在線分析儀表在煤氣化裝置預處理系統中的改造研究

董少磊

摘 要：在化工行業中，在線分析儀表應用非常廣泛，它是控制化工生產過程、保證產品質量、指導生產操作重要的手段和基礎。因此，解決在線分析儀表的現場應用問題，以及其在煤氣化裝置預處理系統中的改造問題，并充分發揮在線分析儀表作用是非常重要的任務。為此，文章將對在線分析儀表在煤氣化裝置預處理系統中的改造進行深入探討和研究，以期為同行提供一些參考。

關鍵詞：在線分析儀表；煤氣化裝置；預處理系統；改造

在生產現場中，在線分析儀表可以對其中的各種混合氣體樣品的成分和單個組分含量進行連續自動的分析，以保證控制工藝的適時性和準確性，實現最優化的生產和最大化的效益目標。然而，在實際的生產過程中，許多在線分析儀表不能正常、準確的運用到生產運行中，導致其無法發揮真正的作用，這種情況主要是因為生產工作人員對在線分析儀表的運行條件認識不清，對樣品進行的預處理使測量樣氣無法達到分析儀的要求，進而對在線分析儀表的使用與發展起到了限制性影響。

1 對在線分析儀表進行簡單的介紹

文章根據某項目進行實驗分析，此項目的原料是煤，是一項通過煤氣化進行生產的特大型煤化工項目，擁有設置7臺氣化爐的煤氣化裝置，使用的是GE水煤漿加壓氣化技術，其主要原料為煤和氧氣，氣化爐需要的條件為6.5MPa壓力和1350℃左右，在此條件下的氣化爐內通過氣化反應生成主要成分是CO+H2的粗合成氣，粗合成氣在通過洗滌塔的洗滌后，再進行增濕、降溫、除塵并送到下游裝置的凈化處理。在進行這個過程的同時，系統中所產生的黑水被送到閃蒸、沉降系統中進行處理，實現熱量、灰水的回收、再生循環使用，并把其產生的粗細渣送出界區以外。

煤氣化合成氣是一種高溫、高壓以及高含水而且高粉塵含量的介質，其有6.25MPa的壓力和242℃的溫度，并由57.93%含量的H2O、18.39%含量的CO、15.24%含量的H2、8.04%含量的CO2、0.4‰含量的CH4、0.05%含量的Ar、0.12%含量的H2S、1.3×10-13%含量的O2等物質組成。

在7臺氣化爐洗滌塔的出口管線位置分別設置在線分析儀表，主要對合成氣中CH4、CO、CO2、H2、H2S、Ar和O2的含量進行分析，同時利用各組分的含量來對氣化爐的操作溫度進行判斷，通常都是用CH4的含量來判斷氣化爐的操作溫度，同時還需要根據CO、CO2、H2的含量進行綜合的判斷，以便對工藝操作進行及時的指導和幫助。7臺氣化爐洗滌塔一共安裝了4臺雙流路在線色譜分析儀，其中有1臺采用色譜儀，其余6臺采用一臺雙流路色譜儀。另外，每臺洗滌塔出口合成氣分析還需要設置一臺色譜分析儀、紅外線分析儀和微量氧化分析儀，以及燒嘴冷卻回水分離器放空管線CO含量紅外線分析儀，以便對合成氣中的CH4含量、微量氧含量以及CO含量進行檢測分析，這對試車和正式運行氣化裝置的工藝優化操作和裝置的穩定安全運行有著非常重要作用。

2 對在線分析儀表預處理系統進行改造

在線分析儀表是否可以長周期的進行正常平穩運行，關鍵取決于是否合理的設計預處理系統，根據氣化工藝介質的特征，此系統必須具備脫水、脫塵以及降壓和降溫等功能。該項目的氣化裝置在開車時運行預處理系統的過程中，因為放火炬管線太細以及循環水壓力過低等不合理的設計，為在線分析儀表的運行和維護工作帶來了巨大困難，導致分析儀表出現多次進水、進煤粉的現象，處理工作很難進行。因此，對在線分析儀表在煤氣化裝置的預處理系統進行改造是刻不容緩的。

2.1 煤氣化合成氣預處理系統常見的問題

比較差的除水、除塵能力；無法全部帶走冷卻下來的水放火炬線；沒有進行排污設計，致使分析儀表經常性的進水和進煤粉；較低的循環水壓力，較小的壓差，導致溫度控制不穩定；蒸汽伴熱減壓閥經常發生故障，使樣氣壓力不穩。

2.2 改造預處理系統技術的具體措施

根據上述問題，針對此項預處理系統進行的改造工作，應該有一項幾個方面入手。

第一，水冷器的冷卻能力較低，在水冷器處于理想狀態時，樣品在此通過時的溫度應該控制在30℃左右。這在實際運行中是非常難的，夏季冷卻水的溫度較高，可以利用加大水流量的方法，對通過水冷器的樣品流量進行控制，盡可能關小旋風制冷的流量，盡量控制二級樣品預處理旁通流量處于50L/h的狀態。

第二，樣氣的壓力狀態不穩定，它主要是通過蒸汽伴熱減壓閥來進行減壓和穩壓操作的，輸出壓力應該維持在100kPa，低于這個數值很可能會造成色譜的進樣流量變小，對分析結果造成影響。而壓力太高也有可能導致二級預處理疏水器的自動排水系統無法正常運行，進而使分析儀表檢測器或是色譜柱進水，對其造成損壞而無法投入使用。另外不及時清洗蒸汽減壓閥也會對分析儀表的使用造成影響。

第三，把原微量氧分析儀進樣路線的閥門安裝在過濾器位置之后，在打開進樣的過程中，脫硫劑罐所帶來的壓力會把試劑罐溶液帶入微量氧分析儀中，從而使微量氧分析儀燃料電池損壞。對此，可以在脫硫試劑罐前安裝一個針型閥，對進入脫硫試劑罐的樣品量進行控制，使脫硫罐的壓力下降，在微量氧分析儀前加裝三通閥，在更換試劑之后把三通閥打開到排放位置，利用氮氣將脫硫罐中的空氣沖洗10分鐘，然后把該空氣排空，以便使進入微量氧分析儀的介質氧氣含量保持在一個非常低的狀態，促進燃料電池壽命的提高。

第四，嚴格控制二級預處理旋風制冷器的溫度，使其始終保持在2-5℃之間，樣品水含量和壓力處于0.536%以下和100kPa的穩定狀態，為疏水器的正常排液提供保障。

第五，對分析儀表進水或進煤粉問題進行處理，需要先采用壓力為300kPa的壓縮空氣徹底吹掃進水管路，對過濾器進行清洗，對蒸汽伴熱減壓閥能否穩住壓力進行檢查，如果其壓力不穩，則需要解體清洗蒸汽減壓閥，對CH4紅外分析儀的測量氣室進行清洗，對色譜儀的進樣流路進行檢查，如果色譜的進樣流量不符合要求，則需要對色譜儀的十通隔膜閥進行清洗，直到進樣回路完全恢復通暢為止，最后校驗分析儀表，確認一切正常后才可以投入使用。

3 結束語

綜上所述，在線分析儀表在煤氣化裝置預處理系統中的故障發生率較高，而且維護工作量也較大，對工藝生產造成了一定程度的影響。對此項技術進行改造，可以準確、可靠的分析數據，有針對性避免故障的頻發現象，大大的減少了分析儀表和預處理系統的維護量，并十分有效的指導氣化裝置的穩定操作，使裝置能夠平穩安全的運行，為工藝的正常生產提供保證。

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