆机构,并在传感器的下面增设了活动关节,用于阀门与传感器探杆之间的连接,避免了阀门动作的力直接作用在传感器上造成的破坏。为了防止传感器内部电路进水、腐蚀,我们在仪表接线口安装密封接头,在外部采用塑料薄膜防护,定期进行清灰维护。
2013年11月造气风机控制系统改造后,运行至今,造气各项控制方式达到最佳匹配状态,各项指标正常。每天33台造气炉可少开2台风机,按每台耗电量440 kW·h计,年可节电7.392×106 kW·h。改进后,控制系统未出现一次过故障,为生产的稳定运行提供了保障,而且减少了不可再生的原料煤消耗,提高了原料的利用率,节能降耗效果十分显著;提高了炉子运行的安全性,为操作人员的人身和设备安全提供了强有力保证。该控制系统改造项目的先进技术具有性能高、投资少、安全可靠的优点,可以在公司其他各个生产装置上推广应用。