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Abstract: with the rapid development of social productivity and the process of modern city life demand, China's coal chemical engineering has been mature and development. China is a country with rich reserves of coal resources, coal industry have good prospects for development, but also to the sustainable development of national economy, in line with national economic policy strategy. Coal chemical engineering technology is on the purpose of the clean coal technology, coal chemical for processing into a technology, is the main way of coking and gasification of coal and chemical forms of liquefaction to produce new energy and new products. At present, the development of coal chemical industry has some unstable factors which limits the development of coal chemical engineering, in according to the actual situation of our country and contemporary background, the use of integrated resources, the research of coal chemical engineering process, the maximum guarantee to maximize the resources and protect the natural environment is not destroyed.
Key words: coal chemical industry; The process flow; The development trend
中图分类号: TQ53 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
随着社会经济的发展与生活的需求依赖,人们对煤化工技术或者是煤化工能源技术是越来越关注。加强对煤气化一体发电或是煤炭液化以及煤基代用液体燃料等方面的研究,可以在煤化工业中获得洁净的新能源以及推动新型煤化工产业话的发展。目前,煤化工生产的实际情况不是特别乐观,存在着产品结构与质量不过关和严重的环境问题,对煤化产业的资源利用以及开发不够重视,导致煤化产业的问题多,制约了煤化工产业的发展。本文主要是讨论了煤化工产业的工艺流程以及发展新型煤化工产业的意义,有利于调整煤化工产业的行业结构,促进煤化工产业的全面发展。
1.煤化工工程简介
煤化工工程主要是在化学加工的基础上,使用煤原料使煤转化为气体、液体或固体燃料的化学品过程。通常使用的化学手段是煤的气化、液化、干馏,以及焦油加工和电石乙炔化工等。我国的煤化工工程主要的三条产业链是,煤气化和煤液化、传统的焦化和电石乙炔化工。适应的范围广,使用的技术最广泛,其中煤化邮的技术难度最高,一般来讲,成熟的运用这三种煤化工工程技术,可以实现在多个领域替代石油资源与天然气资源,延伸了煤化工产业的范围。
2.煤化工产业的工艺流程
2.1煤炭气化的工艺流程。煤炭气化是指煤在一定的高温以及压力下,在气化炉中使煤里面的化学成分与气化剂发生化学反应,将固体的煤转化为可燃气体或是非可燃的气体,整个过程中不可缺少的三个要素分别是高温和气化炉以及气化剂。转化出的可燃气体中含有一氧化碳和氢气以及甲烷,而非可燃气体中包含二氧化碳和氮气。煤炭气化的工艺过程中必须充分了解煤的性质以及发生反应时的反应性,煤与气化剂发生作用时的特性和煤的粘接性与结渣性,还有分解时从固体变为气体与液体时的燃烧反应。
2.2煤炭液化的工艺流程。煤炭液化有两种方式,一种是直接液化,通过固体煤炭的化学加工,让煤转化为液体动态的燃料,一般用作于化学原料或产品中使用的洁净煤化工技术。另一种是间接液化,将煤气化以后的生成的化学水煤气中合成乙烷或乙醇等燃料,也可以进一步加重液化合成燃油。
2.3煤焦化的工艺流程。煤焦化同样是以煤为原料,杜绝空气流通的情况下,在气化炉中高温加热到1000摄氏度左右,干馏生产的焦炭,在高温干馏的过程中,固体煤会发生一系列的化学反应,产生煤气与煤焦油。煤焦化工艺流程的优势适用于生产炼钢用焦炭和生产焦炉煤气或沥青等材料的产品。
3.煤化工工程在我国的应用现状
目前我国的煤化工程的应用集中在三个方面,分别是用煤制造油以及使用固体煤制造甲醛和二甲醚,煤制造甲醛以后的深加工,生产烯烃。煤化工程的范围比较广,在制造新能源和环节能源紧张的问题上产生了良好的促进效果,有效合理的使用煤炭资源,不仅使资源效果利用最大化也避免了资源浪费。
3.1煤制油。煤制油的工艺流程分为直接合成或是间接煤炭气化生产原料气后净化合成油。目前我国的煤制油的现状是,规模比较小以及起步比较晚,2010年各种煤制油的产量不足30万吨,2012年各种煤制油产品的产量达到了80万吨,与同一时期的国外相比,起步明显比较慢,规模也比较小,私人煤矿过多,不利于资源的合理开发以及集中生产。另一方面,各种技术与机械的刚刚投产,运行不太稳定,无法满足人们生活的需要。
3.2煤制甲醇和二甲醚。我国已经掌握了煤制甲醛和煤制二甲醛的生产方法,目前,煤制二甲醛已经成为了国内外生产的主要方式。生产的方法是在合成甲醛的基础上进行二次加工,在催化剂的作用下合成二甲醚。我国在生产过程中已经建立多套的生产装置用来制造二甲醚,但是生产工艺上面临着高校催化剂的研发合成反应器优化的问题。
3.3煤制甲醇再生产烯烃。煤制甲醇再生产烯烃技术在我国有工业示范建设基地。比如经过省级核准的示范项目-神华宁夏煤业集团公司以及大唐能源化工有限责任公司。此外据不完全统计和规划,煤基甲醇制烯烃还有30个,每年生产的烯烃能力为1896万吨。
4.煤化工工程的意义
煤化工工程是将地下开采的原煤进行一系列的深加工,以提高原煤资源的利用价值和使用率,拓宽原煤的使用范围,例如让煤变成电或是煤炭气化让人们使用等,提高煤的附加价值。在这个深加工的过程中,以及对煤化工工程的工艺流程的技术研究过程中可以很好的充分利用资源,集中治理煤污染的现象,加强了对煤合成之后的残渣利用以及注重了现代煤化工工业的发展,保护了自然环境。
5.煤化工产业的发展趋势
煤化工的未来发展趋势以洁净能源为主要产品,在对固体煤的研究基础上,加大对煤化工的化工产品研究与生产,以洁净的新能源为主来替代不可再生的石油化工产品。另外,煤炭的开发与生产的范围非常宽广,使用的范围注定了煤炭化工产业将往能源化工一体化方向转变,前景是具备优势的。例如随着科学技术水平的提高,可以在高新技术及优化集成的基础上,通过对煤质的不同特点与稳定性和生产的目标产品的不同来优化生产,利用信息技术的成熟,很好的做到控制整个原料的分析特点,调整化工产业的结构,并且煤炭资源的价格与其他能源相比具备价格优势,远低于一些其他的可用资源,在这个基础上去提高经济优势。
煤化工工程主要是应用在一些大型企业为主,在未来技术条件的不断成熟以及信息化时代的影响,大型企业基地会聚集在一起,形成若干不同的大型工厂,地理坐标上可形成重要的标志性的能源产业。在地理位置上的集中有利于实现新的高新技术的交流,企业可以更加合理的使用资源与利用资源,发挥资源的优势与价格优势,在竞争的影响下,去优化资源配置以及技术优化,努力降低生产成本,实现经济利益的最大化。
6. 结语
综上所述,我国的煤化工工程的工艺流程应用技术还是比较全面,但是要重点对煤化工的工艺流程的研究力度上要继续成熟发展,加大力度。清楚认识煤化工工程的重要性与实际意义,在未来的煤化工工程发展趋势中紧紧抓住重点,因地制宜的发挥出工艺水平,生产出可替代的资源以及充分发挥原煤的经济效益,促进煤化工产业的发展,从而保证了煤化工产业的飞速发展,实现现代的煤化工产业。
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近年来,随着精细化工、生命科学和材料科学等新兴科学的发展,现代分离手段得到广泛应用,促使分离科学的理论日臻完善,技术水平不断提高,逐步发展成为一门相对独立的学科。萃取作为一种经典的分离方法,无可厚非的在分离科学领域占有一席之地。它的本质是利用萃取剂将物质由亲水性转化成疏水性,最终达到分离的目的。萃取剂在萃取操作中起着举足轻重的作用。关于萃取剂的选择在2007年山东省高考试题第31题里已有所涉及,笔者在此想借助该题谈谈关于萃取剂的选择。
例题:工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。
溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多,四氯化碳与水不互溶,故可用于萃取溴,但在上述工艺中却不用四氯化碳,原因是_________。
解析:这是一道以工业上综合开发利用海水资源的部分工艺流程为载体命制的试题,切入点新颖。萃取实验作为中学化学教材中的一个基础实验和考试大纲中的一个重要考点,学生应该牢固掌握。在萃取实验中关于萃取剂的选择,大多数教师可能只会给学生点到只要它有良好的选择性和良好的物理性质(如与水的密度差大等)就可以了;而对它的化学稳定性、毒性、萃取速度、价格等问题常被忽略。这道高考题正好给我们提一个醒,且从另一侧面迎合当今建设节约型社会的大背景。
关键词:化工生产;工艺流程;详细分析
我国已经逐渐的进入到小康社会,在经济迅速发展下,需要对化工生产行业更加的重视,化工市场的前景也十分的广阔,现在社会的生产效率是极高的,在短时间内生产技术就有了突飞猛进的发展。随着科技的发展,产品更新的速度也在加快,在这样的情况下,化工生产工艺流程就变得越来越重要。
1 原料的前期准备工作
化工生产过程主要是以化学反应为加工的核心,只有化学反应是科学的,化工生产才能够满足化工行业的基本要求。在化学反应之前,需要对相应的原料进行处理,只有将化学反应的原料准备好,才能够达到化学生产的基本条件。在化学生产的过程中,无论是产前、产中还是在产后,都要将材料中的杂质处理好,正确的按照相关的工艺进行提纯处理,这样就能够将杂质的数量最大限度的减少,从而提高参与化学反应的质量。有些化学反应后会存在着很多的原料,这些参与的原料可以重新的作为下一轮化学反应的原材料投入到化学生产中,还要对原材料进行充分的调整,在残余的原材料下还可以加入其它的原材料,这样产生多余的材料就能循环的再利用,不会出现浪费的现象。在化学反应之前就对原材料进行基本的处理,这是化工生产之前需要做的准备工作,将准备工作做好就可以提高生产的效率。因此在化工生产的过程中,要想提高原材料的利用率,就要对原材料进行预处理,避免在化学反应的过程中,出现反应效率下降的情况。
2 化工生产中的化学反应
在化工生产的过程中,化学反应必须要根据反应的特点和条件将化学反应进行分类,可以分为不可逆反应和可逆反应、吸热反应和放热反应,化学反应的差异对化学条件的要求也是不同的,在同一个化学反应中,不同的化学反应与环境和温度有着关系,在反应速度上也有着一定的差别。化学反应在发生的过程中,需要通过具体的反应才能够知道能否达到化工生产的基本要求,这也是化学研究的重点之一。不同的化学反应在反应的过程上也有着明显的差异,因此在实际的生产中,需要根据具体的化学反应进行调整,在反应环境中添加适量的催化剂,这样能够帮助原材料发生化学反应,或者是使化学反应更加的剧烈,面对这样的化学实验,就要使用比较安全的反应器皿。在化学反应的过程中,一定要将具体的化学流程充分的了解,科学的把握每一个流程,详细的了解化学反应的每一个步骤,使化学反应可以达到最佳的反应效果。现在的化学反应有很多,原材料在处理方式上也不同,因此会出现各种各样的变化,除此之外,在化学工艺流程上也有着显著的差异,尽管是同一种化学产品,在化学生产的过程中,对杂质和化学反应的质量也是不同的。
3 化工生产工艺流程的配置
在化学生产的过程中,工艺流程的配置是应该重点关注的问题,也是整个化工生产中的重要环节,在产品生产的过程中,按照产品的具体生活参需要,对各个单元操作和单元过程进行充分的了解,选择正确的操作工具、组合方式和设备的使用顺序,还要以图解的形式表示出生产全貌的过程。包括工艺路线技术先进、生产操作安全可靠、经济指标合理有利在满足产品性能和规格的要求下,要采用先进的生产技术选用的工艺路线必须具备现代化生产条件,反映在生产过程中应体现出物料损耗少、循环量小、能量消耗低,备投资少、生产能力大、生产效率高物料和能量利用充分、合理。
在配置流程时,要从四方面来把握:首先要尽量提高原料的转化率和主反应的选择性采用先进的技术、合理的单元、有效的最适宜的工艺条件和高效的催化剂,再有就是要充分利用分离、回收等措施循环使用未反应物料,以提高总转化率反应,副产物也应加工成副产品。第三,在流程配置中要对冷热物流合理匹配,充分利用自身热能和冷量减少外部供热或供冷,以达到节能的目的;第四,要尽力构筑物质和能量的闭路循环,尽力实现绿色生产过程;单元操作适宜,要根据单元反应过程的需要,正确选择适宜的单元操作,确定每一个单元操作中的流程方案及所需设备的型式,合理配置各项操作与设备的先后顺序。同时还要考虑整个工艺流程的操作弹性和各个设备的利用率,并通过调查研究和生产实践来确定操作弹性的适应幅度,尽可能使各台设备的生产能力相匹配,以免造成不必要的浪费。
4 生成产物的分离与提纯
从原料开始,物料流经一系列设备的加工,包括物质和能量转换的加工,最后得到预期的产品。如果在加工过程中采用的加工方法或工艺路线出现混杂,就会造成产品中有着不同数量的杂质与副产品使化工产品的质量相应下降,降低化工厂的利益。产物的分离与提纯可以说是化工生产过程中的一大要点。再有副产品不一定就是没用的杂质,也可以经过加工变废为宝,提高原料的利用率。生产过程可以通过综合化、产品的网络化管理使资源和能源得到充分合理的利用,将副产物和废料转化成有用产品,可以将副产物和废料作为另外的化工原料经过合理规划在化工厂自身在建造过程中形成一条从基本原材料到能将材料完全利用的完整生产体系,实现真正的零排放生产流程,这样对化工行业的发展是极为有利的,有利于化工行业实现可持续发展,对生态环境也是极为有利的,在化学工业生产的过程中,分离和提存是非常重要的两个环节,任何的化学生产中,涉及到分离和提纯工艺都是极为复杂的,但是这一环节也是极为关键的环节,在化学生产的过程中是极为关键的。
结束语
化工生产是一个复杂的流程,在其生产过程中不光能得到所需产品,可能得到许多副产品,所以在实际的生产过程中,生产厂家要坚持走可持续发展、科学发展循环经济的道路,实现化工产品生产过程的综合化、产品的网络化开发新技术、新工艺,同时也要尽可能的保证化工产品的绿色环保,能够尽可能的将废物充分利用,形成化工生产的零排放。运用先进的、有自身特色的化工生产工艺流程来为自身赢得更大的优势。
参考文献
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关键词:天然气 液化流程 氮-甲烷制冷
液化设备系统主要包括净化系统,液化系统和存储系统。工艺流程过程优化,主要体现在:在制冷模式优化和存储方式的优化,下面对制冷模式优化进行分析比较。
一、天然气液化装置的国内外现状
天然气的主要成分是甲烷,甲烷常压沸点- 161℃,临界温度-84℃,临界压力4.1mpa。液化天然气液化天然气的简称是LNG,它是天然气净化后(脱水,烃,去除酸性气体去除后的
),采取气体扩张和外部冷源制冷技术使甲烷转化成液体形式。
1、国外液化装置现状
国外液化装置规模大,工艺复杂,设备,投资高,基本采用制冷和混合制冷剂的制冷技术,目前两者在运作,新的生产设计主要是混合制冷剂制冷技术,研究的主要目的是降低能源消耗的液化。从制冷的制冷工艺改为混合制冷剂循环,有报道和Ⅱ- 2新技术,该技术具有纯组分环,如简单,无相分离和容易控制,和混合制冷剂循环的优点,如天然气和制冷剂的制冷温度的少,效率高,设备简单等。
2、国内液化装置现状
与国外的情况进行比较,我们发现不同的是,国内天然气液化的研究都是以小规模的液化技术为目标,下面对国内现有的天然气液化装置技术进行简介。
(1)四川液化天然气装置
由中国科学院北京分公司天然气液化技术和四川简阳市科阳制冷设备公司合作研制的300 L /小时天然气液化装置,是使用液化天然气的工业及民用燃气调峰,以气代油示范项目。该设备建于主要致力于天然气汽车研究。
该装置充分利用天然气压力,燃气涡轮膨胀机制冷液化天然气,用于民用天然气调峰或液化天然气生产,工艺合理,使用天然气透平膨胀机,更先进的技术。该装置不消耗水,电,属节能项目,但液化率很低,约10%,这是符合其设计原理。
(2)吉林油田液化天然气装置
通过吉林油田,中国石油天然气总公司和中科院低温中心共同开发500 /小时橇装工业试验装置在整体试车成功后,该装置采用氮作为制冷剂膨胀循环过程,整个装置由10个撬块,所有设备的国产化。该装置采用气体轴承透平膨胀机国产分子筛;深去除天然气水和二氧化碳,工艺流程简单,橇装结构,符合一个小装置的特点。纯氮作为制冷剂,制冷剂膨胀循环功率比高。没有充分利用天然气压力,气体在中压下(约5.0mpa)(高压力下液化液化氮制冷温度可以增加,可以减少制冷负荷),使该装置能耗比较大。
(3) 陕北气田液化天然气
在陕北气田天然气液化示范工程是我国液化天然气工业发展试点项目,也是中国第一家小型液化天然气工业化装置。该装置采用气体膨胀制冷循环,低温甲醇洗和分子筛干燥的原料气净化,气波制冷机和透平膨胀机结合低温制冷,燃气发动机为动力源使用循环压缩机,内燃机尾气作为热源加热分子筛再生。设备全部国产化。成功操作装置中的我国边远油田上使用的天然气生产液化天然气提供了经验。
二、天然气液化流程工艺优化
根据制冷剂的不同,膨胀机制冷循环可分为:氮膨胀机制冷循环、氮-甲烷膨胀机制冷循环、天然气膨胀制冷循环。
1、氮气膨胀循环流程
和制冷循环和混合制冷剂制冷循环过程,氮膨胀循环的过程非常简单,紧凑,成本低。启动快,热从2开始4小时得到全负荷,操作灵活,适应性强,容易操作和控制,安全性好,不会引起火灾或爆炸通风。制冷剂用单组分气体,从而消除混合制冷剂的制冷循环的过程,分离和储存的制冷剂的麻烦,也避免了由此带来的安全问题,使液化工艺更加简化紧凑。但能量比混合制冷剂液化流程高出40%左右。
2、N2-CH4膨胀机制冷循环
最好降低功耗的膨胀制冷循环的方式,是采用N2-CH4双组分混合气体代替纯氮气,研发了N2-CH4膨胀制冷循环。和混合制冷剂循环相比,N2-CH4膨胀制冷循环的起动时间短,工艺简单,易于控制,测量和计算制冷剂等。同时由于减少了冷端传热温差,它比纯氮膨胀制冷循环,节省能耗,但投资较高。
N2-CH4膨胀制冷循环液化天然气液化过程的系统和N2-CH4膨胀制冷系统在不同的地方。在天然气液化系统,经过预处理装置酸气,脱水后的天然气,预冷器冷却后,气液分离器分离重碳氢化合物,气相部分进入液化液化,过冷器冷,节流后加入液化天然气储罐。
在N2-CH4制冷系统,制冷剂N2-CH4循环压缩机及压缩机(压缩机压缩制动)的工作压力,水冷却器冷却,冷却到预冷器入口温度膨胀机。一部分制冷剂进入膨胀机膨胀循环压缩机入口压力,和胃食管反流混合制冷剂循环液化,作为冷源,膨胀的能量用来驱动压缩机的制冷剂;另一部分通过液化和过冷器冷凝器和冷却,节流阀节流冷却回流冷却器的冷却能力,太。
膨胀机制冷流程中,由于换热器的传热温差很大,可采用预冷的方法对制冷剂和天然气进行预冷,则液化过程的能耗可大幅度降低。
三、结束语
从以上的比较表明,级联循环制冷能耗最低,效率高,但系统的复杂程度最高,所以复叠制冷循环逐渐取代混合制冷剂的制冷循环。带膨胀机的制冷循环是复杂度最低,但最高能耗,运行成本高,经济不好,并利用高速旋转机械,可靠性低,和其他制冷循环比没有优势。和混合制冷剂的制冷循环的优点在于工艺简单,适应性强,易操作,通过比较来看能耗较低,是广泛地用于工程中,因此建议使用混合制冷剂的制冷循环过程。
参考文献
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矿渣粉磨工艺实现了炼钢高炉固体废弃物的利用,有利于发展循环经济和环境保护。矿渣粉磨返料再研磨实现了矿渣的节约循环、减少系统工作风量和阻力的目的。对返料再研磨工艺的优化缩短了工艺流程,最大程度地节约了投资、运行和维护的成本。
关键词:
矿渣粉磨; 再研磨; 工艺流程; 优化
中图分类号:TB
文献标识码:A
文章编号:16723198(2012)24023202
1前言
近年来,矿渣粉磨工艺及技术在我国发展迅猛,这对我国发展循环经济,充分利用固体废弃物,减少环境污染以及节能减排发挥了积极的作用。矿渣粉磨技术的发展不仅包括矿渣粉磨设备的开发与应用,也包括矿渣粉磨工艺技术的研究和改进优化。本文以洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司设计并总承包的江阴兴澄特钢年产100万吨矿渣微粉生产线为例,介绍矿渣粉磨返料再研磨工艺流程的优化。
2基本情况
江阴兴澄特钢年产100万吨矿渣微粉生产线主机采用中信重工股份有限责任公司生产的LGSM5725型立磨,产量要求≧150t/h,比表面积≧420m2/kG。LGMS5725系列矿渣/熟料立磨磨辊采用“主辊(M辊)+辅辊(S辊)”技术,利用3个特殊辅辊作用于物料的摊铺,稳定喂入主辊的料层。然后再利用3个主辊进行粉磨,通过液压油缸和辊子压力臂系统,将粉磨压力施加于物料层。由于辅辊对物料层的独特稳料作用,使主辊粉磨压力有效利用率提高,因此其单位功率消耗比其它形式的矿渣立磨低。
该生产线于2011年9月建成试投产、达产达标验收并移交业主试生产。运行状况表明,除主机开机、停机时段返料吐渣量多些外,正常运行时,每天返料量不足投料量的0.5‰,即1.8m3/天。特别是在矿渣原料质量稳定下,返料磁选铁渣后,基本就没有粗渣返料。而在此情况下,原工艺设计的立磨返料系统的设备(斗提机、收尘器、返料仓、返料给料机等)仍在全天候运转,运转总电功约100kW,折合电费约1500元/天。如此日积月累,无疑增大了运行、维护成本。从经济、实用角度,应考虑简化工艺流程,提前截料,改造返料再研磨系统。
3现行矿渣粉磨返料再研磨工艺流程
江阴兴澄特钢年产100万吨矿渣粉磨生产线为节约能源、减少系统工作的风量和阻力,采用外循环系统。矿渣经主机立磨选粉机筛分、选粉后,少部分带铁渣粗料从立磨下部出渣口排出,经胶带输送机(配除铁器除铁),到返料楼斗式提升机,利用收尘器等设备送到缓冲仓,再经定量给料机送到立磨,进行再研磨(见图1)。
图1现行矿渣粉磨返料再研磨工艺流程
现行矿渣粉磨返料再研磨工艺流程存在路线长、所需设备多等不利因素,从而造成投资增大、运行和维护成本增高。尤其是在生产线运行中返料量少的情况下,设备的利用效率很低,从而造成不必要的浪费。
4矿渣粉磨返料再研磨工艺流程的优化方案
根据正常运行中的返料量,结合洛矿院LGSM5725立磨的设计特点及性能,在满足安全、实用的前提下,取消立磨斗提机(返料楼)土建框架及斗式提升机、收尘器、缓冲仓、返料定量给料机等原工艺线路输送设备。少部分粗粉从立磨下部出渣口排出后,经胶带输送机(配除铁器除铁)直接到新建储料池,利用小型装载机或翻斗车,将储料池中除铁后的粗渣返料运到原料堆场,再次通过原料输送皮带送入立磨研磨(见图2)。
一、建设投资
1、 斗提机框架(返料楼)建筑安装工程120--一栋
2、 储料池6m3--0.5一座
二、设备投资
1、斗式提升机NE150Kх44500mm 电功37kW 30--一套
2、袋式收尘器 FGM32-6 电功1.1kW15--一套
3、风机 9-26N0.8D 电功30kW5--一套
4、超强永磁除铁器 RCYD-10T2 电功3kW3--一套
5、定量给料机 DEL1000х8400mm 电功5.5kW5--一套
6、返料回转锁风阀 通过量160t/h电功7.5kW10--一套
7、气动侧三通阀(含风机)5--一套
8、电控系统3--一套
9、20型装载机--5一台
三、投资合计1965.5
一、运行耗电大(设备运行时所需电费1500元/天)、工费大、运行成本高因工艺流程缩短,运行成本很小
二、维护设备需经常检修,配件更换频繁,维护成本高设备减少,维护成本小
通过以上比较,用新方案使得投入成本降低近200万元。由于工艺流程简化,设备数量减少,设备故障几率、运行成本、维护成本也会大幅度降低。在2012年年初,江阴兴澄特钢有限公司年产100万吨矿渣粉磨生产线按返料优化方案进行改造。返料粗渣在胶带输送机尾部截流后,利用斗车直接运至矿渣原料堆场进行二次研磨。通过生产实践表明,改造后的生产线技术先进,生产运行安全、成熟、可靠,满足环保节能的要求。
6结语
江阴兴澄特钢年产100万吨矿渣粉磨生产线按返料优化方案进行改造是一个成功的范例。随着水泥工业产业结构调整政策力度的加大,在大力发展循环经济的推动下,新一轮利废正在兴起,矿渣微粉项目总包市场愈来愈大。采用并推广优化方案,不仅节约投资成本,具有良好的经济效益和社会效益,同时在招投标市场也创造了宽裕的商务商谈空间。在投资和运行、维护成本上,承包方和业主都是受益者,双方彼此均达到双赢效果。更为重要的是,优化方案对资源节约和综合利用及环境保护等方面有着重要的作用,符合我国经济的可持续发展战略。
关键词:甲醇法;天然气净化;工艺处理
1 天然气净化及低温甲醇净化法
天然气净化摘要是指敬爱那个天然气中的H2S和CO 等酸性类气体以及水分等予以清除。其中,针对气体的净化方法主要包括气液吸收法、气固相催化转化法、固体吸附法、分子筛选分离法、分子膜分离法等。但是,当前使用最为广泛的净化方法还是气液吸收法。该种天然气净化方法通常需要使用几种工艺相结合的方式才能将天然气中的H2S和CO 等酸性类气体以及水分清除干净,其整体处理工艺流程较为复杂,同时涉及到的工艺设备也较多,控制点多,整个投资运营费用相对较高。
而所谓的低温甲醇法净化就是在对应的压力与低温环境下,使用甲醇溶液将气体中所含的酸性气体、水分等从天然气中脱离开来。当前,低温甲醇法净化方法主要用于合成氨、合成甲醇以及其他合成类气体的净化流程中。同时,该种方法也是一种高效的天然气净化方法。
2 低温甲醇法净化的特点
低于液化天然气的生产过程而言,原料天然气的温度通常要下降到-135℃以下,以达到净化原理的反应环境。同时,为了避免在低温环境下H2O和CO2在低温情况下形成水合物、干冰等而造成对设备管口堵塞的问题,通常要求将原料的天然气含水量下调至1*10-6以下,将原料中的CO2的含量下调至100*10-6以下。这时,在低温环境下,天然气的净化必然达到设计要求。由于对应的净化要求比较高,因此工厂在处理过程中通常会提出对应的预处理参数,如表1所示。
当前,天然气液化过程中最常用到的净化方法一般是使用溶剂吸收法进行预处理,之后再通过沸石分子筛选吸收,最终达到深度净化的目的。例如,2*104m3/d液化天然气净化装置通常是采用低温甲醇吸收与分子筛吸附相互组合的方式进行净化。溶剂吸收方法通常是根据吸收作用的不同而分为化学吸收方法与物力吸收方法两种。其中,化学吸收方法主要用于对酸性组分分压较低的原料气或者天然气进行净化,而物理吸收法则主要对酸性组分分压较高的原料气进行净化。其中,常用到的物理溶剂包括甲醇、碳酸丙烯酯等;而常用的化学溶剂这包括醇胺、碱金属的盐溶液和胺酸盐溶液等。
总的来讲,低温甲醇化净化天然气的工艺流程具有如下的特点:
(1)溶解度较高,甲醇在低温高压状态下能够有效的溶解于H2S、COS、H2O等中,具有较高的溶解度,是热钾碱溶液中溶解度的10倍以上。同时,不会由于化学化而产生大量的热能,有效的降低了天然气的净化成本,减少了净化设备的一次性投资;
(2) 选择性较强,甲醇虽然在低温高压状态下能够有效的溶解于H2S、COS、H2O等中,但是其对其他组分的溶解度则相对较小,这将使得其可以同时将有害物质分离出去;
(3) 甲醇的化学性质以及热稳定性较好,在吸收净化过程中不会出现气泡等现象,而且有利于生产的稳定;
(4) 在低温状况下因为甲醇的粘度较小,因此其具有良好的导热及传质能力;
(5) 甲醇的腐蚀能力较弱,不需要对设备进行特殊的防腐处理,有效的节省了投资;
(6) 甲醇的价格较低,而且容易获,有效的降低了生产成本;
(7) 但是,因为甲醇有毒,因此需要进行冷藏,而由于天然气中的甲烷含量相对较高,因此通过处理之后,可能造成其中甲烷组分含量的下降。
3 低温甲醇法净化天然气工艺处理流程
低温甲醇法属于一种技术较为先进、经济性较佳的净化方法。在其工艺处理流程中,其主要包括五个塔,即吸收塔、二氧化碳吸收塔、硫化氢浓缩塔、甲醇热再生塔以及甲醇/水分离塔五个部分构成。在处理过程中,按照原料气的组成成分以及净化目标值的不同,低温甲醇净化工艺流程的变换形式呈现出多样化的特征,但是整体上来讲都是在该工艺流程的基础上发展、设计开发而来的。
根据当前天然气净化处理流程的主要情况,本文对上述经典的“五塔”工艺处理流程进行了对应的简化:
(1) 因为天然气粗组分中并不含有硫化氢,因此在流程设计过程中可以将吸收塔中的脱硫处理部分予以省略,同时将硫化氢处理浓缩塔予以去除;
(2) 因为粗天然气中并不含有水分,因此可以将甲醇额水分分离塔省略;
(3) 因为粗天然气中含硫量很低(基本不含硫),同时二氧化碳的含量也较低,因此可以使用闪蒸罐来替代二氧化碳解吸塔。这样将可以将气体中的二氧化碳气体予以清除,本设计过程中使用了两级闪蒸的处理方法。
通过将该处理流程用于实际的流程分析,最终得到的低温甲醇净化工艺流程中保留了其中甲醇吸收塔、甲醇再生塔,得到的新的简化工艺流程如图1所示。实践证明,该处理流程能够很好的胜任粗天然气的净化工作。
4 结论
文章通过探讨天然气的实际组分及对应的净化工况,设计开发出了一个吻合粗天然气处理条件的低温甲醇工艺处理流程。该流程不但可以有效的满足粗天然气的生产工艺需要,而且能够应用于原料气的净化处理中,具有较强的推广意义。同时,该流程的结构相对简单,耗能较少,经济实用性较强,通过低温甲醇法处理之后的天然气净化度较高,是一种值得推广的天然净化方法。
参考文献
[1] 张永军 等. 天然气中二氧化碳脱除技术[J]. 化工中间体,2008,4(9).
[2] 尹爱存,贺兰云. 两种低温甲醇洗工艺对比[J]. 天然气化工,2011,36(4).
关键词:告警风暴;动态解析;正则编译
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2013) 02-0000-02
针对“SRCH模块调用SQL”的数据库效率问题,在实现的过程中采用动态解析SQL原始配置文件,主要着重设计如何将伪SQL代码解析成标准SQL语言的设计过程和优化ODBC处理数据访问的工艺流程。针对“频繁的正则校验匹配”这一问题的解决分为两部分,一是梳理全局业务,通过对正则表达式调用的关系,找到关键点,实施正则编译全局化;二是梳理调用的配置ini文件,将频繁重复出现的正则校验,通过改造工艺流程简化编译频度。
以上两点是直接影响解析效率的关键所在,通过改造SQL的工艺流程,可以提高系统在调用SQL执行工作效率。同时对业务工艺流程的改进,对正则编译的处理,也带来非常可观的告警性能提升。
针对以上问题提出设计整改思路,发现有以下技术难点:(1)正则函数的跨平台选择:针对于Unix系统和Linux系统上,正则匹配函数Regcmp和Regcomp的使用是不相同的,并且其实现方式也不同。因此在考虑正则解析函数时,需要具体分析适当的正则函数,并且修改其实现方式。(2)设计以数组的方式,存放Regcmp的编译结果,通过传递地址的方式,实现一处编译,可反复被调用。从而大大节省正则匹配速率。(3)修改代码中针对正则匹配的业务逻辑,将混杂在代码中的正则匹配方法,进行清理分割,重新生成业务逻辑函数。(4)动态解析伪SQL,将用正则描述的SQL变量,转换成SQL占位符的描述方式。期间针对各种五花八门的写法,通过位移指针技术,结合严谨的设计思路,才能细致准确的解析成功。(5)以C++数组作为绑定变量参数的地址进行全局化传递。这样就可以利用C++的指针操作,将参数化后的SQL绑定功能改进,从而实现全局化可控造作。(6)针对SQL的返回值特性,利用ODBC的SQLBindCol方法,结合指针技术,实现返回值地址的全局化配置。
为实现系统的性能优化工作,通过的工艺流程改造,实现性能提升。从前期的分析调研中发现,主要的工作流程包含两个主要部分,分别是SQL的操作和REGEX的操作。为系统性能优化工作,对这两部分的工艺流程改造,需要完成以下工作:
1)配置文件中“SRCH”模块,对于SQL的定义部分。(1)SQL硬编码:修改对于SQL的硬编码流程,采用全局化预制SQL动态编译方式。因此需要对流程做较大改动。(2)绑定变量:对配置文件中的SQL伪代码解析,SQLBindParameter采用成员参数地址传递方式。(3)PrapareSQL:对于绑定变量的SQL执行全局化Prapare,修改调用工艺流程中SQLBindCol执行的有效位置、绑定返回值全局化地址。
2)正则匹配的流程改造,对整体的性能优化起到关键作用。(1)正则编译全局化:对于重复或者经常被调用的正则表达式,采用全局化统一编译,通过工艺改造实现告警匹配的处理效率提升;(2)工艺流程改造:针对配置文件纷繁复杂的正则表达式,以及繁琐的调用逻辑,梳理简单高效可拓展的流程调用。
针对系统采用上述方案进行优化后,相同方案亦可以在现有的其它C++系统上,其应用大都采用数据操作和正则操作。此设计方案对于横向推广具有深远意义。
1 系统的SQL数据查询
系统是通过ODBC与数据库进行通信的,因此系统的数据操作,必将严格按照ODBC的API规范进行创建和使用。但是ODBC的API纷繁复杂,如果有效的利用和实现API模块,将对数据操作的效率有着积极的影响。通过前期对系统的分析,也正是发现已有系统存在这部分的工艺流程问题,特此提出对其性能改造。其关键解决方案也正是对ODBC的API模块调用,进行流程改造。
ODBC操作数据库的API主要有以下几个模块(如图1所示),从图1中可以看出ODBC包含的主要API结构模块,通过这些模块的调用可以是先链接数据库、执行SQL语句的操作。但是如何合理的利用这些模块,适合的工艺流程将对系统处理数据的性能产生深远的影响。
最终针对系统的优化工作,数据查询模块的工艺流程改造,要充分利用ODBC3.0的设计思想,将重复调用的SQL语句利用参数绑定等手段利用起来。细节上调优绑定参数、绑定返回记录集的流程。从而大幅度提高系统对于SQL模块的使用效率。
2 系统的正则匹配
系统从解析的角度来看,也可以看作是正则匹配的应用系统。所有的关键业务处理方法,都是通过正则匹配来实现的。而实现的逻辑就是从配置文件中,读取正则表达式,然后系统进行编译、匹配。
这里由于针对某一类告警,的配置文件描述的正则表达式,是不会随着告警量的上升而改变的。因此我们可以将这种动态表达式库的工艺流程进行改造,将动态编译的表达式转换为内部表示(被C++编译器编译成了机器码)。我们称之为静态正则表达式库。这样我们得到的业务处理流程,在告警循环接入后,只需要匹配内部表示,而不需要在编译重复的表达。而设计思想就是将配置文件中的正则表达式,一次性读入,然后以全局变量对其进行编译存储。而原系统需要正则匹配模块功能时,仅需要将存储编译后的表达式进行提取,然后匹配。这大大提升了的系统性能。
告警分析模块是整个系统的工作核心,也是系统性能优化的重中之重,告警分析模块的性能提升将直接影响整体系统的处理效率。对系统进行工艺改造后,将整个系统的核心模块“告警分析”做了优化工作,将频繁冗余调度的正则编译工作、SQL硬解析编译工作转移到循环体之外。通过全局化手段和一些技术策略,对告警分析模块“瘦身”。通过这样一种流程改造后,经过测试系统的优化后效率得到明显提升。
参考文献:
[1][美]RichardMcDougall,Solaris内核结构第二版[M].北京:机械工业出版社,2008.
[2]侯捷,孟岩,译.C++标准程序库[M].北京:华中科技大学出版社,2009.
深圳华能公司是我国从频技术最早的企业之一。许多负载第一次应用变频技术都有深圳华能公司的参与,如输油泵(87年大庆采油二厂集输站11套)、20吨桥式起重机(89年独山子石化公司炼油厂)、焦化桥式吊车(91年茂名石化公司)、20吨转炉倾动及氧枪升降(93年承德钢厂三套)、腈纶纺丝生产线(94年大庆化纤厂)、2.8m×44m回转窑(90年株州有色金属冶炼厂)、3.6m×30m煅烧炉(92年唐山碱厂)、大型辊道(93年鞍钢中型厂后送工序改造采用变频50多台)、海上平台电源(92年南海石油西部公司装备部)、150HZ/160V 200KW电源(89年邵阳化纤厂9套、吉林化纤厂28套、湖北化纤厂14套、九江化纤厂12套、宜宾化纤厂8套)、1250KW/6000V电场引风机(98大庆新华电厂二套)、高压氨泵(97年长岭炼油厂、辽河化肥厂)等。在化纤行业,其业绩多多,下面逐一说明。
2 腈纶生产线
纺丝的工艺复杂,工位多,要求张力控制,有的要求位置控制。大庆腈纶厂95年对其引进美国CHEMTEX公司采用美国ACC工艺技术的年产5万吨腈纶生产线进行了变频PLC改造。我们采用了“同步运行方式”,设置“无张力控制环节”、“松紧架同步装置”、“总线速度控制方式”、“转矩矢量控制”等技术,使整条生产线20个丝束处理单元同步运行,平稳可靠,牵伸倍率由1.04到1.4,年增产达382吨,故障降低、节省维修费57.5万元,年提高产品质量、提高等级合格率经济效益达325万元,年节电58万kW。97年该项目通过中国石化总公司鉴定,专家结论达到90年代国际先进水平。
兰化化学纤维厂是我国1965年从英国考陶尔茨(Courtaulds)引进的第一套8000t/a腈纶生产装置,生产工艺采用硫氰酸钠一步法。
腈纶生产过程是一种相当精细的生产过程,调速精度要求非常高。除纤维的成型和后处理以及毛条加工直接依赖调速外,纺前准备和原液系统的液位、压力、流量控制以及生产的平稳性、丝束质量、能耗、物耗等都与调速性能有直接或间接的关系。该纺丝生产线长达170m,各道工序丝束的运行速度都是根据工艺要求来设定的。原设计速度控制系统全部采用滑差电机、直流电机及与其配套的电子系统来实现,但由于原英国装置已运行20多年,设备严重老化、故障率高,加上设备本身复杂,维修量大,生产上往往一处波动都会引起全线波动,甚至造成全线停车,生产稳定性差,非计划停车次数多,产品质量难以保证。
1995年对纺丝生产线的调速系统及主要调速设备进行了全面改造。三条纺丝生产线共安装变频调速器113台,全部淘汰了滑差电机和直流电机,生产稳定性明显提高,非计划停车次数逐步减少,废丝、废胶量明显降低,产品质量有了显著的提高。
采用变频调速技术后,1995年产量达到16000t/a,把原设计能力翻了一番。这一成绩的取得,除设备改造更新后,积极大胆广泛地采用变频调速技术也是关键因素,仅增加产量一项,每年即可创效益近500万元以上。
变频调速技术因其稳定性好,可靠性高,大大提高了设备的运行周期,使过去由于电气仪表原因造成的非计划停车次数大幅度下降,每年可增加产量近150吨,增加效益近百万元。产品质量有了明显提高,废丝、废胶率逐年下降,NaSCN等原料的单耗亦下降,生产成本降低。
1995年与1993年相比,减少废丝294.004吨,废胶450.151吨,增加利润89.49万元;节约NaSCN320.16吨,增加利润192.096万元,节约材料费近30万元。合计增加效益311.50万元。
从表1可知,节电效果显著,经实测,当用变频调速器协调控制时,电机使用功率平均比原来下降50%以上。
该厂目前有200台电动机使用了变频调速器,其使用变频器前电动机功率总和为828.4kW,使用后功率总和为467.61kW。每台电动机按设计一年运行8000小时,(实际上大于8000小时)则每年可节电288万kW.h,每度电按0.21元计,每年可节约60万元左右。200台变频器投资约300万元,综合效益1000万元。
3 涤纶前纺生产线
仪征化纤联合公司涤纶一厂前纺变频控制系统是80年代引进西德AEG公司技术,由国内组装的SCR逆变器,由于系统是分立器件,可靠性低,由于SCR不能自关断、要是使其关断,增加强迫关断电路,使设备体积增大。由计量泵和卷绕机构组成一条生产线,计量泵有24台、由1台变频器控制,卷绕由7辊、5辊和喂入轮组成。7辊有7台电机,由1台变频器控制;5辊有5台电机,由1台变频器控制,喂入轮1台电机由单台变频器控制。为了保证精度,从计量泵到卷绕机构共计37台电机全部采用永磁或永磁反应式同步电机,卷绕7辊、5辊和喂入轮严格按工艺给定的比例运行,保证微张力牵伸。并要求在低速伸头完成后,卷绕各辊按比例和固定的斜率升到高速生产。原系统为4备1(或2备1)系统,即有4条常用生产线,1条线后备,主回路由电磁接触器联锁切换,控制信号的逻辑电路由中间继电器构成并完成切换,而模拟电路(如设定信号、比例信号)的切换,靠更换接插头电缆完成,切换很频繁,与中央控制的逻辑联系靠很多中间继电器来完成。由于控制落后,严重影响了生产,已造成必然。1993年深圳华能公司和涤纶一厂工同设计了由富士变频器和可编程控制器组成的前纺电气传动控制系统。该系统频率设定电路采用数字设定方法,不仅达到工艺要求的高精度要求,设定分辨率达到0.01Hz,而且从根本上解决了模拟设定电路的温度漂移问题。在调试和生产运行中证明了这一点。
系统的所有操作,即变频器的启动、停止,包括现场的低速、高速信号和系统间的连锁信号与仪表系统的信号控制、主台与备台的切换逻辑连锁,全部用1台PLC来实现,大大简化了外部接线,省去了所有的中间继电器,从而大大提高了系统的可靠性,因为PLC的所有输入、输出均有指示,也为系统的维护带来很多便利条件。
以主台与备台的切换举例,原系统在主备台切换时,有专用的切换控制柜,在切换柜上完成主回路的切换,有一批中间继电器完成相应的逻辑连锁。变频器的模拟设定等信号要靠接插件改变连接来实现,而现在的系统只要一只转换开关,就可将主回路的切换和控制回路、设定电路的所有信号的切换工作完成,中间逻辑、连锁逻辑完全由PLC的软件来实现,从而大大简化了切换操作,提高了切换速度,降低了故障率。
4 切断机
仪征化纤工业联合公司涤纶四厂纺丝车间切断机为20世纪80年代引进德国产品,属双闭环直流调速控制,投产以来,逐渐暴露一点问题,不能适应“安、稳、长、满、优”的要求,其问题是:
(1) 系统振荡。控制系统属于双闭环直流调速,对速度环,电流环和反馈等参数的调整配合要求相当高。稍有参数调整不当,反馈信号干扰,就会产生切断机刀盘振荡,造成切丝长度不等,机械齿轮磨损等,严重影响纺丝的正常运行。
(1) 插卡故障高。由于该系统由两组可控硅实现正、反转,现场操作正、反转频繁,系统经常在两个象限间变化,因而封锁逻辑功能负担很重。在使用过程中,曾出现封锁逻辑损坏现象。
(3) 制动抱闸卡死。系统制动部分采用电磁抱闸原理。实际运行中,启停车相当频繁,而制动单元摩擦片极易损坏并卡死,现场条件又使得换卸工作相当不便,这种类型故障往往需相当长时间才能修复,严重影响生产。
(4) 电机碳刷磨损快、火花大。直流电机及测速发电机碳刷磨损快,经常造成火花增大,从而使系统稳定性、可靠性降低,并增加了日常工作的维护量。
为此,1993年在深圳华能的配合下,对该设备进行了改造,设计方案的特点如下:
4.1 新系统的特点
(1) 在新系统中,核心环节变频单元,选择了具有90年代水平日本富士公司生产的FRN5000G7S系列变频器,该变频器控制器采用了双16位CPU,并具有高速转矩限定,转差率补偿控制等特殊功能。对中心环节-信号处理单元,选择了具有90年代先进水平的可编程控制器。
(2) 新系统中采用了微处理机,增加了全工艺流程显示功能,一旦出现故障,马上能采取相应的处理手段,充分利用富士变频器的优点,对输出电流、输出频率(输出转速)都做了限定(并对其数据进行加权处理),从而提供了系统的可靠性。
(3) 利用国产交流电机与系统配套,采用原系统中的产量显示功能,可靠并降低了成本。
(4) 由于富士变频控制器、微处理机都具有计算机通讯接口,便于今后系统扩充,系统联网。实践证明,新设计的系统是十分成功的。
4.2 新系统的运行效果
新系统于1993年3月制造完成,4月调试空运成功。7月上机运行,经过5个月的运行,证明其性能优异,完全满足工艺生产要求。运行稳定、可靠,无任何故障出现,具有很强的实用性,完全达到原系统的指标,经试用证明,新系统的运行效果如下:
(1) 该系统控制性能,产品适应范围(调速范围)达到并超过了原德国设计系统,切断速度在原设计50~350m/min之内系统控制稳定,并根据工艺要求可调。
(2) 新系统保护功能强(13种),并具有故障记忆、自诊断、显示功能。对分析故障及解决问题提供了强有力的手段。
(3) 调试简单。新系统所有参数的设定及修改均由面板的主键盘来完成。与以前的系统相比,大大缩短了时间,简化了调整方法,使其更易掌握。
(4) 新系统中采用的变频器具有很多独特的、有实用价值的功能。如高速转矩的计算、转矩的限定、电流限定等功能。这些特性保证了新系统的性能优异。
(5) 新系统功率因数高,谐波成分小。因为系统中变频器整流侧采用的二极管桥,因此实测功率因数都很高,均在0.95以上,而原设计系统功率因数值仅在0.45~0.8之间。
(6) 新系统有比较优越的价格性能比,而且体积小,重量轻,更换方便。
(7) 系统可靠性高。由于该系统采用交流电机,无滑环和炭刷、不可能打火和更换,提高了设备可靠性。
(8) 提高生产效益。原切断机投产以来,累计故障停产50次,每次平均1.5天。
(9) 电控系统比较如表2所示。
5 长丝高速纺
天津石油化工厂高速纺螺杆挤压机调速系统是80年代由日本引进的。经过几年来(特别是近年来)的运行,逐渐暴露出了问题。
(1) 不适应符合品种大范围变化的需求,生产过程中时有跳闸现象出现(先天存在)。据开车6年来统计,每年均在十次以上(90、91年多达40次/年以上),严重影响了纺机的正常运行。
(1) 由于现场环境不良等原因,造成PG测速反馈环节故障而导致的螺杆挤压机停车现象也屡有发生(开车以来发生16起)。
(3) 原装置功率因数低,谐波成分高,对电网污染大。
(4) 原装置本身由于元器件等问题,近年来也偶有故障发生,然而备件供应困难、周期长(要2年左右),价格高(一套控制板要13万元人民币左右),因此这一环节也直接影响了生产的稳定。
5.1 螺杆挤压机的变频改造
由于上述问题的存在,从90年代开始,被迫在部分螺杆挤压机上采取了减位生产等措施。仅此一项每年就使该厂损失利税数百万元以上。
据此原因,该厂会同深圳华能公司对POY螺杆挤压机调速系统进行改造。
(1) 在新系统中,核心环节-变频单元,我们选择了90年代水平,日本富士公司生产的FRN5000G7-4系列变频器。该变频器控制回路采用双十六位CPU,控制采用磁通控制SPWM模式,并具有高速转矩限定、转差频率补偿控制等特殊功能。
(2) 新系统中压力调节部分仍采用了原装置中的智能化压力调节器(型号:SLCD-120*B〈日本YEW公司产〉)。
(3) 利用FRNIC5000G/P7系统变频器特有的转差补偿控制功能,去掉PG测速反馈环节,进一步简化了系统。
(4) 该系统控制性能,产品适应范围(调速范围)达到并超过了原日方设计的系统。该系统在生产250dtex(最大规格品种)poy丝时,喉部压力可保证在+(-)0.5Mpa之内。这小于工艺允许压力偏差值,而调速范围可达原系统的数倍以上。
(5) 新系统保护功能强(13种)并具有故障记忆及自诊断功能。一旦变频器出现问题,这对分析故障及解决问题提供了强有力的手段。
(6) 调试简单:新系统所有参数的设定及修改均由面板上的键盘来完成。较以前的系统,大大缩短了调整时间,简化了调整方法,使一般人更易掌握。
(7) 新系统中采用的变频器具有很多独特的、有实用价值的功能。如:高速转矩计算、转矩限定、转差补偿控制、电流限定等功能。这些特性,保证了新系统的优异性能。
(8) 新系统功率因数高,谐波成分小。因为系统中变频器整流侧采用的二极管桥,因此实测功率因数很高,均在0.97以上,而日方设计系统cosφ值在0.4-0.8之间。表3是3台螺杆机实测值:
(9) 新系统有比较优越的价格性能比,且体积小、重量轻、更换方便。
(10) 系统可靠性高。由于系统采用GTR元件只有一个功率控制级,因此可靠性能大大提高(原系统有整流、逆变两个功率控制级)。新系统的主要技术指标比较如表4。
-)1Mpa ≤+(-)0.5Mpa
5 控制电路型式 数-模混合 双CPU全数字化
6 控制功能实现 硬件 编码设定(软件)
7 电流波形 阶梯波 接近正弦波
8 速度环 有 无
9 转矩限定功能 无 有
10 调整方式 电位器 键盘输入
11 保护功能 5种 13种(故障记忆)
12 通讯功能 无 RS232C串行接口
13 扩展 不方便 5种标准选择、方便
14 电流检测 CT 霍耳元件
15 显示 LED灯显示 数显
16 容量 44KVA 60KVA
17 价格(万元) 72 6.1
6 卷绕机
天津石化公司长丝厂1985年引进全套日本帝人公司POY纺丝设备,电气调速系统采用变频器集中控制,其中卷绕机使用FRNIC-1000可控硅电压型变频器。
6.1 原系统的主要特点:
(1) 主件开关速度慢
(2) 输出波形不好
(3) 变频器设计复杂,故障率较高
(4) 用集中控制,一台变频器带几十台卷绕机,若某一台卷绕机出现故障或操作不当都可能使变频器跳闸,易使故障扩大,这种故障每年发生10次左右,并逐年增加。
(5) 卷绕机使用的电动机是特殊电机,起动电流是运行电流的15倍左右,频繁起动容易烧毁电机。
(6) 锯齿波发生器是模拟量控制,控制精度低、温漂大、抗干扰差。
基于以上原因,1996年初决定对原集中变频系统进行改造,双方工程技术人员经过试验分析,选用了在国际上较先进的日本明电舍VT210S具有卷绕机要求的摆频功能系列变频器。
6.2 变频改造后的系统特点
(1) 频率精度较高,数字设定±0.01%,适合纺丝生产要求;
(2) 抗干扰能力较强,而对其他电气设备干扰小;
(3) 故障诊断功能强:23种代码分别代表过流、过压、欠压、过热、过载、I/O、接地、CPU等等。对故障状态下的电流、频率都有记载,便于故障分析和处理。
(4) 内部输入/输出信号,既有RY接点继电器输出,又有集电极开路输出;
(5) 变频器具有往复运行方式功能,适合纺织机械要求横动速度反复变化的需要,不用另加锯齿波信号源:
改造后的变频器的负载运行测试数据如表5所示。
注:FR为磨擦辊电机,TR为横动电动机。
以上数据看出采用明电舍210S型变频器做卷绕机单台控制后电动机起动电流明显减小,实现了所谓的“软”起动,与改造前起动电流50A比较,冲击电流见效80%。
设备投入运行以来,没有一台卷绕机电动机烧毁,过去平均每月要烧毁电动机1.5-2台。
改造后摆频部分的工艺参数可以用数字量精确控制,使产品质量和产量大幅度提高。
48台卷绕机变频系统由“集中”变频控制改造成“单台”变频控制后,稳定了工艺,不到一年即收回改造投资,改造非常成功,为该厂提高产品质量和增加产品产量打下基础。
7 聚酯生产线
聚酯生产是连续的过程,我国的聚酯生产装置最初是从国外成套引进,最近几年由于扩容,多数由国内设计并购国内设备来完成增容改造。我公司参加并完成如辽化聚酯厂和浙化联聚酯装置的改造,由于均选用进口变频器,低压开关,接触器等。既保证了设备可靠性,又降低了设备成本。
聚酯生产中,有调速要求的有浆料输送泵电机、预聚反应器搅拌器电机、预聚物输送泵电机、后缩聚反应器搅拌器入口电机、后缩聚反应器搅拌器出口电机、熔体输送泵电机、消光剂输送泵电机等。聚酯生产过程是一个连续的、自动化的过程,装置由DCS(集散控制系统)系统集中监控,各个传动部位接收来自DCS的控制指令并回馈相应的运行状态信号给DCS系统。
一般情况下不允许其中某个环节突然中断,一旦发生较长时间的中断可能导致巨额的经济损失。因此,在有可能的部位,管道设计成两个通路,每个通路设有传动装置,可以互为备用,也可同时工作。后缩聚反应器搅拌器出入口电机对连续工作的要求更高,由于该部位电机本身无法备份,对变频器的可靠性要求就大大提高,因此一般要求变频器设置二套互为备用,在运行变频器出现故障情况下备用变频器应能尽快投入运行,保证连续生产的需要。
由于聚酯生产装置对传动系统可靠性要求较高,满足电机的在线启动,重载启动功能及较强的通讯扩展功能,我们采用德国西门子变频器及日本富士变频器。
聚酯变频器调速系统的一次回路构成如图1所示。
由于一套装置中采用了较多的变频器,因此变频器产生的谐波问题就比较突出。为此在变频器输入侧和输出侧均安装了交流电抗器。输入电抗器主要起抑制谐波对电网的污染并有效地改善功率因数的作用。输出侧电抗器则主要起抑制高次谐波的作用。变频器输出电压中包含的高次谐波有两个不利的影响:一是干扰弱电控制系统,二是在较长的电缆中产生漏电流,这个漏电流有时足以使变频器和计算机无法工作。在没有输出滤波电抗器情况下,电机与变频器之间的最大允许导线长度在100米左右,而使用输出滤波电抗器时这个长度可以达到600~800米。由于聚酯生产装置往往比较庞大,电机与变频器之间的距离都比较远,所以为了保险起见需加装电抗器。另外,输出电抗器对保护电机绝缘也有好处。
上述一次线路构成适用于浆料输送泵、预聚物输送泵、熔体输送泵、消光剂输送泵、预聚反应器搅拌器电机等的变频驱动。对于后缩聚反应器搅拌器出/入口电机的变频驱动来说,由于电机无法备用设置,为了提高可靠性,采用两套变频器互为备用的方式,其一次线路图如图2。
这样设计的调速系统,在辽化、浙化联运行的都很成功,达到了工艺要求和增容的目标。同国外进口的聚酯装置相比,有如下的特点:
(1) 可靠性、实用性高于原进口设备。由于是国内设计,目的性明确,且设备均选用国外最先进的变频器和低压电器,因而在可靠性、实用性方面都要优于原进口设备。
(2) 工艺连续性优于原进口设备。原进口设备的不足之处,实用后做了改进,在我们改造中体现出来,更为实用。
(3) 造价仅为原进口的1/3。
8 粘胶长丝静变频电源
粘胶长丝是以棉籽等做原料的非常受欢迎的化纤产品,出口很多。
粘胶纤维行业纺丝设备多数是高速电机,众多的纺锭电机为150Hz/160V。长期以来,国内粘胶行业一直使用电动-发电机组中频电源供电,称动变频。由于这种方法弊病太多,而逐步采用交流变频电源供电,称静变频。我公司首先为邵阳化纤厂提供8套150HZ/160V 160KW静变频电源;接着为吉林化纤厂提供25套150HZ/160V 200kW;湖北化纤厂14套;九江化纤厂12套;宜宾化纤厂7套;维坊巨龙化纤厂16套静变频电源,均采用日本富士变频器。邵阳化纤厂是我国粘胶行业最早自行应用静变频的厂家,8台160kW变频器分二组供电(每组一台备用)。自1992年12月生产以来,比动变频有明显优势。
(1) 可靠。运行多年,未发生故障跳闸。
(2) 运行稳定,电压、频率波动极小。
(3) 调频方便,为工厂生产不同捻度的丝饼创造了条件。
(4) 噪音小,改善了操作人员的环境
(5) 提高了产品质量。该厂一期工程(采用动变频供电),粘胶长丝合格率仅55.1%,一等品合格率为零,二等品合格率20%。而二期工程(采用静变频供电)平均合格率98.12%,一等品合格率为88.7%。
(6) 增加了产量。一期工程设计能力2000吨/年,试生产半年,产量仅365.53吨,而二期工程设计能力1000吨/年,试生产半年,生产长丝685.25吨,大大超过设计能力。
(7) 节电13%。
由于静变频电源给企业带来颇丰的利益,优质、增产、节能、降耗、降噪声。全国15家粘胶长丝生产厂,基本上淘汰了动变频设备,而选择了静变频电源。
参考文献
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供电企业业扩报装工作是一项复杂、繁琐、系统的工作,通常需要多个复杂的审批环节,并且经过多个层次的批准之后才能够正式投入运行。通过对我国供电企业业扩报装工作流程的现状进行分析,供电企业业扩报装工作存在受理效率低、审批进展与客户确认缓慢以及施工进度缓慢等众多问题,导致业扩报装工作效率非常低,亟待采取有效的优化措施进行改进。因此,文章针对供电企业业扩报装工作流程优化的研究具有非常重要的现实意义。
1 供电企业业扩报装工作流程现状分析
1.1 受理效率较低
现阶段,依然有许多供电企业并没有认识到受理业务的重要性,与电力施工相比,业务受理的技术含量相对较低,只需要简单的接待即可。因此,从事业务受理工作的电力工作人员为客户办理业务时,一方面不具备相应的电力业务知识,另一方面不能够准确的理解客户的实际需求,为客户提供的服务和客户的要求存在很大的偏差,并不能够为客户提供可靠的用电类型指导,需要客户多次往返供电营业厅,这样会浪费客户大量的精力和时间,同时还影响供电企业营销方案的制定,导致业扩报装工作不能顺利展开。
1.2 审批进展和客户确认缓慢
供电需求审批和客户确认是业扩报装工作的重要组成部分,同时也是消耗时间最多的环节。通常状况下,电力企业需要对用户的用电申请进行全面的调查和确认,由于电力用户分布范围广,电力需求也存在很大的差异,这就需要花费大量的时间。同时,当确定了设计方案之后,还应该和客户进行沟通、交流和协调,依然需要花费大量的时间,任何一个环节出现问题,都需要进行重新审批和确认,导致业扩报装工作效率较低。
1.3 施工进度缓慢
施工环节是业扩报装工作的重要环节,当供电企业委托了有相应自理的公司进行设计和安装,但是,在实际施工之前,还需要供电线路设计与客户需求的一致性进行分析,洽谈价格以及其他事情,尽可能的满足客户的实际需求。因此,当施工企业得到施工审批之后,还需要经过很长一段时间才能够正式施工。此外,由于施工人员的综合素质水平相对较低,在施工之前没有做好技术培训和较低,导致施工效率较低,影响工程进度。
2 供电企业业扩报装工作流程的优化措施分析
2.1 制定标准的业扩报装工作原则与规范
正所谓“无规矩不成方圆”,标准的行业原则和规范,对于提高行业的服务质量与工作效率具有非常重要的作用,供电企业也不例外。因此,供电企业在从事业扩报装工作时,应该根据自身的实际状况以及行业特点,制定标准的工作原则和规范,将客户作为中心,基于客户的实际需求设计供电线路,尊重客户的意愿,在施工的过程中不能随意更改客户的用电需求,并且客户具有自主选择供电线路设备与材料的权利。同时,由于客户并不了解业扩报装工作以及相关的电力知识,电力工作人员需要给予客户一定的指导,并给出合理的建议,由客户最终决定。通过制定标准的工作原则与规范,既能够省去不必要的环节,节省时间,又能够满足客户的实际需求,提高客户服务满意度和工作质量,一举两得。
2.2 创建健全的管理机制
供电企业业扩报装工作是一项复杂、系统的工作,在业扩报装过程中存在内部极端混乱、分工不明确、工作程序条理不清等问题,严重影响业扩报装工作效率。因此,供电企业应该创建健全的管理机制,加强对业扩报装工作流程的管理,具体表现在以下几个方面:
其一,由专业的线路设计人员或者聘请有相应资质的公司进行供电线路的设计和设备机型的选择,并尽快的和客户进行沟通和完成交接,保证供电线路和设备机型满足客户的实际需求;
其二,在施工之前,应该对施工现场进行勘察,并设计科学的施工图,由专业的施工人员按照既定的施工图纸进行施工,禁止出现盲目施工的现象,以此缩短施工周期;
其三,当供电线路施工完成之后,应该尽快审批并投入使用;
其四,为了加快业扩报装工作进程,应该明确各个人员的工作范围与职责,对于违反相关规范的人员给予一定的处罚,并将工作和施工人员的薪酬挂钩,以此充分的激发所有施工人员的工作积极性和主动性,加快业扩报装工作进程。
2.3 召开业扩报装工作例会
供电企业应该定期或者不定期的召开业扩报装工作例会,在例会中,对销售人员、生产人员提出的供电方案进行集中审批与处理,并且,对业扩报装工作过程中出现的问题进行分析,然后采取有效的措施进行处理,以此提高业扩报装工作效率,加快业扩报装工作进程。同时,当客户提出要求后,客户经理应该及时的签批人员、施工人员进行沟通,通过多方的沟通和协商,尽快的对供电方案进行调整或者改进,给客户一个满意的答复。由此可见,通过召开业扩报装工作例会,既能够对工作中出现的问题进行分析和处理,又能够根据客户的实际需求,对供电方案进行改进和调整,以此满足客户的实际需求,提高业扩报装工作效率和加快工作进程。
2.4 提高施工效率
为了防止出现由于供电企业独自委托,引起客户不满的现象,供电企业在选择施工单位时,应该和客户进行沟通和协商,选择具有相应资质的施工单位,然后签订的合同,这样能够有效的降低协商浪费的时间,加快施工进度。供电企业应该根据现场的实际状况,制定科学、可行的施工方案和施工计划,在施工之前做好技术交底工作,保证所有的施工人员了解施工图纸和具备相应的施工技术,以此加快施工进程。同时,供电企业还应该安排专门的监督人员,对整个施工过程进行监管,一旦发现问题,立刻采取有效的措施进行处理,避免出现因为施工质量不合格的返修,提高业扩报装工作效率。
2.5 加强业扩报装工作人员培训
业扩报装工作不仅需要大量的业扩报装工作人员,对工作人员素质水平的要求也相对较高。因此,供电企业在选聘业扩报装工作人员时,应该选聘具有专业知识水平、实践操作能力和经验的工作人员,以此保证业扩报装工作人员能够适应工作的实际需求。同时,供电企业还应该定期或者不定期的业扩报装工作人员进行培训和再教育,以此提高所有的业扩报装工作人员的专业素质水平和服务意识,以客户需求为核心,不断的提高业扩报装工作效率。
2.6 提高业扩报装业务管理水平
为了提高业扩报装业务管理水平,就应该对业扩报装工作进行全方位、全过程的管理,明确业扩报装业务的职责,在规定的时间内完成业扩报装工作,具体表现为以下几个方面:
其一,加强对现场的勘查,在进行现场勘查时应该根据电力客户的实际需求,选择合适的现场勘查方式,针对客户的用电容量、用电类别、用电负荷等进行全面的勘查与核实,进而制定出更加科学的电源方案、计量方案以及计费方案,并将最终的执行方案交给电力用户,通过与用户的协商最终确定执行方案;
其二,加强对设计工作的审查,客户经理应该定期的对图纸进行审查,对图纸的可靠性、正确性以及合理性等;
其三,加强对施工过程的检查,由专业的技术人员对整个施工过程进行技术指导,以便于更好的提高工程质量和加快工程进度,以此保证业扩报装工作能够在良好的指导下顺利完工。
2.7 创建健全的监督体系
由于业扩包装工作是一项复杂的系统工程,任何一个环节出现问题,都会影响业扩报装工作的质量和效率。因此,通过创建健全的监督体系,对业扩包装工作的所有环节进行全面的监督,严格按照公平、公正的原则对员工的制度执行水平进行全面、动态的监督和考核,并根据员工的业扩报装工作考核结果,给予员工相应的精神奖励以及物质奖励,这样能够显著的提高员工从事业扩报装工作的积极性与主动性,最大化的发挥自身的主观能动性,以良好的服务精神以及较高的服务水平,优化业扩报装工作流程,尽可能的缩短业扩报装工作的平均接电时间。
3 优化实例分析
文章以某地区供电企业为例,该供电企业每年受理的供电业务超过一百件,在没有对业扩报装工作流程进行优化之前,供电效率非常低,难以满足电力用户对供电服务的要求,亟待采取有效的措施对业扩报装工作流程进行优化。根据相关统计表明,该供电企业原来的业扩报装工作的花费的时间总共为65.5 d,具体表现为:勘查过程需要花费4.2 d,供电申请审批平均花费的天数为5.9 d,电路设计过程需要花费8.9 d,图纸审核过程需要花费7.5 d,电路施工总共花费39 d。通过按照上述方法对该供电企业的业扩报装工作流程进行优化,客户接电需要花费的时间总共为32.3 d,勘察过程花费2.1 d,供电申请审批平均花费天数为2.4 d,电路设计过程需要花费8.1 d,图纸审核过程需要花费2.8 d,电路施工总共花费16.9 d,显著的缩短了供电时间,用用户提供更加便利的电力服务,提高客户服务满意度和工作质量。