煤氣化裝置自動化儀表選型研究

上海上儀股份公司煤氣化生產(chǎn)作為現(xiàn)階段我國實現(xiàn)能源結構化調(diào)整的重要生產(chǎn)技術，其在煤化工生產(chǎn)中占據(jù)著核心地位。自動化儀表的應用不但可以提升生產(chǎn)穩(wěn)定性，同時也可以降低人工成本與工作負荷，所以選擇合適的自動化儀表是煤氣化生產(chǎn)的重要部分。本文分別從壓力測量儀表、溫度測量儀表以及控制閥和物位檢測儀表等多個角度對煤氣化生產(chǎn)過程中自動化儀表的選型策略進行了探討，希望可以有效提升煤氣化生產(chǎn)的穩(wěn)定性，為行業(yè)發(fā)展提供思路與借鑒。

我國作為一個多煤少油少氣的國家，煤氣化生產(chǎn)技術不但是國家能源結構化調(diào)整過程中的核心技術，同時也是確保能源生產(chǎn)安全的基本技術類型。在該技術應用過程中，具有技術成熟度較高、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)境的適應性與運輸?shù)姆€(wěn)定性。在生產(chǎn)過程中，由于涉及復雜的生產(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，增設膜片進行加厚處理，配合沖洗環(huán)來滿足設計的實際使用要求。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計要求。在煤氣化生產(chǎn)過程中，非常為關鍵的溫度監(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)與設計水平提出了很高的技術要求。熱電偶保護管要同時滿足雙層結構的設計要求，同時選擇耐磨、耐高溫高壓的材料。其中，B型高溫熱電偶能夠滿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。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，可能會導致外殼強度遭受影響，進而使得氣化爐進入到不安全的工作狀態(tài)當中，該部分的保護管需要進行適當?shù)挠不幚?，通過表面噴涂熱處理的方式進行強化可以達到實際的使用要求。

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)進程中設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備來滿足生產(chǎn)的實際需求，該設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。比如說煤漿槽當中存在煤漿黏稠度較高的情況，采取傳統(tǒng)的壓差變送設備進行檢驗，難度較高，如果能夠借助于非接觸雷達液位計來進行測量，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、閥芯的結構特征，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)境來進行選型，簡單劃分如下幾個方面進行分析 ：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行控制，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障可以及時進行氧氣的完全切斷，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來進行改善 ；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)氧氣進料達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行材料的選擇。

一般來說，硬密封球閥可以達到設計的硬度與強度要求，在放空后，閥門的前后壓差較高，密封要求也會相應地增加，所以可以選擇口徑較小的閥門來滿足設計的實際要求；其四，高壓渣水閥。高壓渣水閥具有成分復雜、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)生一些細微的影響。渣水本身具有很強的滲透性能，容易導致閥門卡塞，需要特別選擇一些彈性良好的機構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，閥體構造耐沖擊性強。

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行測量，需要借助于電磁流量計等儀表設備來進行測量。結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，進行定期的維修養(yǎng)護 ；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)則應該保持良好的導熱性能與導電性能 ；非常后，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行測量，并添加沖洗水設備來避免出現(xiàn)管道堵塞的問題，并提升整體的耐腐蝕性、耐磨損性能，更好地適應煤氣化生產(chǎn)的實際需求。

6 結語

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、適應性具有較高的要求，通過科學選擇針對性較強的自動化儀表，不但可以降低后期維護的成本與精力，同時也可以有效延長使用的壽命，獲得良好的經(jīng)濟效益。在進行儀表選擇時，應該以設備的特征、科學特點以及使用經(jīng)驗進行綜合分析，上海上儀股份公司以提升安全性能與工藝精準度為客觀要求，為促進水煤漿氣化工藝的進步與發(fā)展奠定堅實的基礎。