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引言

     固定床煤氣爐是合成氨裝置的“龍頭”設備，傳統的生產(chǎn)工藝為空氣、蒸汽間歇制氣；近年來(lái)，富氧空氣、蒸汽連續制氣工藝為合成氨裝置提供了技術(shù)改造的新途徑。技術(shù)改造后的煤氣爐可根據爐況或工藝條件實(shí)現兩種制氣模式的切換。其中，富氧制氣具有產(chǎn)氣量高，煤耗、汽耗低的優(yōu)勢。因此，結合煤氣爐多制氣模式的工藝與自動(dòng)化改造是目前合成氨企業(yè)節能降耗的主要措施之一。

    煤氣爐間歇制氣雖然已采用了DCS控制，但其生產(chǎn)操作與控制仍主要依賴(lài)于人工經(jīng)驗，存在著(zhù)運行平穩性差、爐況波動(dòng)大、勞動(dòng)強度高等問(wèn)題。另一方面，富氧制氣生產(chǎn)是一項新工藝，尚無(wú)成熟的過(guò)程控制解決方案?；诖?，根據煤氣爐兩種制氣工藝特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)基于預測控制和智能控制的先進(jìn)控制系統，實(shí)現了生產(chǎn)過(guò)程的精細化控制，減少了設備故障率，以達到穩定爐況、提高產(chǎn)氣量、降低煤耗與汽耗、減少勞動(dòng)強度、提高經(jīng)濟效益的目的。

? 先進(jìn)控制策略

     合成氨裝置煤氣爐先進(jìn)控制系統采用浙江中控軟件技術(shù)有限公司的先進(jìn)控制軟件APC-Sutie。

    該先進(jìn)控制系統適用于多臺間歇制氣與富氧制氣并聯(lián)生產(chǎn)的煤氣爐。其總體結構如圖1所示。

             
                                圖1 合成氨裝置煤氣爐先進(jìn)控制系統總體結構

     煤氣爐間歇制氣先進(jìn)控制：通過(guò)對加煤量、爐條機轉速、吹風(fēng)時(shí)間、上吹時(shí)間、下吹時(shí)間等的合理調節，穩定煤氣爐的火層位置、炭層高度、上行溫度、下行溫度、灰倉溫度等關(guān)鍵工藝指標，從而有效地防止爐況惡化，穩定并提高產(chǎn)氣量。同時(shí)通過(guò)合理調整煤氣爐加氮時(shí)間，克服滯后和干擾因素的影響，實(shí)現對合成塔循環(huán)氫氫氮比的平穩控制，有效降低合成氨裝置的綜合能耗。
  
    煤氣爐富氧制氣先進(jìn)控制：通過(guò)對加煤量、爐條機轉速、蒸汽量、富氧空氣量的合理調節，實(shí)現對煤氣爐炭層高度、上行溫度、灰倉溫度等關(guān)鍵工藝參數的平穩控制。并根據煤氣爐關(guān)鍵工藝指標的變化優(yōu)化調整蒸汽和富氧空氣量的配比，穩定爐況，提高產(chǎn)氣量，同時(shí)也大幅度降低操作勞動(dòng)強度。

     爐況智能診斷專(zhuān)家控制：利用煤氣爐生產(chǎn)實(shí)時(shí)數據和歷史信息，建立爐況實(shí)時(shí)監控和智能診斷系統，通過(guò)跟蹤關(guān)鍵工藝指標的變化，及時(shí)發(fā)現并處理異常爐況，維持穩定的煤氣爐火層位置，防止出現爐況惡化、設備故障等極端情況，為煤氣爐的平穩生產(chǎn)提供保障。

? 應用效果

合成氨裝置煤氣爐應用先進(jìn)控制技術(shù)之后，取得了如下效果：

? 顯著(zhù)提高煤氣爐在間歇制氣、富氧連續制氣兩種工況下操作平穩性，各關(guān)鍵工藝指標（上行溫度、下行溫度、煤氣質(zhì)量等）的標準方差平均減少30~40%以上；

? 基于平穩操作，實(shí)現了工藝指標的“卡邊”優(yōu)化，使煤氣中CO2含量降低2%，殘碳含量降低3%；同時(shí)提高了噸煤的產(chǎn)氣量；

? 充分挖掘裝置潛力，實(shí)現節能降耗，噸氨煤耗降低5%，噸氨汽耗降低10%；

? 提高裝置的綜合自動(dòng)化水平，統一操作方法，大幅度降低操作人員勞動(dòng)強度；

? 先進(jìn)控制系統投運率達到95%以上。

                       某企業(yè)合成氨裝置煤氣爐應用先進(jìn)控制系統前后工藝參數對比情況
        
               
                

                 某企業(yè)合成氨裝置煤氣爐應用先進(jìn)控制系統前后工藝參數對比情況
                   某企業(yè)合成氨裝置煤氣爐應用先進(jìn)控制系統前后工藝指標對比情況
     

? 結束語(yǔ)
 
     傳統的常壓固定床間歇氣化工藝因裝置規模小、能耗偏高和碳轉化率低等問(wèn)題，已被國家列入限制發(fā)展項目。采用富氧連續氣化工藝和先進(jìn)控制技術(shù)將為全國氮肥行業(yè)約5000余臺固定床間歇氣化煤氣爐提供一條切實(shí)可行的技術(shù)改造之路。