综合保障装置论文

综合保障装置论文（精选7篇）

综合保障装置论文 篇1

摘要：胶带输送机具有较强的通用性, 将它应用于电子、电气与机械等各个行业, 能够实现自动化与集中化的控制, 尤其是在煤矿输送中发挥着重要作用。但是在实际应用中, 假如没有妥善管理, 胶带输送机时常会出现故障, 严重的故障将会引发安全事故, 给人员带来很大的危害。如何判断胶带输送机出现故障、解决故障, 是保证胶带输送机管理的重点。本文首先对胶带输送机及其保护装置进行概述, 分析了胶带输送机综合保障装置故障, 并针对问题提出有效措施。

关键词：胶带输送机,事故,原因,故障

胶带输送机在当前各个领域得到广泛应用, 然而胶带输送机时常出现各种故障, 给企业生产以及设备带来不利影响[1]。找出故障存在的问题并采取有效措施解决是当前的主要任务。

1 胶带输送机及其保护装置概述

1.1 胶带输送机

胶带输送机发挥着重要作用, 尤其在煤矿井下作业中得到良好的应用, 不仅实现了矿石、煤炭的运输, 而且还能采用输送带进行载货、运输工作人员, 给矿业运输与发展提供有利的条件[2]。胶带输送机包括这几个部分:运送带、托辊、驱动装置、机架、制动装置以及拉紧装置、清扫装置、保护装置等。将输送带接成环形, 能保障胶带输送机的正常运行。因此, 保证驱动装置有足够的力量带动滚筒驱动十分重要。让驱动装置与输送带的接触产生摩擦, 从而确保输送带的正常运行。另外, 输送带上的物品在运输过程中, 需要采用专门的卸载装置, 以保证输送顺利。带式输送机的类型很多, 适用范围和特征各不相同。煤矿常见的带式输送机类型有:通用固定式带式输送机、绳架吊挂式带式输送机、可伸缩式带式输送机、多点驱动式输送机、钢丝绳芯带式输送机、大倾角带式输送机。

1.2 胶带输送机综合保障装置

胶带输送机综合保障装置是为了解决胶带输送机出现的打滑、跑偏、撕裂以及超温等问题而产生的一种装置。其能够防止胶带输送机一系列事故的发生, 还能实现检测可编程控制器的功效, 更好的检查与维护胶带输送机出现的故障, 保障胶带机的正常工作。此装置能有效解决当前胶带输送机常见的问题, 从而实现自动化生产, 为提高企业生产、维护设备运行奠定良好的基础。

2 胶带输送机综合保障装置故障分析

由于煤矿环境比较复杂, 易出现各种突发事故。如何保证胶带输送机正常工作, 减少事故, 一旦出现事故能够及时发现并给予修复, 成为煤矿工作者的难题。

2.1 胶带打滑

胶带打滑是胶带输送机综合保障装置常见的问题之一, 如果不采取措施解决, 就会增大胶带的张力, 最终会导致胶带撕断的结果, 这给企业生产带来不利的影响。严重的情况下, 还会导致滚筒和输送机摩擦而升高温度, 从而引发火灾事故。

胶带打滑故障是由于胶带松弛或胶带严重过载时才产生的, 在出现胶带打滑的问题时, 可以对胶带进行人工卸载物料。为减小胶带打滑的程度, 应加强运行管理与维护, 可以采用增大摩擦力的方法, 还需杜绝荷载停车或荷载启动。

2.2 打滑检测装置

打滑检测装置在最开始运行中就检验输送机带速, 并滚筒的转速进行检测, 并比较两者的转动速度[3]。打滑检测装置处于较差的环境中, 尤其在煤矿井下潮湿的条件下, 通常都是由传感器来检测胶带的速度。这种传感器具有较多的优点, 比如, 精确度高、抗干扰力强等。对于振动滚筒的转动速度的检测, 一般是由光电传感器进行检测。

2.2 胶带机跑偏故障及保护装置

2.2.1 胶带机跑偏

在运行中胶带中心脱离输送机的中心线而偏向一方, 这种现象称为胶带跑偏, 是胶带输送机运行中存在的一种常见故障。胶带跑偏可能会使胶带机边缘与机架磨损严重, 给设备的运行带来安全隐患, 严重的情况下可能引发安全事故。

在解决胶带跑偏故障时, 需要将重点放在胶带的尺寸精度与维护上。同时还可以通过对承载托辊组的调整、安装调心托辊组、调整驱动滚筒与改向滚筒的位置来解决这一问题, 以此保证胶带的质量, 解决这一故障的发生。

2.2.2 跑偏检测装置

当立辊偏移多时, 二级开关就会动作。一级动作在正常情况下会自动修复出现的故障, 使输送机正常的运行, 当二级动作在检测出故障时, 就会立刻自动停止输送机的运行, 解决好故障后部件都会自动恢复原位。

2.3 撕裂故障和检测保护装置分析

当胶带出现裂缝问题时, 设备会自动停止胶带运行, 并发出警报声, 以告知用户设备出现问题, 应及时采取有效的措施解决。撕裂传感器较为广泛地使用在特别的矿井作业中。因此, 做好胶带撕裂的保护工作十分重要, 以防止异物出现在胶带中造成胶带撕裂。

2.4 烟雾故障及检测保护装置

2.4.1 烟雾传感器

烟雾传感器特别的烟雾集成电路中得到良好的应用, 其具有的高精确度、稳定可靠等优点, 使其发挥重要作用。在可能出现粉尘或橡胶摩擦导致产生热量进而出现烟雾的情况下, 采用烟雾传感器检测十分有必要。当烟雾故障指示灯出现红灯闪亮时, 就体现了即将会出现烟雾, 这时就会自动断电, 这就是所谓的烟雾故障的自我保护。

2.4.2 温度故障及检测保护装置

胶带输送机的滚子和输送机皮带产生摩擦, 这时的温度会逐渐上升, 对输送机的整体运行与安全有着重要作用[4]。温度传感器的检测, 能显示出温度测量值, 而且还能提供输出标准信号。温度传感器还常用于水温的物理监测, 发挥着重要作用。温度传感器一般使用于常温中, 比如, 液态水温。

2.5 堆煤故障及检测保护装置

堆煤传感器的设计为煤矿行业的运行提供有利条件, 其能避免输送机在输送煤料过程中发生堆塞的问题。这种装置一般与输送机保护装置的主机配套连接。胶带机在正常运行时, 将推移式堆煤传感器的触头稍微转动, 一般为十五度到六十度左右。或者当快要接触到煤时, 延长几秒钟。这时输送机就会停止运行, 这时就将亮起“堆煤”指示灯, 并发出警报的声音。

2.6 速度检测及保护装置

速度传感器发挥的作用为保护设备的运行。它能实现胶带的速度检测, 并防止胶带运输时由于较低的速度而出现打滑、断带等问题。速度检测装置既能单独使用, 也能与其他电控装置进行配套使用。

2.7 超温洒水保护装置

一般配有超温自动洒水装置的地方, 热敏探头能够经受定量压力[5]。在堵住控制回路的同时, 堵住阀芯的出水孔。热敏探头制作材料为熔合金, 当达到一定的温度后就会引发火灾, 进而融化热敏探头, 而且释压孔内的塞子也会脱离出来, 造成水从孔内溢出。由于孔的直径较小, 阀芯上面的压力接近或是接近零, 水的压力就会导致阀芯推出去, 导致水从中抛洒而出, 以达到降温或熄火的目的。

2.8 自动灭火原理

一般在刚开始有水进入时, 出水口的压力为零, 极易冲出阀芯, 导致水从中流出。这是由于阀芯上端面积较大, 而下端面积较小, 在压力相同的情况下, 根据压力等于压强乘以受压面积的原理, 得出阀芯上端压力较大, 下端压力较小, 从而造成阀芯会下压, 最终堵住水口。

3 结语

胶带输送机的运用, 在煤矿生产中发挥着重要作用。胶带输送机综合保障装置是针对胶带输送机存在的问题而设计的, 在使用过程中还存在着故障。因此, 采取有效的方式解决其中问题有助于保障胶带输送机的正常运行。

参考文献

[1]原艳红.关于煤矿井下胶带输送机综合保障装置的故障分析[J].内蒙古煤炭经济, 2014, 12:109, 119.

[2]黄民, 魏任之.矿用钢绳芯带式输送机实时工况监测与故障诊断技术[J].煤炭学报, 2005, 02:245-250.

[3]黄民, 等.钢绳芯带式输送机实时综合监测与保护系统[J].中国矿业大学学报, 2006, 05:673-678, 683.

[4]荣和芳.煤矿带式输送机安全保护装置安装及检验方式[J].煤矿开采, 2013, 01:33-35.

[5]周俊丽, 等.神东矿区带式输送机常见故障分析及处理[J].煤炭科技, 2013, 03:119-122.

综合保障装置论文 篇2

1 井下漏电保护装置技术原理分析

井下低压供电系统一般为总自动馈电开关、分支馈电开关及磁力启动器三级。根据煤矿低压电网的运行情况, 一般认为对低压配电网实行两级保护, 级数再增加将没有使用意义。实行分级保护的目的是从人身、设备安全和正常用电的角度出发, 既要保证可靠动作, 切断电源, 又要把这种动作跳闸造成的停电限制在最小范围内。

漏电保护器按其工作原理可分为电压动作型和电流动作型2种。目前, 煤矿井下常用的漏电保护装置主要有附加电源直流检测式漏电保护和零序电流、功率保护装置2种。总保护处安装附加直流电源保护, 无论系统发生对称性漏电还是非对称性漏电, 保护均能可靠动作。分支出口处安装零序电流保护, 作为横向选择性保护的主保护。

1.1 附加电源直流检测式漏电保护工作原理

主要负责总馈电开关至各分支馈电开关间电网的漏电保护, 以及各分支馈电开关漏电保护的后备保护, 其保护原理如图1所示。

图1中, L为三相电抗器, R为限流电阻, R1为取样电阻, C1为隔直电容, U为外加直流电源。附加直流电源所产生的电流为:

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式中, RL为三相电抗器每相线圈的直流电阻;RJ为接地电阻;r∑为三相电网对地总绝缘电阻。

通过测量取样电阻R1两端的电压U1, 可计算出电流值:

I=U1/R1 (2)

由式 (1) 、式 (2) 得出电网的对地绝缘值:

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由式 (3) 可实现对电网电路的连续监测。在发生漏电故障后, 当r达到装置设定的动作值时, 可迅速切除电源;当绝缘值均匀下降时, 可为实现漏电闭锁提供监测信号, 这是附加直流电源漏电保护原理的优点。应当指出的是, 附加直流电源漏电保护原理本身不具有选择性, 其与分支馈电开关间漏电保护的选择性只能通过延时来实现。

1.2 零序电流漏电保护装置工作原理

主要负责分支馈电开关电网的漏电保护, 其保护原理如图2所示。

r1—r4、C1—C4分别为线路L1—L3和馈电母线段的每相绝缘电阻和对地电容, 用集中参数表示;Rf为漏电故障点过渡电阻, 故障发生在电网L3相。

设漏电故障时电网的零序电压为U0, 规定电流从母线指向线路为正方向。则由图2可得到流过非故障支路L1, L2、馈电母线段出线路首端的零序电流分别为:

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而流过故障支路L3首端的零序电流则为:

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其中, C∑=C1+C2+C3+C4, 全电网一相对地电容之和;Ir=Ir1+Ir2+Ir4。

由式 (4) — (7) 及图2可知, 流过故障支路L3首端的零序电流分两部分:非故障支路绝缘电阻产生的有功电流之和-Ir, 其相位与零序电压差180°;非故障支路零序电容电流之和- (IC1+IC2+IC4) , 相位滞后于零序电压90°。而流过非故障支路首端的零序电流也包括两部分:本支路绝缘电阻产生的有功电流, 与零序电压同相位;本支路对地电容产生的容性电流, 相位超前零序电压90°。由于故障支路和非故障支路的零序无功电流分量方向相反, 故可实现选择性漏电保护。同时, 可以看出当线路发生三相平衡对地绝缘值下降时, 零序电流保护装置将无法实现保护功能。

2 井下漏电的原因分析

井下漏电从漏电性质上可分为集中性漏电和分散性漏电。造成井下漏电的根本原因有几个方面:①对电气、电缆的检查维护不细致, 操作使用不当造成的漏电。如:带电检修或搬迁电气设备;操作或检修不当造成的弧光接地或是物体遗留在设备内部造成接地;接线工艺差或错误, 内部导线绝缘破损及因维修错误导致安全间隙不够等造成的主回路与外壳相连等。②电缆在井下被压、砸、穿刺;过分弯曲使电缆外皮出现裂隙;运行中电缆盘圆或盘“8”字, 导致电缆发热, 绝缘老化, 绝缘性能下降。③用电设备、电缆闲置不用时不能定期升井检修或干燥, 导致设备、电缆受潮, 绝缘降低。④开关、电机等在淋水处, 从而受潮或进水, 使绝缘降低。⑤电气设备、电缆选择不合适, 造成长期过载而发热, 使其绝缘下降。⑥电缆或开关电器超过额定电压运行, 导致绝缘降低或被击穿。⑦电缆与设备在连接时, 由于接头不牢、喇叭嘴封堵不严以及接线压线板未压紧等原因, 使接头在运行中产生松脱而与外壳相连, 或因接头发热烧坏绝缘。⑧使用潜水泵排水的地点, 由于潜水泵绝缘降低而产生漏电。

3 发生漏电的危害

(1) 井下空气比较潮湿, 人体电阻相对较小, 一旦发生漏电, 通过人身的电流比正常时大, 不容易摆脱带电体, 造成触电伤亡的可能性增大。

(2) 井下多使用电雷管, 漏电产生的杂散电流, 有可能超前引爆电雷管, 引发事故。

(3) 接地点通过的电流为电容性电流, 其大小为原相对地电容电流的3倍。这种电容电流不易熄灭, 可能在接地点引起“弧光接地”, 周期性地熄灭和重新发生电弧, 能够引起瓦斯或煤尘爆炸。

(4) “弧光接地”的持续间歇电弧较危险, 可能引起线路的谐振现象而产生过电压, 损坏电气设备或发展成为相间短路, 使绝缘材料发热, 从而引发火灾等危险。

(5) 如发生单相对地漏电, 未接地两相对地电压升高到相电压的undefined倍, 即等于线电压, 对设备的绝缘也是一种考验。

4 井下漏电保护的技术措施

(1) 地面和井下变电所的高压馈电线路上必须设有选择性的单相接地保护;供移动变电站的高压馈电线路上必须装设有选择性动作的跳闸单相接地保护。

(2) 井下低压馈电线路上, 必须装设检漏保护装置, 或有选择性的漏电保护装置, 保证自动切断漏电馈电线路。为确保漏电保护装置可靠使用, 每天须对低压检漏装置的运行情况进行一次跳闸试验。

(3) 井下采区变电所或配电点引出的馈电线路上及低压电动机的控制开关, 必须装设漏电保护或漏电闭锁装置。

5 结语

煤矿生产主要在井下进行, 大部分使用电缆供电, 环境恶劣, 故障多, 电缆线路经常发生单相漏电或单相接地故障。设置完善的漏电保护, 采取切实可行的漏电保护措施, 可以提高井下供电的安全性和可靠性。我们对此要有充分的认识, 必须坚持不懈地使用“漏电保护装置”, 确保井下用电安全。

摘要：分析了井下低压电网漏电保护原理, 以及发生漏电的原因及危害, 阐述了漏电保护装置在井下供电安全中的重要性及其应用。

关键词：低压供电,漏电,保护装置,煤矿,电网

参考文献

[1]胡天禄.矿井电网的漏电保护[M].北京:煤炭工业出版社, 1987.

[2]煤炭工业部.煤矿井下低压检漏保护装置的安装、运行、维护与检修细则[M].北京:煤炭工业出版社, 1998.

综合保障装置论文 篇3

1 对计量装置的故障因素做出分析的重要性

1.1 确保客户利益

电能计量相关装置是供电方与用电方之间的重要纽带, 其在管理水平与精确水平上的高低不但紧密关系着企业的健康发展, 也是确保电力用户利益的重要关键。一旦计量装置发生故障, 则会严重影响到用户的正常用电, 同时带来相应的安全隐患, 还将造成一定程度的经济影响。所以, 对计量装置的故障因素进行细致的分析与探讨, 并在此基础上采取有效措施进行预防, 最大程度上避免故障的发生, 确保计量的有效性与精确性, 保障用户合法权益。

1.2 有利于电力企业良好社会形象的树立

建立企业的社会形象属于一个长期的、积累性的工作, 其涉及到的方方面面相当广泛, 但对于电力企业而言, 具备准确性计量是其中最为重要的关键因素之一, 在确保用电用户合法利益的同时, 避免一些不必要的纠纷, 树立良好的电力企业社会形象。

1.3 有利于企业效益的实现

电能计量装置在电能交易的过程中能够发挥其对于公正公平的确保性作用, 电力企业在电网建设上的投资工作都必须以电费形式形成资金的回收来实现, 以此确保电力企业的稳定运行。所以, 计量装置正常稳定的运作对于电能损失起到了重要的降低作用, 同时积极提升了企业效益。除此之外, 按照电力企业精细化的管理标准, 对计量装置的故障因素进行进一步的细致分析也成为一项关键工作。

2 计量装置主要故障类型分析

电能表、电流互感器、电压互感器、计量屏及互感器二次回路等都是计量装置在重要组成部分。以日常工作经验为基础, 结合近些年研究成果, 可以将计量装置的故障因素分为以下几个常见的类型:产品问题、过负荷、雷击过电压、倍率差错、互感器故障、互感器二次回路故障等, 以下就几个主要类型进行分析。

2.1 产品问题

计量装置的可靠性与准确性要得到保障, 其计量产品的质量是重中之重。当前, 应用较为普遍的电子式的电表在功能上主要包括计量、显示、通讯及存储等, 具备较高的精度, 可实现数据存储与集抄, 相对于机械式的电表优势较多。其中电流互感、电压分压以及计量芯片构成电表计量部分, LCD或LED与液晶驱动芯片构成显示部分, E2PROM等元件实现电量信息的存储功能, RS485、载波、红外等模块构成电表的通讯部分。同时, 电子式电表具有计时功能, 一般误差一天不超过0.5S。这些功能统一受CPU控制, 由其来协调工作。电子式电表必须有相应软件配合硬件才能正常工作。

2.2 负荷过大容易导致装置被烧毁

所谓过负荷相关问题的出现存在着相应的社会因素, 且有其必然性存在, 包括社会经济的发展、产业增值以及小型企业的设立等, 与此同时, 其与季节气候等因素也关系密切。一旦负荷突然出现急剧增大情况, 超出了计量装置承受范围, 则很容易对一些计量装置内的敏感部件形成破坏, 导致计量装置出现故障。另外, 有相当一部分的农网低压线为铝质, 在电能表接入时接线端氧化发热, 造成电能表的接线端子被烧毁。

2.3 雷击引起装置故障

这类故障主要发生在农业耕作、水产养殖及关口电能计量上。因为该类型的电力用户通常具备一些特定特征, 比如环境空旷, 比较容易引雷, 由于雷击造成的感应电压或过电压形成绝缘击穿, 造成计量装置的故障。

2.4 倍率差错造成故障

计量装置的互感器存在安装错误或者错发, 或同一组的互感器存在不同变化都会造成倍率的差错, 这也必将对电能计量的精确性造成直接的影响, 这类问题通常属于较为严重的故障。

2.5 互感器出现故障

通常, 电容式的电压互感器更容易引起计量装置的故障。其原因主要包括以下几个方面: (1) 电容芯子的压紧系数变化。电容式的电压互感器一般在设计阶段, 其内部的电容芯子会有一个相应压紧系数, 若在设计制造上出现缺陷或者因为运输过程等各方面外力因素的破坏, 则压紧系数也会出现相应的变化, 进而影响到分压器的分压比, 导致计量的准确度下降, 形成计量装置的故障; (2) 内部元件的击穿。其内部电容芯子击穿会导致分压器的分压比改变, 从而造成互感器的误差变化, 导致计量故障。

3 确保计量装置正常运行的各项措施分析

3.1 管理工作需做到位

第一, 计量装置在产品质量上必须得到保障, 这也是所有管理工作必要的基础与前提。第二, 在运输与安装以及其他各项环节中, 计量装置必须根据相应的保准进行操作, 有效确保每项工作效率与质量。第三, 通过多方面的传播渠道大力宣传, 让广大电力用户都能够在最大程度上了解计量装置性能。第四, 对于计量装置巡检的力度必须加强, 充分应用好配变终端及其他远程监控技术, 及时解决影响计量装置稳定运行的各项隐患。

3.2 技术投入需加强

要坚持贯彻表计轮换标准, 从规范上落实表计轮换相关工作, 确保及时。必须对老旧的装置做出有效的改造或者更换, 积极推行电子式的计量表计, 并加强应用, 以提升其计量效果的精确度。对于计量装置的管理属于一个相对较为长期的过程, 其计量箱的情况相当关键, 因而电力企业必须积极做好表箱的隐患排查工作, 对有损坏的计量箱需及时更换, 加强表计及计量箱的管理工作。

与此同时, 技术上的投入也必不可少:第一, 严禁使用铝芯的导线作为计量装置连接导线, 若低压网为铝线, 必须采用铜铝过渡线夹或铜铝过渡线管后以铜质导线接入直通电表, 避免因铜铝之间氧化而导致接线端子烧毁。第二, 报装 (或用电负荷) 容量在35k W及以上时, 考虑采用经电流互感器的方式接入电能表, 减小电能表的计量电流。第三, 针对雷区的客户加装带脱扣装置的低压避雷器或浪涌保护器, 防止雷击过电压烧表。第四, 电能表需配置相应额定电流的限流开关, 防止过负荷烧表的现象出现。限流开关配置标准如表1所示。

3.3 做好用户沟通工作

对于因为用户负荷过重导致的计量装置损坏的现象, 电力企业必须通过明文发放的方式明确客户义务, 对损坏的计量装置进行相应的赔偿, 并制定出人工与器具使用的费用标准, 在物价局进行备案。

4 结束语

在电力企业运转过程中, 确保电能计量相关装置的灵敏度、精确度及可靠运行已成为一个重要部分。本文将当前研究结果与日常的工作经验相结合, 在此基础上对电能计量相关装置的故障及其原因做出分析与探讨, 并加以重视, 针对导致故障的各项影响因素提出相应的解决措施, 分别以管理、用户沟通以及技术投入三个角度进行阐述, 确保电能计量相关装置的顺利运行, 也为日后电力系统相关管理工作提供相应的借鉴。

参考文献

综合保障装置论文 篇4

1 惠炼催化装置长周期运行的技术保障

惠炼催化装置在围绕着稳定的操作、灵活的产品调节手段、长周期的安全运转、较低的能耗和运行成本等目标, 优化工艺路线和采用先进的工艺技术和新设备等, 为保障装置长周期运行, 其主要技术特点如下:

1.1 采用先进的MIP-CGP技术

反再系统的提升管反应器部分采用石油化工科学研究院开发的适应“欧Ⅲ”排放标准需要的汽油组分并多产丙烯的专利技术 (MIP –CGP技术) 。该工艺采用串联提升管反应器, 优化催化裂化的一次反应和二次反应, 从而减少干气和焦炭产率 (相比常规降烯烃工艺) , 有利于产物分布的改善。

1.2 采用新型高效雾化进料喷嘴

装置设计采用“量身定制”的新型旋流式高效雾化喷嘴 (CS型) 。

CS喷嘴采用了多级蒸汽股冲击雾化, 雾化蒸汽占原料油5wt%左右, 压降不小于0.35MPa, 采取阻隔液雾和部分沾液雾的湿催化剂与提升管边壁接触、喷嘴内不同方向多级蒸汽流股冲击雾化、喷射流覆盖面积大而薄、增加喷嘴周边长度等措施以改善液雾区状况, 雾化平均粒径小于60μm, 喷射速度低60m/s, 操作弹性为正常值的±30%、使用寿命长、抗结焦、轻油和液化气收率高、适应性强。

1.3 提升管底部采用新型预提升加速段设计

为了使进料段催化剂与原料油均匀混合, 在本设计中提升管下部设置了新型预提升加速段。预提升段底部通入预提升蒸汽 (干气) , 蒸汽通过提升管底部的喷嘴和分布环进入提升管, 适当加速催化剂, 使得催化剂分布均匀。

1.4 提升管出口采用密相环流汽提粗旋分离系统 (CSC)

CSC旋分属于FSC (环形挡板式汽提粗旋) 的升级版本。其主要设计原理是将粗旋下部的挡板式预汽提器改为一个密相环流式预汽提器, 通过改变内外环的汽提蒸汽量来调整内外环的密度差, 使催化剂在内外环之间形成密相环流动, 以实现降低蒸汽用量、提高汽提效率的目的[1]。CSC 系统具有以下特点:

(1) 沉降器提升管出口则采用“CSC旋流快分+单级旋分”形式, 共设三台CSC快分及6台单级PLY旋风分离器。气固分离效率高。在适宜的预汽提气量下该系统的分离效率可达到 99.5%以上。 增设了密相环流预汽提器, 基本消除了提升管出口部分油气的向下返混。

(2) 可有效降低外焦炭中的氢含量。

(3) 具有较好的操作弹性和操作稳定性。当提升管线速度和催化剂循环量发生较大 幅度变化时, 该系统仍能稳定运行, 油浆固体含量维持在较低水平[1]。

1.5 多段高效汽提

本装置中采用了高效汽提段, 该汽提段分三段汽提, 采用了带喷嘴的高效汽提挡板, 迫使大部分催化剂沿挡板斜面呈薄层流动, 与汽提蒸汽形成十字交叉流, 改善汽提段的流动和平均停留时间, 强化汽提效果, 降低焦炭上可汽提炭含量。其其另一个优点是改进了催化剂的停留时间分布, 减少催化剂的死区和高滑动区, 减少待生催化剂聚合形成“硬焦”机会[2]。

1.6 烧焦罐+床层再生技术

再生部分采用外循环管高效烧焦罐+床层完全再生技术 (烧焦罐设计烧焦比85%～100%) 。该技术第一段采用快速床 (烧焦罐) 再生, 由于烧焦罐流化状况改善了气体传质条件, 使其具有很高的烧焦强度。第二段利用一段再生后的富氧烟气通过低压降大孔分布板形成湍流床, 大大改善了二段再生床层的气体扩散, 从而提高了二段的烧焦强度, 这样使总的烧焦强度达到很高, 基本是已有各种再生方式中最高的[1]。高的烧焦强度意味着低的系统催化剂藏量和高的催化剂置换率, 即高的平衡催化剂活性, 再生催化剂定碳也可达 0.1wt%以下的水平。不仅 满足了定碳要求同时可有效抑制再生器稀相尾燃。为达到完全燃烧, 需添加入少量CO助燃剂。

1.7 采用旋分式三级旋风分离器

三级旋风分离器采用中国石化工程公司新近开发的旋分式三级旋风分离器, 该旋分器采用大旋分型式, 具有设备结构简单, 便于施工和检修, 设备总体分离效率比传统三旋高等特点。有效降低烟气中粉尘量, 确保烟气临界流速喷嘴管路的运转情况良好, 同时保护环境。

1.8 采用肋片管式外取热器, 汽水系统采用自然循环

本次设计采用肋片管式下流外取热器取走再生器过剩热量。主要特点如下:

(1) 大直径肋片式取热管设计强化了单位面积的传热强度, 减少了设备尺寸和投资。

(2) 汽水系统采用自然循环方式, 依靠水和汽水混合物的密度差而循环流动。相对于强制循环, 自然循环的以下优点更有益于取热器的长周期运行:①循环倍率大, 取热管冷却效果更好。②不设热水循环泵, 不会因为泵的故障和维修影响取热器的运行。采用汽水自循环系统, 降低投资, 增加运行可靠性并减少能量消耗。

(3) 在下流式外取热器的顶部设有烟气平衡线, 避免在外取热器入口催化剂逆流返混。使催化剂在外取热器内形成较大的密度, 向下均匀、稳定的流动。通过调节外取热器下滑阀达到灵活调节再生温度的目的。实际运转效果很好, 传热效率很高, 操作灵活、弹性大。

1.9 主风-烟气系统优化流程和配置, 降低装置能耗

主风机采用三机组配置, 电机可直接启动机组。本装置设计主风机组采用:主风机+烟气轮机+电动/发电机三机组配置方式。

1.10 其它工艺技术方案

为提高装置的总体技术水平, 本次设计中采用了多项新技术、新设备、新材料。

(1) 解吸塔中部设置一个利用稳定汽油热源的中间换热流程。冷凝缩油直接进解吸塔顶部, 在解吸塔中部设置一个利用稳定汽油热源的中间再沸器避免双股进料流程存在轴向传质返混问题, 结合了冷、热两种进料方式的优点。

(2) 对装置内高温热源遵循逐级利用原则。

充分回收利用对装置内冷、热工艺物流进行传热优化配置, 减少热能传递、转化环节;尽量多回收利用装置的低温余热;合理配置机泵, 降低装置电耗。通过以上措施, 降低装置能耗。

(3) 分馏塔顶冷凝冷却系统优化流程和配置, 系统压降低, 既可降低气压机组的用汽负荷、降低装置能耗, 又可预留适当的裕度、提高装置的操作弹性。

(4) 塔类分离单元采用优化进料位置, 适当增加分离塔板数量, 采用导向浮阀塔板技术等措施, 提高分离精度、降低内循环工艺物流量。

(5) 钝化重金属 (包括钝化剂的使用和干气预提升技术) 。

(6) 油浆阻垢剂的使用, 防止油浆系统结焦。

2 标定结果与讨论

惠州炼油分公司1.2Mt/a蜡油催化装置于2009年8月12日至14日期间进行性能标定。

标定数据于2009年8月13日0:00全面采样采集, 8月15日8:00, 装置标定结束, 标定期间生产平稳, 操作正常。

2.1 原料性质

标定时, 催化裂化装置原料为减三线直馏蜡油 (78.4%) 与焦化蜡油 (13.8%) 、减二减三加氢处理后的尾油 (7.8%) 混合进料。

2.2 产品分布

标定期间装置物料平衡如表1所示。

从前面的标定数据分析看, 本装置的处理能力、产品质量、产品分布、装置能耗、设备的运行均达到或优于设计的预期值, 表明装置的状况是比较好的;标定期间的相关工艺计算数据也表明, 反再系统采用的专利设备如CSC、PLY旋分、CS喷嘴、高效汽提段、小旋分式三旋都可以满足实际生产需要, 为惠炼催化装置实现长周期运行提供了可靠的技术保障。

3 结 语

中海油惠州炼油分公司1.2Mt/a蜡油催化装置经过近一年的运行, 所采用的多项新技术、新设备均经受了考验, 该大型催化裂化装置的设计、施工、操作是非常成功的, 取得了良好的技术成果和经济效益, 一年的稳定运行表明, 除了要有高水平的设计、制造与施工质量、操作平稳与管理严格外, 还必须关注装置实际运行中出现的各种问题, 消除装置瓶颈, 努力降低能耗。这样才能使装置运行对该装置下周期的稳定长周期运行奠定了坚实的基础。

参考文献

[1]高金森, 徐春明, 杨光华, 等.提升管反应器气固两相流动反应模型及数值模拟.石油学报 (石油加工) , 1998 (01) .

微机综合保护装置浅析 篇5

近年来, 国内外微机综合保护技术的研究工作和产品开发不断取得新成果。但是, 其基本原理却是相同的, 微机综合保护装置主要部分是微机本体, 它被用来分析计算电力系统的有关电量和判断系统是否发生故障, 然后决定是否发出信号。除微机本体外还需要配备自电力系统向微机送进有关信息的输入接口部分和向电力系统送出控制信息的输出接口部分。此外, 还有人机对话的屏幕显示器等。其原理框图如图1。

由图中可以看出, 当电力系统发生故障时, 故障信号通过电流、电压互感器等传入微机综合保护系统中的模拟量输入通道, 经A/D转换后, 计算机将对这些故障信号按固定的保护算法进行运算, 并判别是否有故障存在, 一旦确定保护区域内有故障, 微机保护系统将根据现有继电器以及跳闸继电器的状态来决定跳闸次序, 经控制、开关量输出通道输出跳闸信号, 从而切除电力系统的故障并打印故障信息及动作情况。

2 微机综合保护装置的特点

微机综合保护装置与传统继电器保护的比较其主要区别, 在于用微机控制的多功能继电器替代了传统的电磁式继电器, 并取消了传统的信号屏等装置, 相应的信号都可以输入至计算机。为便于集中控制, 还可以将所有的控制保护单元集中布置。由于各种微机装置均采用网络通讯方式与当地的监控系统进行通讯而不是传统的接点输出到信号控制屏, 因此二次接线大量减少。同时由于采用了技术先进的当地监控系统来取代占地多、操作陈旧的模拟控制屏, 使得所有的操作更加安全、可靠、方便。所以微机综合保护装置的优点可以概括为以下几点:

1) 可靠性高。一种微机保护单元可以完成多种保护与监测功能。代替了多种保护继电器和测量仪表, 简化了开关柜与控制屏的接线, 从而减少了相关设备的故障环节, 提高了可靠性。微机保护单元采用高集成度的芯片, 软件有自动检测与自动纠错功能, 也有提高了保护的可靠性;

2) 精度高, 速度快, 功能多。测量部分数字化大大提高其精度。CPU速度提高可以使各种事件以ms来计时, 软件功能的提高可以通过各种复杂的算法完成多种保护功能;

3) 灵活性大, 通过软件可以很方便的改变保护与控制特性, 利用逻辑判断实现各种互锁, 一种类型硬件利用不同软件, 可构成不同类型的保护;

4) 维护调试方便, 硬件种类少, 线路统一, 外部接线简单, 大大减少了维护工作量, 保护调试与整定利用输入按键或上方计算机下传来进行, 调试简单方便;

5) 经济性好, 性能价格比高, 由于微机保护的多功能性, 使变配电站测量、控制与保护部分的综合造价降低。高可靠性与高速度, 可以减少停电时间, 节省人力, 提高了经济效益。

3 微机综合保护装置的种类

按照电压等级分可以将微机综合保护装置分为高压和低压。

按照微机保护装置的具体用途可将微机保护装置分为以下几类:

1) 发电机保护:微机型发电机保护适用于中小容量发电机的成套保护;

2) 变压器保护:变压器本体保护装置适用于110k V及以下电压等级的变压器保护, 装置可以接收从变压器本体来的非电量接点直接跳继电器出口或启动信号继电器给出中央信号和远动信号;

3) 线路保护:线路保护测控装置是以电流、电压保护及三相重合闸为基本配置的成套线路保护装置。适用于66k V及以下电压等级的非直接接地系统或经电阻接地系统中的方向线路保护及测控;

4) 电动机保护:电动机综合保护装置, 适用于10k V及以下电压等级的各种系统接线 (中性点不接地系统, 小电流接地系统) 中高压异步电动机综合保护, 作为大中型异步电动机 (数百千瓦以上) 内部故障、过负荷等的保护等;

5) 电容器保护:电容器保护装置是以电流电压保护及不平衡电压保护为基本配置的成套电容器保护装置;适用于66k V及以下电压等级的电容器组;

6) 电抗器保护:电抗器保护适用于35kV及以下等级的电抗器保护。提供差动速断保护、比例差动、单侧两段过电流保护、过负荷功能;

7) PT切换及低电压保护:当双母线按双母并列 (或单母分段按单母方式) 运行时, 两组 (段) PT中一组 (段) 发生故障 (或检修) 而停用时, PT切换动作将两组 (段) PT二次侧小母线并联运行。本装置同时监测两段母线电压, 当母线低电压时, 装置经整定延时后动作于低电压出口或发出信号。

4 微机综合保护装置的功能

微机综合保护装置的保护功能包括:

1) 两相两元件 (或三元件) 电流速断保护;

2) 两相两元件 (或三元件) 限时速断保护;

3) 两相两元件 (或三元件) 定时限或反时限过电流保护;

4) 零序电流接地保护 (可动作于跳闸或告警) ;

5) 低电压保护;

6) 过负荷保护;

7) 就地及远方功能;

8) 监视功能;

9) 记录功能;

10) 投/停选择功能。

除以上功能外, 还可以根据具体需要与主要用途选用不同种类的微机保护装置, 以满足不同的使用要求。

5 结论

绞车综合保护装置技术研究 篇6

关键词：绞车,保护装置,技术研究

1 防过卷及联动挡车装置的研制

1.1 气动道岔装置。气动道岔装置主要由道岔指示器与推动装置组成。

(1)推动道岔装置。该装置伸缩体由YT-26钻气腿改装加工为400mm长的伸缩式气缸,并且在气缸端头焊接2个进风嘴,伸缩端焊接至道尖连接处。在气压的作用下,伸缩缸带动道尖运动,从而改变道岔工作状态。伸缩体操作阀由综采支架上的片阀改装而成。并安装于信号房内,由信号人员操作控制。(2)道岔指示器。其由2组信号装置构成,分别安装在道尖段的基本轨外侧。道尖在伸缩缸体推动下,间接推动从基本轨内侧伸出的信号单按钮,促使其相应的信号灯亮,用以指示道岔所处状态。指示灯吊挂在道岔上方,顶板向下约0.5-1.0m的位置,以便及时提示绞车司机和信号人员。

1.2 绞车过卷保护装置。

该保护装置由两面道保护组成。第1道为越位示警,由电铃、信号点组成。电铃安装于JD-55型液压绞车处,信号点安装在道尖以上约3m处道轨内侧,原信号点圆形手柄被改装成长方形操作把。当矿车驶到此处,矿车车轮内沿轧住信号点操作把,使其电路闭合,而绞车电铃向绞车司机示警,提示司机矿车已过道尖。第2道为绞车提升防过卷断电保护,由立杠、断电器组成。立杠为长1.5m的11"工字钢,安装在道尖以上5m离道500mm至人行道旁。且断电器由信号点改装而成,将信号点改装为常闭状态串联至绞车开关操作回路线上;信号点手柄8mm的圆钢改装为长500mm操作把。断电器则固定在离道1m的立杠上,操作把伸至轨道侧,在矿车行驶到此处时,矿车车身顶住断电操作把,将绞车开关工作回路断开,促使绞车停电,起到提升防过卷保护作用。

需派1名专职人员人工搬道岔、升降挡车器,通过自动化改装后,每班可减少1人,按月工资3000元/人计算,3个班1年共节约工资108000元。

2 绞车制动系统紧急回油保护的应用

2.1 提升绞车改造原因。

在科技飞速发展的今天,科技给提升绞车安全运转提供了安全保证,其机械系统和电气系统均有比较稳定控制性能。但是,在提升绞车液压制动系统中,由于现场环境的原因,难免出现工作闸失灵、电控系统失控,液压站堵、卡等现象,必然会引起重大的安全事故,后果将不堪设想。

2.2 设备存在的问题。

(1)油泵、换向阀、油缸、蓄力器等元件正常磨损而产生金属颗粒。(2)由密封件磨损而产生的橡胶质颗粒以及由过滤器等产生的脱落物,油箱内的油漆、涂料等,均能使系统产生污染。(3)生产过程中对元件的不恰当的清洗是造成污染的主要原因。这种不恰当的清洗可使工作油液中出现强物纤维(棉纱等)机械加工中产生的砂粒和碎片,焊接管路上的氧化物及熔渣,以及研磨后的残余物等。(4)空气中的尘埃、颗粒也可能进入系统而造成污染。(5)在液压系统维修中由于操作不慎而混入污物。这些原因都会引起节流孔、喷嘴堵死,滑阀卡死等故障,使盘形制动器里的液压油不能迅速回到油箱,而盘形制动器始终打开,如果这些故障不能及时排除,绞车将会出现严重事故。

2.3 提升机液压系统的作用。

(1)可以为盘形制动器提供不同油压值的压力油。根据提升机的实际需要,产生不同的工作油压,控制盘形制动力矩,从而实现工作制动。(2)在安全制动时,可以使制动器的油压经过延时后,迅速的回到零,使制动器达到全制动状态。

1.3联动挡车装置。该装置由挡车器、伸缩缸体、操作阀等组成。(3)可以供给控制单绳双筒提升机调绳装置所需要的压力油,以打

伸缩缸体由YT-26风钻气腿改装而成,且与道岔的推动装置原理相同,安装在1工字钢制成的挡车器上部的横担上,伸缩缸体端头通过油丝绳与挡车杠相连。伸缩缸体带动油丝绳升降挡车杠。2组挡车杠用油丝绳与导向轮连接达到互动,即一组开启,另一组闭合。操作阀仍由综采支架片阀改装而成,用来控制伸缩缸体气源,设于信号房。由信号人员操作控制伸缩缸体工作,从而控制2组挡车器的工作状态。

1.4应用效果。(1)降低了矿山工人的劳动强度,提高了其工作效率。该装置自动化程度高,信号人员在信号房内就可以将轨道运输系统中各工序全部完成,避免了以往职工上下山跑动,简化了工序,节省了时间。(2)防止提升过卷事故发生。提升过卷保护装置的第1道过卷电铃示警,第2道过卷将强行断电保护。避免了绞车司机操作失误而造成的安全事故,从而保证了安全生产。(3)该装置可让信号人员在第一时间迅速将挡车器运行至保护状态,从而确保交岔点处轨道运输的安全。(4)减少用工。以往轨道运输系统工序中,开离合器,进行调绳或更换提升水平。

2.4 使用效果及应用。

在安装脚踏紧急回油开关后,通过在鹤矿集团南山矿反复实地运转实验后,取得了良好的效果,达到了我们预期的目的。得到了集团领导的认可,消除了工作闸失效、节流孔、喷嘴、滑阀堵卡现象等隐患而产生的故障。从而使提升绞车增加了一道安全保护。进一步增加了提升绞车生产运转的安全系数,并且在提升绞车中广泛推广应用。

参考文献

[1]郭明生,李亚力,郑克新,等.绞车综合保护装置技术研究[J].中州煤炭,2008(4).

[2]张善利.制动系统紧急回油保护在提升绞车的应用[J].黑龙江科技信,2008(13).

[3]张复德.矿井提升设备[M].北京:煤炭工业出版社,2008.

[4]高森林.提升机制动系统的性能优化与协调控制的研究[J].煤矿机械,2001(6).

制氢装置综合能耗的影响因素 篇7

南方某炼厂14万Nm3·h-1制氢装置2014年7月首次开工,是国内单系列规模最大的制氢装置。要降低综合能耗就要从装置特点入手,了解装置综合能耗的影响因素,得出优化装置综合能耗的措施,在降低生产消耗的同时,尽可能回收能量,增加能量外输,全方位降低能耗。

1 制氢装置综合能耗构成

烃类水蒸汽转化制氢装置的能耗构成中,原料、燃料气和外输蒸汽所占比重较大,约占95%以上。某炼厂14万Nm3·h-1制氢装置设计能耗构成见表1。

2 影响制氢装置综合能耗的主要因素

2.1 制氢原料

制氢原料在装置综合能耗中占90%以上,生产单位氢气中原料消耗越小,装置能耗越低。从制氢的转化反应原理可以得知,原料组成中烃类物质氢碳比越大,产氢率越高,生产单位氢气消耗的原料越小,装置综合能耗降低。在烃类蒸汽转化制氢的原料中,主要有天然气、炼厂干气、液化气和轻石脑油等,其氢碳比依次降低,因此天然气的产氢率最高,综合能耗最低,而轻石脑油的产氢率最低,综合能耗最高。另外,装置能耗最终反映氢气的生产成本,原料的价格也影响装置原料的选择,通过计算生产单位氢气所消耗的原料成本,确定选择原料的种类。

同时,转化炉出口甲烷含量也影响装置原料的消耗量。烃类蒸汽转化的主反应是一个强吸热的可逆的平衡反应,增加反应温度有利于平衡向右移动,但仍有少量甲烷未反应。因此,转化炉出口甲烷含量越少,转化反应越彻底,原料产氢率越高。但提高转化炉出口温度将增加转化炉燃料气的消耗量,反而增加了装置综合能耗,故需要控制转化炉出口甲烷含量在一个适当值,以总体降低装置的综合能耗。

2.2 转化炉燃料气

转化炉燃料气的消耗是影响制氢装置综合能耗的另一个主要因素。转化炉的燃烧热量一部分来自PSA所产的解吸气,另一部分为外补的燃料气。PSA的解吸气全部去转化炉燃烧,不足的热量通过界区外的燃料气补充,通过转化炉出口温度控制外补燃料气的用量。当采用价格较高的原料时,通过提高转化炉出口温度提高原料产氢率,以降低装置综合能耗;在使用价格较低的原料时,适当降低转化炉出口温度减小原料产氢率,同时PSA解吸气热值因残余甲烷含量增加而升高,转化炉燃料气的消耗量相应较少。

通过优化转化炉操作提高转化炉热效率,可以进一步降低燃料气的消耗。影响转化炉热效率的主要因素有排烟温度和过剩空气系数。根据炉膛负压控制较低的烟气流量,进而控制较低的排烟温度以减少烟气带走的热量,提高转化炉热效率。考虑到烟气露点腐蚀问题,应适当控制排烟温度大于烟气露点温度。转化炉过剩空气系数过大一方面致使烟气中过多的氧加剧转化炉管的表面氧化,另一方面增加了热损失降低了转化炉热效率。为了控制较小的过剩空气系数,需要认真确认关好转化炉的看火窗和点火孔,并根据转化炉负荷的变化及时调节鼓风量。

2.3 外输蒸汽

在装置的能耗构成中,外输3.5MPa中压蒸汽的产量所占综合能耗的比重仅小于原料、燃料气的消耗量,对装置综合能耗产生较大的影响,提高蒸汽外输量可以减少装置综合能耗。装置自产的中压蒸汽一部分作为配汽参与转化反应,剩余的中压蒸汽外输至全厂蒸汽管网。提高中压蒸汽外输量可以通过提高装置蒸汽自产量和减少转化配汽量来实现。在装置设计条件确定的情况下,现实操作中通过提高装置自产蒸汽量来提高蒸汽外输量并不可取,因为通过增加烟气流量来提高蒸汽产量降低了转化炉热效率,增加了燃料气消耗,反而使装置综合能耗增加。控制较小的转化水碳比可以减少装置配汽量,从而增加外输蒸汽量。

但在装置低负荷运行时,为了确保转化炉管进料分布均匀,转化配汽量必须大于一个最低值;同时,过小的水碳比将减少转化反应深度,增加了转化炉出口甲烷含量,原料产氢率降低,并且不利于转化炉管消除积炭。因此,需要综合考虑探索出一个最佳的转化配汽量,以降低装置综合能耗和保证装置安全平稳运行。

2.4 PSA产品氢气收率

PSA产品氢气收率通过影响原料产氢率从而影响装置综合能耗。PSA产品氢气收率高,则原料产氢率高,装置综合能耗降低。影响PSA产品氢气收率的主要因素有原料气组成及压力、产品氢纯度及杂质要求、解吸气压力、吸附剂的性能等。

原料气中氢气含量越高(即杂质含量越低),原料气压力越高,吸附效果越好,PSA产品氢气收率越高。产品氢气纯度越高,产品氢气中微量杂质含量越低,则需要控制的吸附时间越短,导致解吸气中氢气含量增大,PSA产品氢气收率降低。

解吸气压力越低,吸附剂再生越容易、彻底,通过控制解吸气去转化炉的阀门开度,减小解吸气的压力,同时适当增大吸附时间,可以减少解吸气中氢气含量,提高PSA产品氢气收率。吸附剂较好的性能包括高吸附容量、高选择性、足够高的机械强度和足够高的化学安定性,吸附剂性能越好,PSA产品氢气收率越高,同时吸附剂寿命越长。

3 优化装置综合能耗的措施

3.1 合理选择装置原料

当前某炼厂14万Nm3·h-1制氢装置可以选择的原料有天然气、催化干气、液化气和轻石脑油。由于催化干气中烯烃含量较大,且流量不够稳定,容易导致加氢反应器床层超温,给装置安全平稳运行带来较大隐患,故不宜作为装置的理想原料。受国际原油价格持续走低的影响,当前天然气价格高于液化气及轻石脑油的价格,但天然气的产氢率最高。3种原料单位氢气生产成本列于表2。从表中数据可以看出,液化气作为装置原料时单位氢气原料成本最低,由于氢气生产成本中原料成本占93%以上,故选择液化气作制氢原料时氢气总成本最低。

3.2 尽量降低转化水碳比

制氢转化反应是一种热力学平衡反应,增加反应物水蒸汽量有利于平衡向右移动,即增加氢气产量,提高原料产氢率。同时,增加转化水碳比有利于转化催化剂的消碳反应,保证装置长周期安全运行。然而,水碳比的增加将致使装置综合能耗上升,增加了氢气生产成本。为了提高原料转化率,实际配入的水蒸汽量需要大于理论化学计量值,多余的未反应的水蒸汽将在转化炉中吸收大量的热量而升温到炉出口温度,其吸收的热量占转化炉热负荷的30%~60%,虽然此部分热量将在后续流程中得到一定回收,但其能位大大降低,且同时增加了能量回收系统的能耗。因此,在保证装置安全稳定运行的前提下,应尽量减少蒸汽配入量,降低转化水碳比。

某炼厂14万Nm3·h-1制氢装置由于曾设了预转化反应器,使装置设计总水碳比降为2.95,为实际运行时降低水碳比创造了条件。表3列出了不同水碳比下的装置综合能耗数据,此时以天然气为原料,装置负荷62%,转化炉出口甲烷含量保持6.6%(干基)不变。表3的结果表明,为了确保转化炉出口甲烷含量基本不变,保持一定的原料产氢率,需要适当提高转化炉出口温度进行补偿,但由于降低了水碳比,转化炉燃料气消耗量随之降低,蒸汽外送量增大,装置综合能耗得到了降低。因此,装置生产过程中,应在保证安全平稳的基础上尽量控制较低的水碳比,以降低装置综合能耗。

3.3 适当控制转化出口甲烷含量

制氢转化反应的原理是把烃类物质与水蒸汽反应转化为氢气、一氧化碳、二氧化碳,并剩下少量未转化的甲烷,故转化炉出口甲烷含量成为转化深度的重要标志,直接影响原料产氢率。为了降低转化炉出口甲烷含量,提高原料产氢率,必须增大转化水碳比或提高转化炉出口温度,但装置的动力、燃料消耗随之增加。因此,需要控制一个最优的转化炉出口甲烷含量,使装置综合能耗最低。过高的转化炉出口甲烷含量则因原料消耗量大而使综合能耗升高;相反,如果控制一个较低的转化炉出口甲烷含量,则因燃料消耗量大而使综合能耗增加。

图1给出了在一定氢气产量及保持低水碳比3.0不变的条件下,不同转化炉出口残余甲烷含量所对应的装置综合能耗。从图1中可以清楚看出,对于不同的氢气产量均存在一个最优的转化炉出口残余甲烷含量,使得装置综合能耗最低。由此可见,装置实际生产中,需要根据当前产氢量,通过调节转化炉出口温度,控制残余甲烷含量在最优点附近,以使装置综合能耗接近最低值。

3.4 提高转化炉热效率

转化炉燃料气的消耗量占装置综合能耗的相当大部分,提高转化炉热效率可以显著降低燃料气消耗量,进而降低装置综合能耗。根据影响转化炉热效率的主要因素,可以通过降低过剩空气系数和排烟温度,达到降低装置综合能耗的目的。装置日常生产中,需要加强巡回检查,及时关闭已打开的点火孔和看火窗,防止空气漏进炉膛。同时,根据转化炉负荷的变化和烟气在线氧含量分析数据,适当调整鼓风机入转化炉流量,控制烟气中氧含量在2%~5%,并尽量控制在较低值。另外,通过调节预热空气旁路蝶阀,控制转化炉排烟温度在设计值142℃附近甚至更低,因为根据专业研究机构检测,此转化炉排烟温度大于110℃仍不会造成烟气露点腐蚀。

2014年,某炼厂14×104Nm3·h-1制氢装置转化炉各月实际热效率见表4。从表中数据可以看出,部分月份的转化炉热效率小于设计值92%,需要进一步加强操作调整,以更好地优化装置节能降耗。

3.5 优化PSA操作参数

某炼厂14万Nm3·h-1制氢装置PSA部分引进美国UOP专利技术设备,设计氢气收率为90%。影响PSA产品氢气收率的主要因素有原料气组成及压力、产品氢纯度及杂质含量、解吸气压力和吸附剂的性能。原料气组成及压力由造气部分确定,而吸附剂一旦装入吸附塔即不再改变,能够进行优化操作的只有产品氢纯度与杂质含量以及解吸气压力。吸附时间是PSA最为关键的参数,其设定值的大小决定了PSA产品氢纯度与杂质含量,进而决定了产品氢气收率。吸附时间设定值增大,则产品氢纯度下降,杂质含量增多,氢气收率提高;相反,吸附时间设定值减小,则产品氢纯度上升,杂质含量减小,氢气收率降低。因此在调节PSA操作过程中,应根据原料气组成和流量的变化及时调整吸附时间,使产品氢气纯度刚好合格,杂质含量基本不超标,即不使产品质量过剩,从而最大限度地提高产品氢气收率,这期间也可通过化验分析解吸气中氢气含量对吸附时间进行修正。另外,生产过程中通过开大解吸气去转化炉的控制阀和手阀,尽量降低解吸气压力,以提高产品氢气收率。2014年,某炼厂14万Nm3·h-1制氢装置PSA单元,通过降低吸附时间,控制产品氢气中(CO+CO2)微量含量在3.5×10-6附近,低于设计值20×10-6,因此PSA氢气收率在89.5%左右,小于设计值90%,需要在以后的操作中进一步优化PSA操作参数,提高PSA产品氢气收率和制氢原料产氢率,以降低装置综合能耗。

3.6 其它

降低循环水量也是一个比较重要的节能手段。当前循环水量为280t·h-1左右,高于设计值177t·h-1,循环水温差1℃多,小于公司要求的6℃,可以降低循环水用量。另外,伴热水现在用量为15t·h-1,南方冬天天气并不低,对仪表影响不大,可以适当降低伴热水用量。

4 结语

综上所述,降低制氢装置综合能耗需要根据进料性质、天气影响等因素综合调节,力求装置开源节流,降本增效,达到最好水平。

摘要：介绍了烃类水蒸汽转化制氢中综合能耗的构成及影响因素,并提出优化装置综合能耗的措施,以达到装置开源节流,降本增效的目的。