氨肥工艺控制方案

氮肥工艺控制方案

概述

氮肥生产是高能耗的工业，其生产成本主要取决于系统的能耗，系统能耗除了与采用的工艺流程有关外，在很大程度上取决于系统控制的算法及稳定性，因此，化肥生产过程的控制系统对整个生产成本具有关键意义。

氮肥生产系统是由一个个相对独立的单元（工段）组成的。各单元之间具有密切关系。上一单元的产品或输出，即为下一单元的原料或输入，各个单元相互紧密联系形成一个连续的生产过程。各个单元在地域上相互分散，但距离又不很远。整个生产过程可以分为造气、脱硫、压缩、变换、脱碳、合成、甲醇、尿素等主要单元（工段）。上述各单元（工段）的操作在工艺上密切联系，但在地域上分散、在控制上相对独立。

浙江威盛DCS在氮肥生产过程控制方面具有许多特点： ● 生产工艺的优化控制。

● 各单元工艺参数的集中监控。

● 在紧急情况下的遥控措施（阀门、马达等）。 ● 必要的报警和联锁。

● 方便地查阅实时趋势和历史趋势。 ● 可以与企业管理网相连，实现数据共享。

1、造气

造气一般是以块煤为原料，采用间歇式固定层常压气化法，在高温和程控机油传动控制下，交替与空气和过热蒸汽反应。反应方程式： 吹风 C+O2→CO2+Q CO2+C→2CO-Q

上、下吹 C+H2O(g) →CO+H2-Q A、 吹风阶段

吹风阶段的主要作用是产生热量，提高燃料温度。 B、 上吹（加氮）阶段

上吹阶段的主要作用是置换炉底空气，吸收热量、制造半水煤气，同时加入部分氮气。 C、 下吹阶段

下吹阶段作用是制取半水煤气，吸收热量，使上吹后上移的气化层下移。 D、二上吹阶段

二上吹的主要作用是将炉底及进风管道中煤气吹净并回收，确保生产安全。 E、 吹净阶段

吹净的主要作用是回收造气炉上层空间的煤气及补充适量的氮气，以满足合成氨生产对氮氢比的要求。

造气工艺流程图

控制方案

在生产中，一般均是多个造气炉组成一组。在多台造气炉同时投入运行时，为了保证造气炉在吹风阶段的风量，必须对造气炉的吹风阶段进行顺序控制。

对造气炉进行吹风排序，也就是要实现吹风时间自寻优及动态跟踪。下面以4个造气炉为例加以说明：

当任启动一个造气炉，或任意停止一个造气炉，其吹风间歇时间随之改变。启动或停止造气炉之后，各炉都要进行重新调整，按照计算的时间进行初始化，即各炉在对应时间重新从第一个工序循环下去，其原理框图如下：

4个造气炉吹风排序原理框图

初始化原理框图

控制效果

采用DCS系统控制一组（多台）造气炉的运行，可实现对造气炉吹风排序的优化控制，并可对温度压力等数据进行实时采集、调节，从而使炉况长期稳定，煤气气质明显提高，达到节能增效目的。DCS的应用还可避免因人工的随意性和误操作而引发事故，并有利于企业全面数据管理。

10个造气炉吹风排序图

造气炉控制图

参数控制图