制氫站煤氣凈化、加壓、混合部分現場控制系統研究

高赫岐

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063299)

1 工程概況

某一新區煤氣房的高爐煤氣放散塔、混合站等都采用遠程控制模式，而新區加氫站因為產品類型多樣，存在解析煤氣、混合煤氣、高壓焦爐煤氣等采用無人值守方式，要求具備較高的自動化水平。

2 工藝技術簡介

加壓單元設置兩個鼓風機，一開一備，隨后把加壓單元從9kPa提高到25kPa。機前調節閥以及回流閥相關執行部件選擇NIRECO企業制造的電油機，切斷閥相關操作部件選擇AUMA制作的電動執行設備。COG通過電捕焦油器控制焦油含量，將其縮減到5mg/m3左右，加壓單元設置兩個離心式鼓風機，同樣是開一備一，隨后把COG從7kPa提高到32kPa，并通過兩個冷卻裝置，對常溫煤氣實施TSA凈化處理后，傳輸至下一工序以及用戶。加壓機相關回流閥和調節閥，操作部件選擇NIRECO企業制造的電油機，而機后切斷閥以及TSA旁通閥相關操作部件主要是選擇AUMA電動操作裝置。煤氣混合站可以選擇利用混合大小管方式。

3 現場控制系統

3.1 高煤加壓單元

高爐煤氣相關加壓單元主要是由回流閥、調節閥兩個模塊構成，在實際操作中，相關控制權限通常屬于自動化形式，即進行PLC控制，而回流閥、調節閥在運行中，會融合機后壓力，實現連鎖反應。調節閥操控中，相關裝置參數需要合理設置，其中后壓力參數以25kPa作為目標數值。此外，為了保證加壓機穩定運行，不會產生喘振，需對調節閥開度參數進行合理設置，相關下限標準為25%。啟動前，加壓機中的調節閥會進行自動化控制運行，相關開度參數為25%，回流閥維持相同運行狀態，具體開度參數是100%。在加壓機成功開啟后，相關操作人員只需實施點擊操作，開機后切斷閥，而切斷閥在接收相應的傳輸信號后，系統便對機前調節閥和回流閥進行PID控制。假如用戶整體用量較大，逐漸關閉回流閥，擴大調節閥整體開度，超出25%，同時把相關運行壓力穩定于25kPa左右。但用戶整體用量較小的條件下，需要把調節閥整體開度維持在25%左右，而回流閥不能完全關閉，整體壓力穩定于25.2kPa。加壓機正式停止運行后，相關操作人員需要將機后切斷閥徹底關閉，則全開信號將會消失，而機前回流閥和調節閥將會自動從PID控制內退出，調節閥相關開度也逐漸減小到25%，全面開啟回流閥，假如需要實施加壓機倒換操作，則在相關技術人員開啟機后切斷閥后，機前翻板閥應該主動參與到PID控制當中，需要首臺加壓機相關翻板開度維持相同狀態，確保兩個加壓機的工況相似，出口壓力維持相同狀態。

3.2 混合單元

在混合單元中，想要徹底解決運行問題，需要對調節閥以及計量工作進行合理控制，保證在低流量條件下，依然能夠維持較高的精確度。焦爐煤氣和高爐煤氣等支管都需要分成兩個管道，通過混合大小管的方法操作。而BFG調節閥實施混合控制后，運行壓力值滿足設計要求，而COG相關調節閥門相關流量控制和目標流量相似。目標壓力主要是用戶要求煤氣混合壓力，結合BFG流量真實數值以及用戶要求熱值計算得出，BFG和COG等調節閥擁有明確的控制目標，COG保證熱值，而BFG保證壓力。為了提高控制工作的穩定性與可靠性，需要COG以及BFG等僅能擁有唯一調節閥融入PID控制當中[1]。

如果BFG小管調節閥相關控制輸出超出50%，并且持續時間達到5秒，則BFG小管調節閥可以進一步融入PID自動調節當中，將BFG大管中的NK閥門全面開啟，而大管控制輸出相關固定值是10%，在10s內完成。如果BFG相關小管調節閥的控制輸出大于60%。連續5s，則調節閥會從PID自動調節中退出，控制輸出是55%，在5s內完成，BFG的大管調節閥開始融入PID自動調節運行當中。如果BFG相關大管調節閥的控制輸出低于5%，連續5s，而大管調節閥會從PID自動條件內退出，相關控制輸出固定值是10%，5s內完成，而BFG小管調節閥會融入PID自動調節過程當中。如果BFG相關小管調節閥控制輸出低于10%，連續5s，而僅有小管BFG調節閥融入PID控制當中，大管NK閥門全部開啟，則大管相關調節閥的控制輸出是固定值0。

3.3 各個單元之間的連鎖

BFG加壓機如果出現跳車現象，則機后切斷閥將會自動關閉，而相關全開信號也會徹底消失，機前回流閥以及調節閥從PID控制中退出，混合站開始解列，加壓機相關機前調節閥閉合到下限，全面開啟回流閥，混合站中的COG大管以及BFG大小管相關NK閥門全面關閉，而COG小管中的NK閥門依然保持開啟狀態，BFG以及COG大小管中的各個調節閥從PID控制中全面退出，COG大管中的調節閥、BFG相關大小管中的調節閥以及COG小管中的調節閥全面開啟，混合站為用戶傳送中壓，起到良好的保壓效果。

在COG加壓機出現跳車問題后，機后切斷閥將會自動關閉，而閥門全開信號也會徹底消失，機前回流閥和調節閥等全部從PID控制中退出，而調節閥將會達到關閉下限，全面開啟回流閥。針對回流站實施解列操作，混合站中的COG大管以及BFG大小管內相關NK閥門全部處于關閉狀態，COG小管中的NK閥門處于全面開啟狀態，而COG以及BFG相關大小管中的調節閥全部從PID控制內退出，BFG中的大小管調節閥以及COG大管中的調節閥門徹底關閉，而COG小管中的調節閥則處于全面開啟狀態?；旌险緸橛脩魝魉偷蛪簡谓?，發揮出良好的保壓效果。其中在連鎖位中的TSA旁通閥則處于一種自動開啟狀態，在機后切斷閥相關開啟信號徹底消失后，相關壓力則降低到14.5kPa以下，存在5s延時，TSA開始從運行狀態中退出，而脫萘塔內相關煤氣傳輸出口閥門和解吸氣的輸出口閥門全部處于關閉 狀態[2]。

4 現存問題與解決方法

TSA、機后壓力連鎖和加壓機跳車整體顯得十分累贅，通常情況下，只有出現加壓跳車問題后，才會降低機后壓力，連鎖條件和TSA單純作為加壓機跳車，通過一段延時后，才會使TSA從運行狀態中退出。因為把TSA相關解析氣輸入混合煤氣總管內進行混合燃燒，為此在TSA在退出過程中所形成的延時特征，容易導致熱軋混合煤氣經過脫硫塔TSA滲透到COG管網內部。針對該種狀況，只需要把TSA和加壓機跳車進行連鎖處理即可。

TSA內三種脫萘塔相關控制閥門都是以低壓氮氣當成主要的動力來源，如果氮氣供應出現變化，閥門也會開始自動停止。因為TSA旁通閥門和加壓裝置跳車之間進行有效連鎖，該種調節情況下，應該使旁通閥門維持全面開啟的狀態，導致TSA后出現COG斷絕，為此需要把萘塔煤氣傳輸進出口相關控制閥門從原本的氣閉形式變成一種氣開方式，當下正在和閥門生產廠家之間進行積極溝通和聯絡。

COG加壓機相關目標控制值是A，而煤氣混合站和用戶穩定值是B。因為TSA于不同流量狀態下，所形成的阻力損失也各不相同，為此兩個數值之間也存在較大的差值波動。嘗試把B當成加壓機壓力目標控制點，因為管容問題，導致出現壓力滯后，使B點的穩定性差，為此建議把A目標值當成變量。

5 結語

綜上所述，制氫站正式開始生產后，在用戶數量持續擴大條件下，相關混合站逐漸出現一定運行問題，為此需要進行針對性調整修改，優化控制程序，從而有效滿足用戶在混合煤氣壓力以及熱值等方面的條件要求。