Claus風(fēng)機在硫磺回收裝置中的應(yīng)用

譚鴻飛

(中原油田普光分公司天然氣凈化廠，四川 達州 635000)

生產(chǎn)與應(yīng)用

Claus風(fēng)機在硫磺回收裝置中的應(yīng)用

譚鴻飛

(中原油田普光分公司天然氣凈化廠，四川 達州 635000)

普光天然氣凈化廠的工藝流程復(fù)雜，在天然氣凈化裝置中，硫磺回收系統(tǒng)和加氫單元使用的是Claus風(fēng)機提供燃燒空氣。本裝置每一系列配備2臺Claus風(fēng)機，分別為背壓式汽輪機(代號K-301A)和三相異步電動機(代號K-301B，離心式)。本文就背壓式汽輪機的各系統(tǒng)作詳細介紹。

Claus風(fēng)機；控制系統(tǒng)；監(jiān)視系統(tǒng)；保安系統(tǒng) 防喘振

中原油田天然氣凈化廠是中國最大的天然氣凈化廠，原料為高含硫天然氣，H2S含量13%-8%,CO2含量8.0%～10.0%，有機硫含量340.6mg/m3。凈化裝置共有6個聯(lián)合，每個聯(lián)合2列，其中硫磺單元采用Amoco改良Claus硫磺回收工藝，設(shè)計規(guī)模為16×20×104t/a液硫產(chǎn)品，操作彈性為30%～130%，使用的背壓式汽輪機型號是Altas Copco制造的B3-36/5。該汽輪機使用溫度360℃，壓力3.5MPa的中壓過熱蒸汽為動力，升速到正常轉(zhuǎn)速為5300r/min。大型風(fēng)機自動化程度較高，各個控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行是保證正常工藝生產(chǎn)的必要條件。

1 控制(調(diào)節(jié))系統(tǒng)

汽輪機組采用WOODWARD505調(diào)節(jié)器，并配有基本的保安系統(tǒng)，以確保機組安全運行,見圖1。

圖1 505控制系統(tǒng)

該505調(diào)速器是蒸汽透平壓縮機使用的最普遍的一種調(diào)速裝置，它可以接收頻率信號、Analog signal、接點信號等，還可以輸出接點信號、Analog signal等。可以組態(tài)多種啟動方式，可以通過改變PID中的比例調(diào)節(jié)系數(shù)實現(xiàn)改變斜率的升降速控制。它將現(xiàn)場的轉(zhuǎn)速傳感器傳來的轉(zhuǎn)速信號與設(shè)定轉(zhuǎn)速相比較后，經(jīng)過PID調(diào)節(jié)輸出4-20mA的電信號給閥位控制器，最后輸出50-250mA電流信號給電液轉(zhuǎn)換器。

2 保安(連鎖)系統(tǒng)

本機組的保安系統(tǒng)包括液壓保護裝置和電氣保護裝置兩部分。機組配有冗余配置的兩位三通電磁閥裝在速關(guān)組合裝置上，任何一個電磁閥動作，都可停機保護，電磁閥可由SIS系統(tǒng)操縱，也可由WOODWARD 505遠程操作完成遙控停機。

(1)液壓保護裝置包括：速關(guān)閥、軸位移遮斷器、危機遮斷油門、三選二超速保護。

(2)電氣保護包括：WOODWARD505的超速報警和停機保護功能；機組軸瓦溫度、軸振動、軸位移、轉(zhuǎn)速、潤滑油壓等參數(shù)的連鎖停機等。

3 監(jiān)控系統(tǒng)

凈化裝置采用的是恒河CS3000的DCS系統(tǒng)，采用當(dāng)前最先進的計算機技術(shù)，以WINDOWS XP作為操作系統(tǒng)，使用通用PC機作為硬件平臺。其中硫磺單元的Claus風(fēng)機組態(tài)畫面如下圖2：

圖2 Claus風(fēng)機組態(tài)畫面

通過DCS對機組軸瓦溫度、軸振動、軸位移、轉(zhuǎn)速、潤滑油壓進行集中控制、監(jiān)測、記錄和報警。DCS顯示控制穩(wěn)定、操作方便、靈活簡便、修改容易，并且為實現(xiàn)計算機數(shù)據(jù)處理和生產(chǎn)管理創(chuàng)造條件。

3 防喘振系統(tǒng)

喘振是一種壓縮機運行的不穩(wěn)定狀態(tài)，在流量和壓力變化過程中，氣流在管道中產(chǎn)生周期的震蕩現(xiàn)象，對機組設(shè)備危害非常大。

本汽輪機在滿負荷運轉(zhuǎn)時，正常供風(fēng)量大約為49000Nm3/h，入口壓力96kPa左右,出口壓力161kPa左右。機組采用西門子PLC的S7-300進行PID調(diào)節(jié)控制，當(dāng)入口流量低于某一特定轉(zhuǎn)速下的喘振流量時，放喘振控制閥自動開啟(快開慢關(guān))。現(xiàn)場實測喘振曲線見圖3。

圖3 現(xiàn)場實測喘振曲線

在本裝置實際正常運行時，采用定極限流量的防喘振控制，設(shè)定入口導(dǎo)葉閥位13%左右，根據(jù)出口和入口的壓力大小、溫度高低進行調(diào)節(jié)。

5 結(jié)論

汽輪機在普光凈化廠有著不可替代的作用，自2008年投產(chǎn)運行以來，不僅運行穩(wěn)定、操作性強、便于控制，而且為凈化廠的節(jié)能降耗做出了巨大貢獻。經(jīng)過多次操作，已經(jīng)積累了一套獨有的操作經(jīng)驗，為今后的風(fēng)機運行提供技術(shù)支持。

[1] 王 渝.基于PLC的工業(yè)汽輪機控制系統(tǒng)的研究[D] . 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué), 2006.

[2] 伍愛民.工業(yè)汽輪機市場需求結(jié)構(gòu)與預(yù)測[J].工程建設(shè)與設(shè)計, 2000(2):8 -10.

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[4] 張 俊．高爐鼓風(fēng)機防喘振控制策略研究[D]．上海：同濟大學(xué)，2008.

(本文文獻格式：譚鴻飛.Claus風(fēng)機在硫磺回收裝置中的應(yīng)用[J].山東化工，2016，45(12)：83-84.)

2016-04-14

譚鴻飛(1988—),河南南陽人，助理工程師，主要從事天然氣凈化工作。

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1008-021X(2016)12-0083-02