本发明涉及天然气重整制氢生产技术领域。
背景技术
目前的天然气重整制氢系统的结构，主要包括：安装在设备安装壳体中的重整器、一氧化碳转换器、变压吸附器，重整器上连接有一对缓冲储罐——燃烧用天然气缓冲储罐和反应用天然气缓冲储罐，一对缓冲储罐的输入端均与天然气输送总管相连通，原料天然气由天然气输送总管输入，燃烧用天然气缓冲储罐的输出端与重整器的壳体内的燃烧器相连通，反应用天然气缓冲储罐的输出端通过脱硫机构与重整器内的反应器相连通；重整器上还设置有水蒸气输入管和空气进气管，水蒸气输入管与重整器内的反应器相连通，空气进气管与重整器的壳体内部相连通，重整器的输出端与一氧化碳转换器相连通，一氧化碳转换器的输出端连通至变压吸附器。
在目前的天然气重整制氢系统的制氢的过程中经常会出现不同的故障，如重整器温度异常故障、一氧化碳转换器温度异常故障、硫含量偏高故障、成品氢气流量偏低故障、成品氢气纯度偏低故障、氢气泄漏故障、一次重整气成分异常故障、转换气成分异常故障等等。目前应对不同故障的处理方式为：人工紧急停机后进行设备维修，从而解除故障。这种解除故障的弊端在于：一、不管故障是比较简单的低级故障、还是较复杂的高级故障，均停机进行维修处理，这大大影响了生产效率。二、紧急停机时，没有对重整器、一氧化碳转换器、脱硫机构中的催化剂进行保护，这使得催化剂容易受到污染，故障解除后无法继续使用，从而造成经济损失。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种能大大提高生产效率、并能有效避免在故障发生及处理时催化剂受污染的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，包括以下步骤：一、故障监测，包括：实时监测重整器温度、一氧化碳转换器温度、重整器输出的一次重整气成分、一氧化碳转换器输出的转换气成分、原料天然气成分、脱硫后的天然气成分、变压吸附器输出的成品氢气流量、变压吸附器输出的成品氢气纯度、设备安装壳体中氢气浓度；二、故障判断，包括：将实时监测得到的监测信号均发送至信号处理控制单元，信号处理控制单元根据重整器温度的监测信号判断是否发生重整器温度异常故障、根据一氧化碳转换器温度的监测信号判断是否发生一氧化碳转换器温度异常故障、根据重整器输出的一次重整气成分的监测信号判断是否发生一次重整气成分异常故障、根据一氧化碳转换器输出的转换气成分的监测信号判断是否发生转换气成分异常故障、根据原料天然气成分的监测信号判断是否发生原料天然气成分异常故障，根据脱硫后天然气成分的监测信号判断是否发生硫含量偏高故障、根据变压吸附器输出的成品氢气流量的监测信号判断是否发生成品氢气流量偏低故障、根据设备安装壳体中氢气浓度的监测信号判断是否发生氢气泄漏故障、根据变压吸附器输出的成品氢气纯度的监测信号判断是否发生成品氢气纯度偏低故障；三、故障处理，包括：当信号处理控制单元判断发生重整器温度异常故障时，信号处理控制单元发出指令，调节进入重整器内燃烧的天然气和助燃的空气的流量来解除重整器温度异常故障；当信号处理控制单元判断发生一氧化碳转换器温度异常故障时，信号处理控制单元发出指令，调节一氧化碳转换器夹套层的导热介质回路中导热介质的流速来解除一氧化碳转换器温度异常故障；当信号处理控制单元判断发生硫含量偏高故障时，信号处理控制单元发送指令，增大脱硫机构的脱硫处理量来解除硫含量偏高故障；当信号处理控制单元判断发生成品氢气流量偏低故障时，信号处理控制单元发出指令，增大进入重整器中反应的天然气的流量来解除成品氢气流量偏低故障；当信号处理控制单元判断发生原料天然气成分异常故障、和/或氢气泄漏故障、和/或成品氢气纯度偏低故障、和/或一次重整气成分异常故障、和/或转换气成分异常故障时，信号处理控制单元发送指令，进行安全停机，安全停机的步骤包括：第一步，切断原料天然气供应，使得天然气重整制氢系统停止加热；第二步，打开天然气重整制氢系统中的所有放散管路，同时对设备安装壳体进行通风；第三步，分别向重整器、一氧化碳转换器、脱硫机构中充入惰性气体从而对各反应器中的催化剂进行保护，然后关闭所有放散管路，再然后停止充入惰性气体；第四步，关闭天然气重整制氢系统的生产控制系统软件，然后关闭电源。
进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，故障监测还包括：实时监测电源总电路的通断，故障判断还包括：将实时监测得到的电源总电路通断的监测信号发送至信号处理控制单元，信号处理控制单元根据电源总电路的通断的监测信号判断是否发生电源总电路断电故障，故障处理还包括：当信号处理控制单元判断发生电源总电路断电故障时，信号处理控制单元发出指令，开启备用电源，在备用电源提供电力的情况下进行安全停机。
更进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，重整器温度的监测点设置在重整器的壳体内，一氧化碳转换器温度的监测点设置在一氧化碳转换器内部，重整器输出的一次重整气成分的监测点设置在重整器的输出端，一氧化碳转换器输出的转换气成分的监测点设置在一氧化碳转换器的输出端，原料天然气成分的监测点设置在天然气输送总管上，脱硫后的天然气成分的监测点设置在重整器的反应用天然气输入管上，变压吸附器输出的成品氢气流量和成品氢气纯度的监测点分别设置在变压吸附器的输出端，设备安装壳体中氢气浓度的监测点设置在天然气重整制氢系统的设备安装壳体内，电源总电路的通断的监测点设置在天然气重整制氢系统的电源总电路中。
更进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，所述的信号处理控制单元包括plc和计算机，实时监测得到的各项监测信号均发送至plc中，plc将各项监测信号转换成对应的实测值后发送至计算机，计算机中预设有与各项实测值分别相对应的预设值，计算机将各项实测值与对应的预设值进行比较，当某项实测值超出对应的预设值范围时，计算机判断发生与该项实测值相对应的故障、并通过plc发指令至该故障对应的故障处理执行机构；重整器温度异常故障对应的故障处理执行机构则通过调节进入重整器中燃烧的天然气和助燃的空气的流量来解除重整器温度异常故障，一氧化碳转换器温度异常故障对应的故障处理执行机构则通过调节一氧化碳转换器夹套层的导热介质回路中导热介质的流速来解除一氧化碳转换器温度异常故障，硫含量偏高故障对应的故障处理执行机构则通过增大脱硫机构的脱硫处理量来解除硫含量偏高故障，成品氢气流量偏低故障所对应的故障处理执行机构则通过增大进入重整器中的反应用天然气的流量来解除成品氢气流量偏低故障；当发生原料天然气成分异常故障、和/或氢气泄漏故障、和/或成品氢气纯度偏低故障、和/或一次重整气成分异常故障、和/或转换气成分异常故障时，计算机则通过plc发指令至安全停机执行机构，由安全停机执行机构均执行安全停机步骤；当发生电源总电路断电故障，计算机则通过plc发指令至备用电源，在备用电源提供电力的条件下，安全停机执行机构执行安全停机步骤。
再进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，重整器温度异常故障对应的故障处理执行机构，包括：设置在燃烧用天然气缓冲储罐的输入管上的燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀；设置在重整器的燃烧用天然气输入管上的燃烧用天然气电动流量调节阀和燃烧用天然气流量计；设置在重整器的空气进气管上的空气电动流量调节阀和空气流量计；当发生重整器温度异常故障中的重整器温度偏低故障时，计算机则通过plc发指令至燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀、燃烧用天然气电动流量调节阀和空气电动流量调节阀，燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀、燃烧用天然气电动流量调节阀和空气电动流量调节阀分别增大开度，从而增大进入重整器中进行燃烧的天然气和空气的流量来提高重整器温度，以此来解除重整器温度偏低故障；当发生重整器温度异常故障中的重整器温度偏高故障时，计算机则通过plc发指令至燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀、燃烧用天然气电动流量调节阀和空气电动流量调节阀，燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀、燃烧用天然气电动流量调节阀和空气电动流量调节阀分别减小开度，从而减小进入重整器中进行燃烧的天然气和空气的流量来降低重整器温度，以此来解除重整器温度偏高故障。
再进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，一氧化碳转换器温度异常故障对应的故障处理执行机构，包括：设置在一氧化碳转换器的夹套层的导热介质回路上的导热介质泵、导热介质流量计；当发生一氧化碳转换器温度异常故障中的一氧化碳转换器温度偏低故障时，计算机则通过plc发指令至导热介质泵，导热介质泵降低导热介质流速，提高一氧化碳转换器温度，从而解除一氧化碳转换器温度偏低故障；当发生一氧化碳转换器温度异常故障中的一氧化碳转换器温度偏高故障时，计算机则通过plc发指令至导热介质泵，导热介质泵增大导热介质流速，降低一氧化碳转换器温度，从而解除一氧化碳转换器温度偏高故障。
再进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，硫含量偏高故障对应的故障处理执行机构，包括：由至少两条脱硫管路并联设置形成的脱硫机构，每条脱硫管路上均设置有一个脱硫器，每个脱硫器的输入管上均设置有脱硫器电动流量调节阀，所有脱硫器的输入管汇聚形成脱硫机构的输入端，所有脱硫器的输出管汇聚形成脱硫机构的输出端，脱硫机构的输入端与反应用天然气缓冲储罐的输出端相连通，脱硫机构的输出端与重整器的反应用天然气进气管相连通，脱硫器电动流量调节阀开启的脱硫管路为工作脱硫管路，脱硫器电动流量调节阀关闭的脱硫管路为备用脱硫管路；当发生硫含量偏高故障时，计算机通过plc发指令至工作脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀、和/或备用脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀，使得工作脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀增大开度，和/或备用脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀打开至一定开度，从而增大脱硫机构脱硫处理量，以解除硫含量偏高故障。
再进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，成品氢气流量偏低故障对应的故障处理执行机构，包括：设置在反应用天然气缓冲储罐的输入管上的反应用天然气缓冲储罐电动流量调节阀和反应用天然气缓冲储罐流量计；当发生成品氢气流量偏低故障时，计算机通过plc发指令至反应用天然气缓冲储罐电动流量调节阀，反应用天然气缓冲储罐电动流量调节阀增大开度，从而增大反应用天然气的输入量，以解除成品氢气流量偏低故障。
更进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，安全停机执行机构包括：惰性气体储罐，惰性气体储罐上设置有第一惰性气体输出管、第二惰性气体输出管、第三惰性气体输出管，第一惰性气体输出管、第二惰性气体输出管、第三惰性气体输出管分别连通至重整器、一氧化碳转换器、脱硫机构，第一惰性气体输出管上设置有第一惰性气体电动流量调节阀、第二惰性气体输出管上设置有第二惰性气体电动流量调节阀、第三惰性气体输出管上设置有第三惰性气体电动流量调节阀；设置在天然气输送总管上的天然气总阀；设置在脱硫机构输入端的脱硫放散管路，脱硫放散管路上设置有脱硫放散阀，在每条脱硫管路上均设置有脱硫管路压力表，设置在重整器上的重整器放散管路，重整器放散管路上设置有重整器放散阀和重整器放散压力表，设置在一氧化碳转换器上的一氧化碳转换器放散管路，一氧化碳转换器放散管路上设置有一氧化碳转换器放散阀和一氧化碳转换器放散压力表；设置在设备安装壳体上的强制风扇；安全停机执行机构进行的安全停机步骤具体包括：第一步，关闭天然气输送总管上的天然气总阀，从而切断原料天然气供应，使得整个天然气重整制氢系统停止加热；第二步，打开重整器放散阀，使得重整器内反应器中的反应气体通过重整器放散管路排出；打开一氧化碳转换器放散阀，使得一氧化碳转换器中的反应气体通过一氧化碳转换器放散管路排出；打开脱硫放散阀，使得工作脱硫管路上的脱硫器内的气体通过脱硫放散管路排出；打开强制风扇，从而对设备安装壳体进行通风；第三步，打开第一惰性气体电动流量调节阀、第二惰性气体电动流量调节阀、第三惰性气体电动流量调节阀，使得惰性气体储罐分别向重整器内的反应器、一氧化碳转换器、脱硫机构中工作脱硫管路上的脱硫器中充入惰性气体，从而对重整器内反应器中、一氧化碳转换器中以及工作脱硫管路上脱硫器内的催化剂进行保护，再然后关闭重整器放散阀、一氧化碳转换器放散阀、脱硫放散阀，当重整器放散压力表、一氧化碳转换器放散压力表、以及每条工作脱硫管路上的脱硫管路压力表的压力显示为1.5mpa时，关闭第一惰性气体电动流量调节阀、第二惰性气体电动流量调节阀、第三惰性气体电动流量调节阀，从而停止充入惰性气体；第四步，关闭天然气重整制氢系统的生产控制系统软件，然后关闭电源。
再进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，计算机连接有显示屏，显示屏形成人机交互操作界面，各实测值均显示在显示屏上。
再进一步地，前述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，其中，重整器温度的监测点处的监测设备、一氧化碳转换器温度的监测点处的监测设备均为热电偶，重整器输出的一次重整气成分的监测点、一氧化碳转换器输出的转换气成分的监测点、原料天然气成分的监测点、脱硫后的天然气成分的监测点处的监测设备、变压吸附器输出的成品氢气的纯度的监测点的监测设备均为气相色谱仪，设备安装壳体中氢气浓度的监测点处的监测设备为氢气探测仪，电源总电路的通断的监测点的监测设备为断电检测器，变压吸附器输出的成品氢气流量的监测点处的监测设备为成品氢气流量计。
本发明的优点是：一、对于故障原因简单的故障，包括重整器温度异常故障、一氧化碳转换器温度异常故障、成品氢气流量偏低故障、硫含量偏高故障，通过各故障对应的故障处理执行机构自动解除，这避免了停机，从而大大提高了制氢生产效率。二、对于故障原因复杂以及必须停机的故障，包括：原料天然气成分异常故障、和/或氢气泄漏故障、和/或成品氢气纯度偏低故障、和/或一次重整气成分异常故障、和/或转换气成分异常故障，通过安全停机执行机构进行的安全停机步骤，能有效防止重整器、一氧化碳转换器以及脱硫机构中的催化剂受污染，避免经济损失，从而也降低了制氢成本。三、通过实时监测电源总电路的通断，一旦发生电源总电路断电故障，可通过开启备用电源，在备用电源提供电力的情况下进行安全停机，这使得即便在断电情况下安全停机执行机构也能进行安全停机步骤，从而进一步有效防止重整器、一氧化碳转换器以及脱硫机构中催化剂受污染。
附图说明
图1是本发明所述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法中各监测点与各执行机构的布置结构示意图。
图2是本发明所述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法中备用电源、设备安装壳体中氢气浓度的监测点以及强制风扇的布置原理结构示意图。
图3是本发明所述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
为了对本发明所述天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法作比较清晰地描述，下面先对天然气重整制氢系统的结构做相关介绍。
如图1所示，天然气重整制氢系统的结构，主要包括：设备安装壳体200，设备安装壳体200中设置有重整器1、一氧化碳转换器2、变压吸附器3。重整器1上连通有一对缓冲储罐——燃烧用天然气缓冲储罐4和反应用天然气缓冲储罐5，一对缓冲储罐的输入端均与天然气输送总管6相连通，原料天然气由天然气输送总管6输入，燃烧用天然气缓冲储罐4的输出端连通至重整器1上的燃烧用天然气进气管11，燃烧用天然气进气管11与重整器1壳体内的燃烧器相连通。反应用天然气缓冲储罐5的输出端的与脱硫机构7的输入端71相连通，脱硫机构7的输出端72与重整器1上的反应用天然气输入管12相连通，反应用天然气输入管12与重整器1内的反应器相连通。重整器1上还设置有水蒸气输入管14和空气进气管13，水蒸气输入管14与重整器1内的反应器相连通，空气进气管13与重整器1的壳体内部相连通。重整器1输出端的重整器输出管路17与一氧化碳转换器2相连通，一氧化碳转换器2上设置有用于调节温度的夹套层，一氧化碳转换器2的夹套层上连接有导热介质回路21，一氧化碳转换器2输出端的一氧化碳转换器输出管路23连通至变压吸附器3，变压吸附器3的输出端设置有氢气输出管31。天然气重整制氢系统的工作原理介绍如下：原料天然气由天然气输送总管6分别输入至燃烧用天然气缓冲储罐4和反应用天然气缓冲储罐5，燃烧用天然气缓冲储罐4中的燃烧用天然气进入至重整器1的壳体的燃烧器进行燃烧从而为重整器1内反应器的反应提供热能，燃烧过程中的助燃空气通过空气进气管13进入重整器1的壳体内。反应用天然气缓冲储罐5中的反应用天然气先进入脱硫机构7中脱硫，脱硫后的天然气从反应用天然气输入管12进入至重整器1内的反应器中，同时反应用的水蒸气由水蒸气输入管14进入至重整器1的反应器中，重整器1内的反应器反应生成的一次重整气从重整器1的输出端输出至一氧化碳转换器2中进行进一步反应，一氧化碳转换器2反应生成的转换气从一氧化碳转换器2的输出端进入至变压吸附器3中净化，变压吸附器3净化生成超纯氢气即成品氢气，成品氢气从变压吸附器3输出端的氢气输出管31向外输出。
本发明所述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法，包括以下步骤。
一、故障监测。包括：实时监测重整器温度、一氧化碳转换器温度、重整器输出的一次重整气成分、一氧化碳转换器输出的转换气成分、原料天然气成分、脱硫后的天然气成分、变压吸附器输出的成品氢气流量、变压吸附器输出的成品氢气纯度、设备安装壳体中氢气浓度、电源总电路的通断。
本实施例中，重整器温度的监测点101设置在重整器1的壳体内；一氧化碳转换器温度的监测点102设置在一氧化碳转换器2内部；重整器1输出的一次重整气成分的监测点103设置在重整器1的输出端，具体设置在重整器1的输出端的重整器输出管路17上；一氧化碳转换器2输出的转换气成分的监测点104设置在一氧化碳转换器2的输出端，具体设置在一氧化碳转换器2的输出端的一氧化碳转换器输出管路23上；原料天然气成分的监测点105设置在天然气输送总管6上；脱硫后的天然气成分的监测点106设置在重整器1的反应用天然气输入管12上，变压吸附器3输出的成品氢气流量的监测点108和变压吸附器输出的成品氢气纯度的监测点107分别设置在变压吸附器3的输出端，具体设置在变压吸附器3的输出端的氢气输出管31上；设备安装壳体中氢气浓度的监测点109设置在设备安装壳体200内，电源总电路的通断的监测点1001设置在天然气重整制氢系统的电源总电路100中。
重整器温度的监测点101处的监测设备、一氧化碳转换器温度的监测点102处的监测设备均为热电偶，重整器输出的一次重整气成分的监测点103、一氧化碳转换器输出的转换气成分的监测点104、原料天然气成分的监测点105、脱硫后的天然气成分的监测点106处的监测设备、变压吸附器输出的成品氢气的纯度的监测点107的监测设备均为气相色谱仪。设备安装壳体中氢气浓度的监测点109处的监测设备为氢气探测仪。电源总电路的通断的监测点1001的监测设备为断电检测器，变压吸附器输出的成品氢气流量的监测点108处的监测设备为成品氢气流量计32。
二、故障判断。具体包括：将实时监测得到的监测信号均发送至信号处理控制单元，信号处理控制单元根据重整器温度的监测信号判断是否发生重整器温度异常故障、根据一氧化碳转换器温度的监测信号判断是否发生一氧化碳转换器温度异常故障、根据重整器输出的一次重整气成分的监测信号判断是否发生一次重整气成分异常故障、根据一氧化碳转换器输出的转换气成分的监测信号判断是否发生转换气成分异常故障、根据原料天然气成分的监测信号判断是否发生原料天然气成分异常故障，根据脱硫后天然气成分的监测信号判断是否发生硫含量偏高故障、根据变压吸附器输出的成品氢气流量的监测信号判断是否发生成品氢气流量偏低故障、根据设备安装壳体中氢气浓度的监测信号判断是否发生氢气泄漏故障、根据变压吸附器输出的成品氢气纯度的监测信号判断是否发生成品氢气纯度偏低故障、根据电源总电路的通断的监测信号判断是否发生电源总电路断电故障。所述的信号处理控制单元包括plc和计算机，实时监测得到的各项监测信号均发送至plc中，plc将各项监测信号转换成对应的实测值后发送至计算机，计算机中预设有与各项实测值分别相对应的预设值，计算机将各项实测值与对应的预设值进行比较，当某项实测值超出对应的预设值范围时，计算机判断发生与该项实测值相对应的故障。本实施例中，计算机连接有显示屏，显示屏形成人机交互操作界面，各实测值均显示在显示屏上。显示屏的设置为工作人员提供了可操作界面，这使得工作人员对天然气重整制氢系统的生产过程有非常直观地了解，工作人员可以更好的管控制氢生产，同时显示屏地设置还便于工作人员进行解除故障的操作。
三、故障处理。具体包括：计算机通过plc发指令至该故障对应的故障处理执行机构。
当信号处理控制单元判断发生重整器温度异常故障时，信号处理控制单元发出指令，调节进入重整器1内燃烧的天然气和助燃的空气的流量来解除重整器温度异常故障。本实施例中重整器温度异常故障对应的故障处理执行机构，包括：设置在燃烧用天然气缓冲储罐的输入管41上的燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀411；设置在重整器1的燃烧用天然气进气管11上的燃烧用天然气电动流量调节阀111和燃烧用天然气流量计112；设置在重整器1的空气进气管13上的空气电动流量调节阀131和空气流量计132。当发生重整器温度异常故障中的重整器温度偏低故障时，计算机则通过plc发指令至燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀411、燃烧用天然气电动流量调节阀111和空气电动流量调节阀131，燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀411、燃烧用天然气电动流量调节阀111和空气电动流量调节阀131分别增大开度，从而增大进入重整器1的壳体中进行燃烧的天然气和空气的流量来提高重整器温度，以此自动解除重整器温度偏低故障。当发生重整器温度异常故障中的重整器温度偏高故障时，计算机则通过plc发指令至燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀411、燃烧用天然气电动流量调节阀111和空气电动流量调节阀131，燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀411、燃烧用天然气电动流量调节阀111和空气电动流量调节阀131分别减小开度，从而减少进入重整器1的壳体中进行燃烧的天然气和空气的量来降低重整器温度，以此自动解除重整器温度偏高故障。燃烧用天然气流量计112用于监测燃烧用天然气进气管11中燃烧用天然气的流量，空气流量计132用于监测空气进气管13中空气的流量。
当信号处理控制单元判断发生一氧化碳转换器温度异常故障时，信号处理控制单元发出指令，调节一氧化碳转换器2夹套层的导热介质回路21中导热介质的流速来解除一氧化碳转换器温度异常故障。所述的导热介质通常为导热油。一氧化碳转换器温度异常故障对应的故障处理执行机构，包括：设置在一氧化碳转换器的夹套层的导热介质回路21上的导热介质泵211、导热介质流量计212。当发生一氧化碳转换器温度异常故障中的一氧化碳转换器温度偏低故障时，计算机则通过plc发指令至导热介质泵211，导热介质泵211降低导热介质流速，从而提高一氧化碳转换器2的温度，以此来解除一氧化碳转换器温度偏低故障。当发生一氧化碳转换器温度异常故障中的一氧化碳转换器温度偏高故障时，计算机则通过plc发指令至导热介质泵211，导热介质泵211增大导热介质流速，从而降低一氧化碳转换器2的温度，以此自动解除一氧化碳转换器温度偏高故障。导热介质流量计212用于监测导热介质回路21中导热介质的流速。
当信号处理控制单元判断发生硫含量偏高故障时，信号处理控制单元发送指令，增大脱硫机构7的脱硫处理量来解除硫含量偏高故障。本实施例中，硫含量偏高故障对应的故障处理执行机构，包括：由至少两条脱硫管路并联设置形成的脱硫机构7，每条脱硫管路上均设置有一个脱硫器70，每个脱硫器70的输入管上均设置有脱硫器电动流量调节阀701，所有脱硫器70的输入管汇聚形成脱硫机构7的输入端71，所有脱硫器70的输出管汇聚形成脱硫机构7的输出端72，脱硫机构7的输入端71与反应用天然气缓冲储罐5的输出端相连通，脱硫机构7的输出端72与重整器1的反应用天然气输入管12相连通，脱硫器电动流量调节阀701开启的脱硫管路为工作脱硫管路，脱硫器电动流量调节阀701关闭的脱硫管路为备用脱硫管路。当发生硫含量偏高故障时，计算机通过plc发指令至工作脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀701、和/或备用脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀701，使得工作脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀701增大开度，和/或备用脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀701打开至一定开度，从而增大脱硫机构脱硫处理量，以此自动解除硫含量偏高故障。即可通过增加工作脱硫管路数量，或者同时增大工作脱硫管路中脱硫器电动流量调节阀701的开度，从而提高脱硫处理量。
当信号处理控制单元判断发生成品氢气流量偏低故障时，信号处理控制单元发出指令，增大进入重整器中反应的天然气的流量来解除成品氢气流量偏低故障。本实施例中成品氢气流量偏低故障对应的故障处理执行机构，包括：设置在反应用天然气缓冲储罐5的输入管上的反应用天然气缓冲储罐电动流量调节阀51和反应用天然气缓冲储罐流量计52。当发生成品氢气流量偏低故障时，计算机通过plc发指令至反应用天然气缓冲储罐电动流量调节阀51，使得反应用天然气缓冲储罐电动流量调节阀51增大开度，从而增大反应用天然气的流量，以解除成品氢气流量偏低故障。反应用天然气缓冲储罐流量计52用于监测反应用天然气缓冲储罐5的输入管中反应用天然气的流量。
当信号处理控制单元判断发生原料天然气成分异常故障、和/或氢气泄漏故障、和/或成品氢气纯度偏低故障、和/或一次重整气成分异常故障、和/或转换气成分异常故障时，信号处理控制单元发送指令，进行安全停机。
本实施例中安全停机执行机构包括：惰性气体储罐8，惰性气体储罐8上设置有第一惰性气体输出管81、第二惰性气体输出管82、第三惰性气体输出管83，第一惰性气体输出管81、第二惰性气体输出管82、第三惰性气体输出管83分别连通至重整器1、一氧化碳转换器2、脱硫机构7。第一惰性气体输出管81上设置有第一惰性气体电动流量调节阀811、第二惰性气体输出管82上设置有第二惰性气体电动流量调节阀821、第三惰性气体输出管83上设置有第三惰性气体电动流量调节阀831；设置在天然气输送总管6上的天然气总阀61；设置在脱硫机构7输入端的脱硫放散管路73，脱硫放散管路73上设置有脱硫放散阀731，在每条脱硫管路上均设置有脱硫管路压力表702，与重整器1内的反应器相连通的重整器放散管路16，重整器放散管路16上设置有重整器放散阀161和重整器放散压力表162；设置在一氧化碳转换器2上的一氧化碳转换器放散管路22，一氧化碳转换器放散管路22上设置有一氧化碳转换器放散阀221和一氧化碳转换器放散压力表222；设置在设备安装壳体200上的强制风扇201。
安全停机执行机构进行的安全停机步骤具体包括：第一步，关闭天然气输送总管6上的天然气总阀61，从而切断原料天然气供应，使得整个天然气重整制氢系统停止加热。第二步，打开天然气重整制氢系统中的所有放散管路，同时对设备安装壳体200进行通风；具体包括：打开重整器放散阀161，使得重整器1反应器中的反应气体通过重整器放散管路16排出；打开一氧化碳转换器放散阀221，使得一氧化碳转换器2中的反应气体通过一氧化碳转换器放散管路22排出；打开脱硫放散阀731，使得工作脱硫管路上的脱硫器70内的气体通过脱硫放散管路73排出；另外，打开强制风扇201，从而对设备安装壳体200进行通风，为了提高通风效果，可将强制风扇201开至最大。第三步，分别向重整器1、一氧化碳转换器2、脱硫机构7中充入惰性气体从而对重整器1、一氧化碳转换器2、脱硫机构中工作脱硫管路中的脱硫器70中的催化剂进行保护，然后关闭所有放散管路，再然后停止充入惰性气体；具体步骤包括：打开第一惰性气体电动流量调节阀811、第二惰性气体电动流量调节阀821、第三惰性气体电动流量调节阀831，使得惰性气体储罐8分别向重整器1内的反应器、一氧化碳转换器2、脱硫机构7中工作脱硫管路上的脱硫器70中充入惰性气体，从而对重整器1、一氧化碳转换器2、脱硫机构中工作脱硫管路中的脱硫器70中的催化剂进行保护，然后关闭重整器放散阀161、一氧化碳转换器放散阀221、脱硫放散阀731，当重整器放散压力表161、一氧化碳转换器放散压力表222、以及每条工作脱硫管路上的脱硫管路压力表702的压力显示为1.5mpa时，分别关闭第一惰性气体电动流量调节阀811、第二惰性气体电动流量调节阀821、第三惰性气体电动流量调节阀831，从而停止充入惰性气体。第四步，关闭天然气重整制氢系统的生产控制系统软件，然后关闭电源。
当信号处理控制单元判断发生电源总电路断电故障时，信号处理控制单元中的计算机通过plc发出指令，开启备用电源9，在备用电源9提供电力的情况下进行上述的安全停机步骤。
为了对本发明所述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法做出进一步地详细说明，下面给出具体的故障处理实施例。
实施例一：重整器温度偏低故障。
重整器温度的监测点101将监测信号发送至plc，plc将监测信号转换成实测值发送至计算机，计算机获得实测值：t实测=700℃,计算机中预设有重整器温度的预设值t设定=780℃，根据t实测＜t设定，计算机判定发生重整器温度偏低故障。本实施例中通过以下方法进行计算处理。
计算：△v=（△t/t设定）×v总=0.43m3/h；
△vair=λ△v=4.3m3/h。
式中：△t为温度预设值与温度实测值的差；△v为需要增加的燃烧用天然气的体积流量；t设定为预设的重整器温度；v总为初设的燃烧用天然气体积流量，v总=4.2m3/h；△vair为需要增加的助燃剂空气的体积流量；λ为助燃空气计量比。
计算机通过plc发出指令至燃烧用天然气缓冲储罐电动流量调节阀411、燃烧用天然气电动流量调节阀111和空气电动流量调节阀131分别增大开度，从而增大进入重整器1的壳体中进行燃烧的天然气和空气的流量提升重整器温度。重整器温度偏低故障自动解除。
实施例二：硫含量偏高故障。
脱硫后的天然气成分的监测点106将监测信号发送至plc，plc将监测信号转换成实测值发送至计算机，计算机获得脱硫后的天然气硫含量实测值：s实测=8ppb，计算机中预设有脱硫后的天然气硫含量的预设值s设定=4ppb，根据s实测＞s设定，计算机判定发生硫含量偏高故障。
根据△s=8-4=4ppb，计算机判断需要增加一倍的脱硫处理量。
计算机通过plc发指令至一条备用脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀701，使该条备用脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀701打开至一定开度，从而使该条备用脱硫管路上的脱硫器70开始脱硫工作，该备用脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀701与已处于工作状态的工作脱硫管路上的脱硫器电动流量调节阀701的开度相同，这样脱硫机构7的脱硫处理量就比之前增加一倍，硫含量偏高故障自动解除。本实施例中通过以下方法进行计算处理。
实施例三：一氧化碳转换器温度偏高故障。
一氧化碳转换器温度的监测点102将监测信号发送至plc，plc将监测信号转换成实测值发送至计算机，计算机获得一氧化碳转换器温度实测值：t实测=300℃,计算机中预设有一氧化碳转换器温度的预设值t设定=280℃，根据t实测＞t设定，计算机判定发生一氧化碳转换器温度偏高故障。本实施例中通过以下方法进行计算处理。
计算：△v=（△t/t设定）×v导热油=0.07m/s。
式中：△t为一氧化碳转换器温度的预设值与实测值的差值，△t=20℃；t设定为一氧化碳转换器温度的预设值；v导热油为初设的导热介质流速，v导热油=1m/s。
计算机通过plc发指令至导热介质泵211，导热介质泵211增大导热介质流速，从而降低一氧化碳转换器2的温度。一氧化碳转换器温度偏高故障自动解除。
实施例四：成品氢气流量偏低故障。
成品氢气流量的监测点107将监测信号发送至plc，plc将监测信号转换成实测值发送至计算机，计算机获得成品氢气流量的实测值v实测=55m3/h；计算机中预设有成品氢气流量的预设值v预设=60m3/h，根据v实测＜v预设，计算机判定发生成品氢气流量偏低故障。本实施例中通过以下方法进行计算处理。
计算v调整=△v/б=1.7m3/h。
式中△v为成品氢气流量预设值与实测值的差值；б为1nm3天然气转换成氢气的体积系数，б=3。
计算机判断需要增加反应用天然气流量。计算机通过plc发指令至反应用天然气缓冲储罐电动流量调节阀51，使得反应用天然气缓冲储罐电动流量调节阀51增大开度，从而增大反应用天然气的流量，以解除成品氢气流量偏低故障。
本发明所述的天然气重整制氢系统中故障的检测及处理方法具有以下优点：一、对于故障原因简单的故障，包括重整器温度异常故障、一氧化碳转换器温度异常故障、成品氢气流量偏低故障、硫含量偏高故障，通过各故障对应的故障处理执行机构自动解除，这避免了停机，从而大大提高了制氢生产效率。二、对于故障原因复杂以及必须停机的故障，包括：原料天然气成分异常故障、和/或氢气泄漏故障、和/或成品氢气纯度偏低故障、和/或一次重整气成分异常故障、和/或转换气成分异常故障，通过安全停机执行机构进行安全停机步骤，能有效防止重整器、一氧化碳转换器以及脱硫机构中催化剂受污染，避免经济损失，从而也降低了制氢成本。三、通过实时监测电源总电路的通断，一旦发生电源总电路断电故障，可通过开启备用电源9，在备用电源9提供电力的情况下进行安全停机，这使得即便在断电情况下安全停机执行机构也能进行的安全停机步骤，从而进一步有效防止重整器、一氧化碳转换器以及脱硫机构中催化剂受污染。