CN104807956B - 一种判定水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种判定水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的方法，采集水蒸汽甲烷重整制氢装置中天然气和解析气的流量；利用天然气和解析气的流量计算得到燃烧所需的空气量；利用燃烧所需的空气量计算得到氧气含量；比较计算得到氧气含量以及利用含氧量测量仪检测的数据，完成对水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的判定。与现有技术相比，本发明综合考虑的影响因素，计算准确，可以准确的得出氧含量测量仪的准确性，调高燃料利用率，可用于现有转化炉的计算，运行中一旦风量发生变化，可以快速确定发生故障的原因。
Description
技术领域
本发明涉及一种判定氧含量的方法，尤其是涉及一种判定水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的方法。
背景技术
HYCO装置是水蒸汽甲烷重整制氢装置，是以水蒸汽为氧化剂，在镍催化剂的作用下将天然气转化为氢气、一氧化碳和二氧化碳。它的主要设备包括TSA(变温吸附器)、转化炉、PSA(变压吸附器)、余热锅炉、汽包、换热器、凝液分离罐等。天然气水蒸汽转化制氢装置的氢气成本构成中，原料和燃料费用占氢气成本的80％，动力消耗、催化剂及化学药剂的消耗、大修折旧费以及人工费等只占20％左右。然而影响燃料和原料转化率的关键设备就是转化炉。因此，如何提高燃料燃烧率，充分利用燃烧热量是降低成本的关键。控制燃烧后氧气含量的大小至关重要，氧气含量高则进入过量空气，增加了热量消耗；氧气含量低，则燃料燃烧不足，浪费燃料。因此装置的氧含量测量仪的准确性直接关系着热量利用率。
现有生产中没有对氧含量测量仪准确性的判定方法，只有其出现故障引起风量巨大变化才能被发现。如果测量仪数值不准，但还没引起巨大的风量变化，这种状况下长时间运行会造成热量利用率降低，增加生产成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用广泛、方便及时调整燃料利用率的判定水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种判定水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的方法，采用以下步骤：
(1)采集水蒸汽甲烷重整制氢装置中天然气和解析气的流量；
(2)利用天然气和解析气的流量计算得到燃烧所需的空气量；
(3)利用燃烧所需的空气量计算得到氧气含量；
(4)比较计算得到氧气含量以及利用含氧量测量仪检测的数据，完成对水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的判定。
所述的解析气为甲烷、一氧化碳、氢气及二氧化碳的混合气体。
所述的燃烧所需的空气量采用以下方法计算得到：
2x/0.21+(2a+0.5c+0.5b)/0.21，
其中，x为燃料天然气的流量，a为甲烷气体的流量，b为一氧化碳气体的流量，c为氢气的流量。
步骤(3)所述的氧气含量采用以下方法计算得到：
计算燃烧空气量(α-1)×0.21/(计算空气量α+x+解析气流量)，
其中，α为空气过剩系数，解析气流量采用y-0.5yb-0.5yc计算得到，y为步骤(1)采集得到的解析气的流量。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)目前生产中还没有很详细的这方面数值分析或者准确的分析，本方法综合考虑的影响因素，计算准确，可以准确的得出氧含量测量仪的准确性，调高燃料利用率。
(2)此方法具有广泛应用性，可用于现有转化炉的计算。
(3)运行中一旦风量发生变化，可以快速确定发生故障的原因。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一种用于判定制氢HYCO装置氧含量的方法，其过程包括：
记录燃料天然气x和解析气(CH4、CO、H2和CO2)的流量y，空气过剩系数α，
含氧量测量仪的数值，负荷，水碳比，PSA操作因子，解析气的组分(a、b、c、d)。
计算燃料所需的空气量＝天然气所需空气量+解析气所需空气量＝2x/0.21+(2a+0.5c+0.5b)/0.21
计算氧气含量＝计算燃烧空气量(α-1)×0.21/(计算空气量α+x+解析气流量)
比较计算得出的氧气含量与相同水碳比、操作因子和负荷下氧气测量仪的数值，确定差值大小。操作因子每变化0.01，则氧气含量影响约0.1％；解析气的消耗空气系数(2a+0.5c+0.5b)/0.21每变化0.1，则计算氧气含量值变化0.3％。依次判定氧含量测量仪是否准确。
实施例1
HYCO装置负荷为产氢量6800Nm3/h，水碳比3.619，空气过剩系数1.24，天然气流量122Nm3/h，解析气流量4629Nm3/h，PSA操作因子0.644，解析气所需空气系数1.982.
计算氧含量为3.11％，实际3.15％，差值小于0.1％,由于仪器误差和其他鼓风设备误差存在，因此可以确定仪表准确，燃烧利用率较高。
实施例2
HYCO装置负荷为产氢量16000Nm3/h，水碳比2.743，空气过剩系数1.3，天然气流量256Nm3/h，解析气流量9136Nm3/h，PSA操作因子1.05，解析气所需空气系数2.48
计算氧含量为1.738％，实际1.64％，差值小于0.1％,由于仪器误差和其他鼓风设备误差存在，因此可以确定仪表准确，燃烧利用率较高。
实施例3
HYCO装置负荷为产氢量18786Nm3/h，水碳比2.723，空气过剩系数1.253，天然气流量299Nm3/h，解析气流量10633Nm3/h，PSA操作因子1.05，解析气所需空气系数2.48
计算氧含量为1.25％，实际1.16％，差值小于0.1％,由于仪器误差和其他鼓风设备误差存在，因此可以确定仪表准确，燃烧利用率较高。
Claims (1)
1.一种判定水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)采集水蒸汽甲烷重整制氢装置中天然气和解析气的流量；
(2)利用天然气和解析气的流量计算得到燃烧所需的空气量；
(3)利用燃烧所需的空气量计算得到氧气含量；
(4)比较计算得到氧气含量以及利用含氧量测量仪检测的数据，完成对水蒸汽甲烷重整制氢装置氧含量的判定；
所述的燃烧所需的空气量采用以下方法计算得到：
2x/0.21+(2a+0.5c+0.5b)/0.21，
其中，x为燃料天然气的流量，a为甲烷气体的流量，b为一氧化碳气体的流量，c为氢气的流量；
所述的氧气含量采用以下方法计算得到：
燃烧所需的空气量×(α-1)×0.21/(燃烧所需的空气量×α+x+解析气流量)，
其中，α为空气过剩系数，“解析气流量”采用y-0.5yb-0.5yc计算得到，y为步骤(1)采集得到的解析气的流量；
所述的解析气为甲烷、一氧化碳、氢气及二氧化碳的混合气体。
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