譚鴻飛

(中原油田普光分公司天然氣凈化廠，四川 達(dá)州 635000)

生產(chǎn)與應(yīng)用

Claus風(fēng)機(jī)在硫磺回收裝置中的應(yīng)用

譚鴻飛

(中原油田普光分公司天然氣凈化廠，四川 達(dá)州 635000)

普光天然氣凈化廠的工藝流程復(fù)雜，在天然氣凈化裝置中，硫磺回收系統(tǒng)和加氫單元使用的是Claus風(fēng)機(jī)提供燃燒空氣。本裝置每一系列配備2臺(tái)Claus風(fēng)機(jī)，分別為背壓式汽輪機(jī)(代號(hào)K-301A)和三相異步電動(dòng)機(jī)(代號(hào)K-301B，離心式)。本文就背壓式汽輪機(jī)的各系統(tǒng)作詳細(xì)介紹。

Claus風(fēng)機(jī)；控制系統(tǒng)；監(jiān)視系統(tǒng)；保安系統(tǒng) 防喘振

中原油田天然氣凈化廠是中國最大的天然氣凈化廠，原料為高含硫天然氣，H2S含量13%-8%,CO2含量8.0%～10.0%，有機(jī)硫含量340.6mg/m3。凈化裝置共有6個(gè)聯(lián)合，每個(gè)聯(lián)合2列，其中硫磺單元采用Amoco改良Claus硫磺回收工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為16×20×104t/a液硫產(chǎn)品，操作彈性為30%～130%，使用的背壓式汽輪機(jī)型號(hào)是Altas Copco制造的B3-36/5。該汽輪機(jī)使用溫度360℃，壓力3.5MPa的中壓過熱蒸汽為動(dòng)力，升速到正常轉(zhuǎn)速為5300r/min。大型風(fēng)機(jī)自動(dòng)化程度較高，各個(gè)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是保證正常工藝生產(chǎn)的必要條件。

1 控制(調(diào)節(jié))系統(tǒng)

汽輪機(jī)組采用WOODWARD505調(diào)節(jié)器，并配有基本的保安系統(tǒng)，以確保機(jī)組安全運(yùn)行,見圖1。

圖1 505控制系統(tǒng)

該505調(diào)速器是蒸汽透平壓縮機(jī)使用的最普遍的一種調(diào)速裝置，它可以接收頻率信號(hào)、Analog signal、接點(diǎn)信號(hào)等，還可以輸出接點(diǎn)信號(hào)、Analog signal等?？梢越M態(tài)多種啟動(dòng)方式，可以通過改變PID中的比例調(diào)節(jié)系數(shù)實(shí)現(xiàn)改變斜率的升降速控制。它將現(xiàn)場的轉(zhuǎn)速傳感器傳來的轉(zhuǎn)速信號(hào)與設(shè)定轉(zhuǎn)速相比較后，經(jīng)過PID調(diào)節(jié)輸出4-20mA的電信號(hào)給閥位控制器，最后輸出50-250mA電流信號(hào)給電液轉(zhuǎn)換器。

2 保安(連鎖)系統(tǒng)

本機(jī)組的保安系統(tǒng)包括液壓保護(hù)裝置和電氣保護(hù)裝置兩部分。機(jī)組配有冗余配置的兩位三通電磁閥裝在速關(guān)組合裝置上，任何一個(gè)電磁閥動(dòng)作，都可停機(jī)保護(hù)，電磁閥可由SIS系統(tǒng)操縱，也可由WOODWARD 505遠(yuǎn)程操作完成遙控停機(jī)。

(1)液壓保護(hù)裝置包括：速關(guān)閥、軸位移遮斷器、危機(jī)遮斷油門、三選二超速保護(hù)。

(2)電氣保護(hù)包括：WOODWARD505的超速報(bào)警和停機(jī)保護(hù)功能；機(jī)組軸瓦溫度、軸振動(dòng)、軸位移、轉(zhuǎn)速、潤滑油壓等參數(shù)的連鎖停機(jī)等。

3 監(jiān)控系統(tǒng)

凈化裝置采用的是恒河CS3000的DCS系統(tǒng)，采用當(dāng)前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，以WINDOWS XP作為操作系統(tǒng)，使用通用PC機(jī)作為硬件平臺(tái)。其中硫磺單元的Claus風(fēng)機(jī)組態(tài)畫面如下圖2：

圖2 Claus風(fēng)機(jī)組態(tài)畫面

通過DCS對(duì)機(jī)組軸瓦溫度、軸振動(dòng)、軸位移、轉(zhuǎn)速、潤滑油壓進(jìn)行集中控制、監(jiān)測、記錄和報(bào)警。DCS顯示控制穩(wěn)定、操作方便、靈活簡便、修改容易，并且為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和生產(chǎn)管理創(chuàng)造條件。

3 防喘振系統(tǒng)

喘振是一種壓縮機(jī)運(yùn)行的不穩(wěn)定狀態(tài)，在流量和壓力變化過程中，氣流在管道中產(chǎn)生周期的震蕩現(xiàn)象，對(duì)機(jī)組設(shè)備危害非常大。

本汽輪機(jī)在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，正常供風(fēng)量大約為49000Nm3/h，入口壓力96kPa左右,出口壓力161kPa左右。機(jī)組采用西門子PLC的S7-300進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制，當(dāng)入口流量低于某一特定轉(zhuǎn)速下的喘振流量時(shí)，放喘振控制閥自動(dòng)開啟(快開慢關(guān))。現(xiàn)場實(shí)測喘振曲線見圖3。

圖3 現(xiàn)場實(shí)測喘振曲線

在本裝置實(shí)際正常運(yùn)行時(shí)，采用定極限流量的防喘振控制，設(shè)定入口導(dǎo)葉閥位13%左右，根據(jù)出口和入口的壓力大小、溫度高低進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5 結(jié)論

汽輪機(jī)在普光凈化廠有著不可替代的作用，自2008年投產(chǎn)運(yùn)行以來，不僅運(yùn)行穩(wěn)定、操作性強(qiáng)、便于控制，而且為凈化廠的節(jié)能降耗做出了巨大貢獻(xiàn)。經(jīng)過多次操作，已經(jīng)積累了一套獨(dú)有的操作經(jīng)驗(yàn)，為今后的風(fēng)機(jī)運(yùn)行提供技術(shù)支持。

[1] 王 渝.基于PLC的工業(yè)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D] . 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué), 2006.

[2] 伍愛民.工業(yè)汽輪機(jī)市場需求結(jié)構(gòu)與預(yù)測[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì), 2000(2):8 -10.

[3] 徐惠敏, 馬曉明. 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)研究[J]. 煤礦機(jī)械,2011(10):81-83.

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(本文文獻(xiàn)格式：譚鴻飛.Claus風(fēng)機(jī)在硫磺回收裝置中的應(yīng)用[J].山東化工，2016，45(12)：83-84.)

2016-04-14

譚鴻飛(1988—),河南南陽人，助理工程師，主要從事天然氣凈化工作。

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