在線(xiàn)分析儀表的氣體回收系統是針對在線(xiàn)色譜、紅外及磁氧等氣相在線(xiàn)分析儀表檢測完的氣體排放所研發(fā)的。以EO/EG裝置為例：從工藝管線(xiàn)采樣→前處理→預處理→氣相在線(xiàn)分析儀表，目的是使氣相在線(xiàn)分析儀表能夠檢測到具有代表性的樣品。氣相在線(xiàn)分析儀表檢測完的樣品介質(zhì)進(jìn)入回收系統的緩沖罐，在處理樣品的過(guò)程中，除了進(jìn)入氣相在線(xiàn)分析儀表的樣品，其他樣品氣通過(guò)旁路進(jìn)入氣體回收系統增壓罐。當增壓罐壓力達到設定值時(shí)，通過(guò)調節調節閥的開(kāi)度將增壓罐高出壓力設定值的部分通入工藝低壓返回管線(xiàn)重新利用，實(shí)現節能環(huán)保。

 

1控制原理

 

1.1系統構成和部件說(shuō)明

天華化工機械及自動(dòng)化研究設計院有限公司蘇州研究所研發(fā)的過(guò)程分析尾氣零排放回收系統主要由緩沖罐、增壓罐、檢測系統、控制系統、穩壓系統和增壓系統6部分組成（圖1），其3個(gè)階段分別為給定輸入、系統調節和聯(lián)鎖響應。

給定輸入。利用壓力變送器分別采集氣體回收系統增壓罐和緩沖罐的4～20mA壓力信號。增壓罐智能壓力變送器。根據用戶(hù)低壓返回管線(xiàn)的壓力決定壓力變送器所選的量程。對于緩沖罐的壓力變送器而言，所選的量程范圍越小，在線(xiàn)回收系統和在線(xiàn)分析儀表運行越穩定。通常緩沖罐壓力變送器選用的量程范圍在-300～300Pa，介取更小量程。系統調節。通過(guò)增壓罐和緩沖罐壓力變送器檢測的4～20mA電流信號傳輸至PLC和變頻器，運用PID程序調節增壓罐和緩沖罐調節閥開(kāi)度、泵運轉速度。增壓罐和緩沖罐調節閥分為兩種設計，增壓罐為開(kāi)環(huán)設計，隨著(zhù)壓力變送器值的增加開(kāi)度變大；緩沖罐為閉環(huán)設計，隨著(zhù)壓力變送器值的增加開(kāi)度變小。

 

氣體隔膜泵。根據在線(xiàn)分析儀表、分析小屋低壓返回管線(xiàn)排放壓力、流量和泵出口的背壓定制氣體隔膜泵。

 

聯(lián)鎖響應。緩沖罐系統出現故障或斷電使緩沖罐壓力大于50Pa時(shí)，緩沖罐電磁放空閥打開(kāi)、回收系統緩沖罐報警指示燈常亮、給予DCS節點(diǎn)報警信號。當緩沖罐壓力出現大于50Pa的工況時(shí)，緩沖罐通過(guò)穩壓水封將大于100Pa的多余氣體放空，以確保不損害在線(xiàn)分析儀表。增壓罐系統出現故障或背壓導致增壓罐壓力超過(guò)用戶(hù)定義的返回壓力30%，增壓罐安全閥開(kāi)啟、回收系統增壓罐報警指示燈常亮，確保不損害氣體隔膜泵。

 

1.2PLC壓力控制系統

運用PLC（PID）指令對緩沖罐進(jìn)行穩壓調節：

a.壓力大于0Pa，緩沖罐調節閥關(guān)閉；

b.壓力小于0Pa，緩沖罐調節閥隨壓力差值增大打開(kāi)得就越大，此時(shí)增壓罐向緩沖罐中補給壓力；

c.緩沖罐壓力約為0Pa，緩沖罐調節閥開(kāi)度才將變��；

d.確保氣相在線(xiàn)分析儀表出口壓力滿(mǎn)足其準確檢測要求（一般要求為0Pa）。

 

由PLC（PID）指令控制增壓罐內部樣品氣返回，增壓罐返回調節閥以現場(chǎng)低壓返回管線(xiàn)壓力設定PID的增益、積分和微分時(shí)間，通常增壓罐壓力要大于低壓返回管線(xiàn)壓力才能避免背壓。系統框圖如圖2所示。

1.3變頻器壓力控制調節

緩沖罐壓力值大于0Pa時(shí)，氣體隔膜泵以變頻器PID的方式啟動(dòng)。緩沖罐壓力越高氣體隔膜泵抽吸功率越大，壓力越低氣體隔膜泵抽吸功率越小。運用天秤平衡原理將緩沖罐壓力變送器4～20mA信號和變頻器轉速反饋信號傳輸至PLC，通過(guò)PLC（PID）指令計算控制調節緩沖罐調節閥補氣開(kāi)度、隔膜泵抽吸頻率，使緩沖罐達到接近0Pa的#佳平衡點(diǎn)（圖3）。

 

1.4系統監管和防護等級

系統監管。在線(xiàn)氣體回收系統運用PLC（ModbusRTU）指令與現場(chǎng)DCS通信，實(shí)時(shí)檢測在線(xiàn)氣體回收系統的壓力、調節閥和泵運行的情況，避免回收系統出現故障得不到及時(shí)解決。防爆等級Zone1，IIB+H2，T3防護等級IP55

 

2氣體回收系統操作

氣體回收系統緩沖罐目前控制的平衡壓力值在-15～15Pa波動(dòng)。如因現場(chǎng)或其他原因的影響，使回收系統或氣相在線(xiàn)分析儀表無(wú)法正常工作。此時(shí)PLC程序將執行聲光報警、大氣放空電磁閥打開(kāi)排放，確�；厥障到y、氣相在線(xiàn)分析儀表在正常平衡壓力值內工作。當超壓報警解除時(shí)，大氣排空電磁閥關(guān)閉，回收系統進(jìn)入正常工作狀態(tài)�；厥障到y如遇緊急跳電的情況使回收系統各負載無(wú)法投入工作時(shí)，緩沖罐內部壓力超過(guò)100Pa，此時(shí)通過(guò)液位水封放空，避免損壞在線(xiàn)分析儀表。防爆等級Zone1，IIB+H2，T3防護等級IP55

 

3氣體回收系統操作

在操作氣體回收系統之前，要確保氣相在線(xiàn)分析儀表和分析小屋預處理處于停止工作狀態(tài)。避免回收系統緩沖罐憋壓，造成氣相在線(xiàn)分析儀表無(wú)法正常檢測。操作氣體回收系統時(shí)，將氣體回收系統通電→氣體回收系統PLC進(jìn)入自整定→打開(kāi)調節閥助力氣（通常為儀表空氣）→選取打開(kāi)泵1、泵2開(kāi)關(guān)→依次開(kāi)啟氣相在線(xiàn)分析儀表出口的樣品流量和分析小屋樣品預處理的旁通流量。氣體回收系統應用天秤平衡原理，開(kāi)啟完成后不需要任何操作自行判斷整定。氣體回收系統緩沖罐正常壓力控制范圍-15～15Pa。調節過(guò)程中依靠緩沖罐調節閥補氣、氣體隔膜泵抽吸來(lái)互補緩沖罐壓力平衡。上電后約10min，氣體回收系統將進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

 

需要注意的是：緩沖罐下方配備有手動(dòng)放空閥，有利于氣相在線(xiàn)分析儀表處于工作狀態(tài)時(shí)，維修氣體回收系統。

 

4應用實(shí)例

化工在線(xiàn)分析儀表氣體回收系統自控技術(shù)已經(jīng)投入實(shí)際應用的項目如下：

 

a.斯爾邦石化EO/EG分析系統，穩壓效果-30～30Pa；

b.賽科石化丁二烯分析系統，穩壓效果-15～30Pa；

c.中沙石化苯酚丙酮分析系統，穩壓效果-5～5Pa；

d.中沙石化丁二烯分析系統，穩壓效果-5～5Pa；

e.中沙石化裂解分析系統，穩壓效果-3～3Pa。

 

5結束語(yǔ)

目前大多化工企業(yè)認為技術(shù)不成熟是實(shí)現節能減排#大的難題。在通過(guò)設備改造和技術(shù)革新實(shí)現節能減排的企業(yè)中，僅有少數達到了大幅度節能減排的目的�？梢�(jiàn)，技術(shù)落后是節能減排的瓶頸。天華化工機械及自動(dòng)化研究設計院有限公司蘇州研究所設計研發(fā)的化工在線(xiàn)分析儀表氣體回收系統自控技術(shù)，為提高化工裝置環(huán)保和節能減排提供了新思路和新方法。在實(shí)際應用中，在線(xiàn)分析儀表的穩定性有了顯著(zhù)提高，達到了在線(xiàn)分析儀表現場(chǎng)分析尾氣零排放的效果，得到了化工企業(yè)的認可，具有推廣應用價(jià)值。