煤氣化裝置自動化儀表選型研究

徐海寶

（中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086）

我國作為一個多煤少油少氣的國家，煤氣化生產(chǎn)技術(shù)不但是國家能源結(jié)構(gòu)化調(diào)整過程中的核心技術(shù)，同時也是確保能源生產(chǎn)安全的基本技術(shù)類型。在該技術(shù)應(yīng)用過程中，具有技術(shù)成熟度較高、能量轉(zhuǎn)化率好的特征，同時水煤漿運輸過程中可以有效避免干粉運輸?shù)母鞣N限制因素，提升了環(huán)境的適應(yīng)性與運輸?shù)姆€(wěn)定性。在生產(chǎn)過程中，由于涉及復(fù)雜的生產(chǎn)工藝實現(xiàn)環(huán)節(jié)，需要借助于自動化儀表來進(jìn)行生產(chǎn)過程控制，滿足生產(chǎn)效益的實現(xiàn)需求。本文主要探討了煤氣化生產(chǎn)過程中自動化儀表的選型特征。

1 壓力測量儀表選型

壓力測量表在煤氣化生產(chǎn)中具有重要的作用。在生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)中都需要涉及壓力這個重要的參數(shù)，一般來說，煤氣化生產(chǎn)過程中壓力在5～7MPa，在這樣的高壓條件下要想保持壓力測試的穩(wěn)定性，需要做好設(shè)備的選型管理與管道的安全涉及。在常規(guī)條件下，壓力測量儀表的測量需要根據(jù)介質(zhì)來進(jìn)行選擇，彈簧管不銹鋼壓力表能夠很好地滿足煤氣化生產(chǎn)的實際需求。在氧氣介質(zhì)當(dāng)中，可以選擇專用的變送器，通過黑水沖刷處理實驗后能夠滿足基本的煤氣化生產(chǎn)要求即可。另外，需要避免儀表出現(xiàn)堵塞問題，增設(shè)膜片進(jìn)行加厚處理，配合沖洗環(huán)來滿足設(shè)計的實際使用要求。必要時，還可以選擇哈氏合金材料來滿足耐腐蝕的設(shè)計要求。

2 溫度測量儀表選型

煤氣化生產(chǎn)過程中對于溫度參數(shù)的監(jiān)控具有很高的要求，這不但直接關(guān)系到生產(chǎn)的產(chǎn)量與穩(wěn)定性，同時也影響到生產(chǎn)工藝的安全性。作為使用較為廣泛的儀表，溫度測量儀表的選型主要以穩(wěn)定、安全以及壽命長為設(shè)計要求。在煤氣化生產(chǎn)過程中，最為關(guān)鍵的溫度監(jiān)控環(huán)節(jié)是氣化爐的內(nèi)部溫度，該測試劃分為內(nèi)測與外側(cè)測溫兩個主要組成部分。燃燒時內(nèi)部具有高溫高壓的環(huán)境特征，在生產(chǎn)過程中溫度可以達(dá)到1 400℃以上。這樣的惡劣使用環(huán)境對于測量儀表的材質(zhì)與設(shè)計水平提出了很高的技術(shù)要求。熱電偶保護(hù)管要同時滿足雙層結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，同時選擇耐磨、耐高溫高壓的材料。其中，B型高溫?zé)犭娕寄軌驖M足長期高溫工作的要求，但是在低溫條件下測量效果較差，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 熱電偶適用溫度范圍

煤氣化生產(chǎn)過程中爐壁的測溫點測量同樣十分重要，一旦出現(xiàn)爐壁溫度異常上升，可能會導(dǎo)致外殼強(qiáng)度遭受影響，進(jìn)而使得氣化爐進(jìn)入到不安全的工作狀態(tài)當(dāng)中，該部分的保護(hù)管需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠不幚恚ㄟ^表面噴涂熱處理的方式進(jìn)行強(qiáng)化可以達(dá)到實際的使用要求。

3 物位檢測儀表選型

物位檢測儀表的選型主要考慮到煤氣化生產(chǎn)過程中的計量需要，特別是滿足生產(chǎn)過程中物料位置的控制需求，以確保生產(chǎn)進(jìn)程中設(shè)備使用安全以及生產(chǎn)順序穩(wěn)定。在選型控制方面，優(yōu)先選擇壓差變送處理設(shè)備來滿足生產(chǎn)的實際需求，該設(shè)備能夠盡可能滿足煤氣化生產(chǎn)的過程控制要求，如果有特殊需求，也可以匹配其他類型的物位檢測儀表。比如說煤漿槽當(dāng)中存在煤漿黏稠度較高的情況，采取傳統(tǒng)的壓差變送設(shè)備進(jìn)行檢驗，難度較高，如果能夠借助于非接觸雷達(dá)液位計來進(jìn)行測量，則效果要好很多。此外渣脫水罐液位，罐體高度對于一般差壓變送器測量精度很難保證，選用雷達(dá)液位計和伺服料位計測量能滿足多變的測量環(huán)境。儀表選擇過程中需要考慮到耐腐蝕的客觀要求，同時選擇哈氏合金C膜片來參與構(gòu)建，提升液位測量的整體效果。核料位計在測量過濾器收集的灰焦物料效果尤為明顯。

4 控制閥選型

控制閥在煤氣化生產(chǎn)中屬于必不可少的部分，其選擇過程中需要綜合考慮到閥體、閥芯的結(jié)構(gòu)特征，以提升整體的調(diào)節(jié)效果。為了實際的使用壽命，還需要根據(jù)實際的使用環(huán)境來進(jìn)行選型，簡單劃分如下幾個方面進(jìn)行分析：其一，氧氣切斷閥。氧氣切斷閥主要針對高壓氧氣運輸過程進(jìn)行控制，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障可以及時進(jìn)行氧氣的完全切斷，從而避免各種安全事故的發(fā)生。由于生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性要求，該閥門的調(diào)節(jié)速度要求較高，等待時間需要小于2s。可以通過球閥等模式來滿足生產(chǎn)的實際需求。在氧氣管線的吹掃方面，可通過除油脫脂技術(shù)來進(jìn)行改善；其二，氧氣調(diào)節(jié)閥。氧氣調(diào)節(jié)閥在材質(zhì)選擇上與切斷閥接近，但是由于其主要用于調(diào)節(jié)氧氣進(jìn)料達(dá)到控制精確爐溫的目的，所以需要精度非常高，線性度非常好的定位器，以匹配煤漿流量達(dá)到投自動的目的；其三，合成氣閥。合成氣閥主要用于粗煤氣的運輸開閉及控壓工作，由于該生產(chǎn)過程涉及高溫、高壓的環(huán)境，同時下游也容易出現(xiàn)氣流阻塞等問題，所以需要考慮多個方面的要求來進(jìn)行材料的選擇。一般來說，硬密封球閥可以達(dá)到設(shè)計的硬度與強(qiáng)度要求，在放空后，閥門的前后壓差較高，密封要求也會相應(yīng)地增加，所以可以選擇口徑較小的閥門來滿足設(shè)計的實際要求；其四，高壓渣水閥。高壓渣水閥具有成分復(fù)雜、氣化爐渣水溫度較高等問題。由于閥門的動作十分頻繁，所以很多情況下都需要承受較高的壓差，同時對控制安全也會產(chǎn)生一些細(xì)微的影響。渣水本身具有很強(qiáng)的滲透性能，容易導(dǎo)致閥門卡塞，需要特別選擇一些彈性良好的機(jī)構(gòu)來滿足灰渣問題的處理要求。其五，超高壓蒸汽閥。超高壓蒸汽壓力高，溫度高，壓差高，閥體受沖擊壓力大。所以超高壓蒸汽閥門及填料材質(zhì)要求耐高溫，抗沖刷，閥體構(gòu)造耐沖擊性強(qiáng)。

5 流量儀表選型

煤氣化生產(chǎn)過程中涉及大量的流量監(jiān)測工作，通過流量監(jiān)測能夠確保物料消耗、產(chǎn)量穩(wěn)定對比，滿足生產(chǎn)質(zhì)量的控制要求。在進(jìn)行流量儀表選型時，首先需要做好煤漿流量的測量工作。實際上，煤漿本身具有黏稠、易沉淀的特征，所以不能夠直接采取壓差處理模式來進(jìn)行測量，需要借助于電磁流量計等儀表設(shè)備來進(jìn)行測量。結(jié)合煤漿的流速特征與耐壓性能特征，材料的磨損需要以控制流速為基本條件，采用專門的襯里設(shè)計模式來滿足耐腐蝕、耐磨損的使用要求。氣化爐裝置在配置階段會出現(xiàn)大量的氧化鐵銹，需要在流量儀表使用過程中避免出現(xiàn)測量波動穩(wěn)定，進(jìn)行定期的維修養(yǎng)護(hù)；其次，氧氣流量監(jiān)測。氧氣在煤氣化生產(chǎn)作為重要的原材料，其需要做好安全管理與科學(xué)流量監(jiān)測。一般來說，介質(zhì)接觸區(qū)域要求做到內(nèi)部光滑且脫脂處理。對于節(jié)流部分的材質(zhì)則應(yīng)該保持良好的導(dǎo)熱性能與導(dǎo)電性能；最后，渣水測量儀表。測量渣水的儀表主要考慮到耐沖刷與耐腐蝕兩個層面的要求，可以采取雙法蘭變送器來進(jìn)行測量，并添加沖洗水設(shè)備來避免出現(xiàn)管道堵塞的問題，并提升整體的耐腐蝕性、耐磨損性能，更好地適應(yīng)煤氣化生產(chǎn)的實際需求。

6 結(jié)語

綜上所述，煤氣化生產(chǎn)過程中對于自動化儀表的穩(wěn)定性、適應(yīng)性具有較高的要求，通過科學(xué)選擇針對性較強(qiáng)的自動化儀表，不但可以降低后期維護(hù)的成本與精力，同時也可以有效延長使用的壽命，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行儀表選擇時，應(yīng)該以設(shè)備的特征、科學(xué)特點以及使用經(jīng)驗進(jìn)行綜合分析，以提升安全性能與工藝精準(zhǔn)度為客觀要求，為促進(jìn)水煤漿氣化工藝的進(jìn)步與發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。