多元料漿加壓氣化爐安全系統的應用及分析

多元料漿加壓氣化爐安全系統的應用及分析齊亞平,等多元料漿加壓氣化爐安全系統的應用及分析Application and Analysis of Pressurized Safety System for Multi-component Slury務(wù)五豐善健生史 建祥(內蒙古伊豢煤制油有限公司,鄂爾多斯010300)摘要: 氣化爐安全聯(lián)鎖系統的可靠性和完善性是煤氣制備裝置中最重要的性能指標之一。介紹了多元料漿氣化爐工藝,闡述了安全儀表系統的定義.說(shuō)明了氣化爐部分聯(lián)鎖安全系統的應用以及氣化爐安全儀表的可靠性和可用性。加壓氣化爐安全聯(lián)鎖系統,確保了生產(chǎn)裝量出現問(wèn)題事故時(shí),裝置能夠進(jìn)入安全狀態(tài),有效地實(shí)現了系統的安全開(kāi)車(chē)運行停車(chē)等操作。應用案例的成功經(jīng)驗，具有一定的借鑒和推廣意義。關(guān)鍵詞:氣化爐安全系統冗余雙電磁閥聯(lián)鎖可靠性中圈分類(lèi)號: TP277文獻標志碼: Bing planto. The techological process of MCSG ie introduced, and tbe definition of safety instument systemn is described. The application ofeafety interlock eytau of gacifer, tbe rliabilit aod avaibility of the safety instruments of gscifier are preened. The presurized gaciersafety interlock sytem guranced the plnt etering safety mode when fault σr acciden' ocured. Thue the sytem has been protectedeffectively for safety startup. nomual operation, and shudown. The muccessful experience in practice ia worth to be popagated and used forreference.Keywords: Gsifer Safety eystem Redundsnt Dual solenoid Inearlock Reliability化爐渣口的高溫氣流接觸,部分激冷水汽化對粗煤氣0引言和夾帶的固體及熔渣進(jìn)行淬冷降溫。經(jīng)氣化爐渣斗煤化工企業(yè)中的煤氣制備裝置,存在易燃易爆的定期排 出灰渣,煤氣從氣化爐上部排出。介質(zhì),其爆炸分級、分組為ICT1。煤氣制備裝置之- -2氣化爐安全儀表系統的定義的多元料漿氣化工藝是在1400 C .4.0 MPa的高溫、高壓操作條件下,氣化反應而生成煤氣。整個(gè)生產(chǎn)操安全儀表系統SIS( safety inetrumented system) 也作過(guò)程具有- -定的危險性,氣化爐安全聯(lián)鎖系統是煤稱(chēng)緊急停車(chē)系統( emergency shutdown system)。 它包氣制備裝置中最重要的設備之一,其可靠性和完善性括現場(chǎng)檢測傳感器、控制器執行器等。sIs是在當尤為重要。.裝置本身處于危險情況,或者沒(méi)有采取有效措施,在裝置的危險性將加劇時(shí),對裝置作出的反應。多元1多元料槳氣化爐工藝介紹料漿(德士古)加壓氣化裝置安全等級定為sil3級。多元料漿經(jīng)高壓料漿泵送人工藝燒嘴,料漿和氧多元料漿氣化爐運行過(guò)程中,安全系統將連續監視氣按-定比例混合,經(jīng)工藝燒嘴噴入化爐內,進(jìn)行氣生產(chǎn)過(guò)程中最重要閥門(mén)的閥位狀態(tài)和工藝指標,確化反應。多元料漿氣化反應在氣化爐燃燒室中進(jìn)行,保裝置在正?；蚪o定參數下有最佳的安全運行狀制取煤氣。氣化溫度大約為1300-1 400 C ,氣化壓態(tài)。當安全系統發(fā)出停車(chē)信號后,系統的停車(chē)動(dòng)作力約4.0 MPa。氣化原料中的未轉化部分和由部分灰就會(huì )自動(dòng)地不受任何條件干預地一直進(jìn)行到底,只形成的液態(tài)熔渣與生成的粗煤氣-起流人氣化爐下部有在整個(gè)動(dòng)作完成并復原后,系統才具有再次起動(dòng)的激冷室。激冷水進(jìn)人位于激冷室下降管項端的激冷開(kāi)車(chē)的能力。環(huán),并沿下降管內壁向下流人激冷室。激冷水與出氣中國煤化工應用YHCNM H G_3.1乙觀(guān)慵心邛水系頸則女王聯(lián)錟培改稿收到日期:2007-06 -20。第一作者齊亞平,男,1966 年生,1995年畢業(yè)于寧夏大學(xué),高組工程燒嘴冷卻水通過(guò)工藝燒嘴端部的水夾套及冷卻盤(pán)師;注要從事現場(chǎng)儀表應用以及自控樂(lè )魄的開(kāi)發(fā)和集成。管連續循環(huán)流動(dòng),以保護處于氣化爐燃燒室高溫環(huán)境《自動(dòng)化儀表》第28卷增刊2007 年9月43多元料漿加壓氣化爐安全系統的應用及分析齊亞平 ,等中的工藝燒嘴。為了保證在各種異常情況下聯(lián)鎖動(dòng)作④氣化爐出口溫度(3選2)≥255 C;的可靠、準確,在燒嘴冷卻水人口和出口管道上各安裝⑤氧/煤比≥500;三臺流量計,出水口管上安裝三只測溫用熱電阻,在燒⑥高壓煤漿泵跳車(chē);嘴冷卻水入口和出口管道上各安裝- -臺氣動(dòng)切斷閥，⑦激冷水流量(3選2)≤120 m'/h;通過(guò)測量燒嘴出口和入口的水流量,通過(guò)ESD運算?、嗉だ涫乙何?3選2)≤2 550 mm;出/入口水流量差低、出/人口水流量差高和燒嘴出口⑨燒嘴冷卻水出口溫度(3選2)≥70 ;水溫高信號進(jìn)人ESD。在ESD上輸人信號進(jìn)行三取?燒嘴冷卻水入口溫度(3選2)≥70C;二表決邏輯后與來(lái)自DCS的事故水槽液位冷卻水壓①燒嘴冷卻水進(jìn)/出口流量差壓(3選2)≤<10 m/h;力、緊急停車(chē)開(kāi)關(guān),BY-PASS開(kāi)關(guān)等輸人信號條件進(jìn)行②燒嘴冷卻水流量差高(3選2)≥10 m/h;邏輯運算,運算后的信號通過(guò)ESD輸出動(dòng)作指令以控⑧燒嘴冷卻水出進(jìn)口流量差低(3選2)≥10 m'/h;制相關(guān)的執行器動(dòng)作、切斷進(jìn)燒嘴的冷卻水,從而保證④煤漿循環(huán)閥超時(shí)(10 e)未關(guān);設備的安全。⑥氧氣放空閥超時(shí)( 10s)未關(guān);3.2鎖斗順序控制系統⑥氧氣上游截止閥超時(shí)(80 8)未開(kāi);氣化過(guò)程排渣是間斷的,但必須按過(guò)程順序進(jìn)行⑦燒嘴冷卻水緊急停車(chē)按鈕按下;控制。程序分泄壓、清洗排渣、充壓、集渣5個(gè)過(guò)程,?氣化爐緊急停車(chē)按鈕按下;由13個(gè)步驟完成。程序控制由計時(shí)器定時(shí),并自動(dòng)啟?煤漿循環(huán)閥XV1203未關(guān)閉;動(dòng)程序循環(huán)運行。整個(gè)運行中,要求每個(gè)自控閥門(mén)的②煤漿切斷閥XV-1201 .XV-1202 未開(kāi)等。動(dòng)作必須在15s內完成,并確認閥門(mén)動(dòng)作到位,否則程滿(mǎn)足上述條件中的任何一項,都會(huì )觸發(fā)聯(lián)鎖系統序認為閥門(mén)故障而自動(dòng)停止程序執行。動(dòng)作,使生產(chǎn)裝置停在安全水平線(xiàn)上。鎖斗順序控制系統程序在DCS.上設立三位式軟.4 氧氣遙控閥的聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)?？蛇x擇“運行”、“保持”和“排渣"過(guò)程,用于手保證氣化爐的安全運行,氧氣的供給有嚴格的條動(dòng)控制程序的選擇;并設復位開(kāi)關(guān),能使各個(gè)執行器閥件限制,當按動(dòng)氧 氣閥HV-1201打開(kāi)(或關(guān)閉)按鈕位開(kāi)關(guān)處于初始位置。每臺氣化爐有4臺鎖斗閥。后,必須同時(shí)滿(mǎn)足下列條件:3.3氣化裝置 緊急停車(chē)系統主要條件①氧氣總管壓力PT-1208/氧管線(xiàn)壓力PT-1209設置氣化裝置緊急停車(chē)系統的目的是保證氣化裝差壓<1.0 MPa;置尤其是氣化爐的運行得到安全可靠地控制。由于氣②氧氣上游切斷閥XV-1207關(guān)閉;化工藝是多元料漿與純度很高的氧氣混合燃燒,生產(chǎn)③氧氣調節閥PV-1206關(guān)閉;過(guò)程中存在高溫高壓環(huán)境,開(kāi)車(chē)和操作必須由安全聯(lián)④氧氣放空閥XV-1206關(guān)閉;鎖系統自動(dòng)控制完成。氣化裝置運行中，一些重要參⑤氧氣流量(FT1206 ~ 1208 3選2) <500 Nm'/h;數偏離正常值,達一定程度(高或低)時(shí)報警，由操作⑥氧氣管線(xiàn)卸壓程序不執行;人員進(jìn)行處理;當偏離值繼續增加,達高高或低低值⑦氧氣管線(xiàn)充壓程序不執行;后,則觸發(fā)聯(lián)鎖停車(chē)系統,使氣化爐甚至整個(gè)氣化裝置⑧高壓氧氣手動(dòng)吹掃程序不再執行,氧氣遙控閥按預定的程序-步步安全停車(chē)。另外,裝置的一些意HV-1201才能打開(kāi)(或關(guān)閉) ,否則HV-1201閥處于鎖外情況,如停電、儀表空氣故障某臺設備損壞其它裝定狀態(tài),不能動(dòng)作。置突然停車(chē)等,都會(huì )觸發(fā)聯(lián)鎖停車(chē)系統,使氣化爐或氣4氣化爐安全儀表的可靠性和可用性化裝置按預定的程序安全停車(chē)。氣化裝置安全聯(lián)鎖系統還設有手動(dòng)緊急停車(chē)按鈕或開(kāi)關(guān),在發(fā)生預想不到氣化爐安全儀表包括ESD及接口設備、檢測元的情況下,可采用手動(dòng)控制氣化裝置進(jìn)行安全聯(lián)鎖動(dòng)件 、執行元件等。人們通常對于ESD系統的可靠性非作。氣化裝置聯(lián)鎖停車(chē),將觸發(fā)全廠(chǎng)緊急停車(chē)系統,使常重視，往往忽略檢測元件和執行元件的可靠性,使得全廠(chǎng)各裝置按預定的程序安全停車(chē)。某多元料漿氣化整 套安全儀事云始可常性降低達不到降低受控氣化裝置安全聯(lián)鎖停車(chē)系統停車(chē)條件主要包括以下內容:設中國煤化工儀表系統的故海率.①儀表空氣壓力(3選2)≤0.50 MPa(G);分布MYHCNMHG為35%,ESD的故②氧氣流量(3選2)≤8 000 Nm2/h;障率約為15% ,執行元件的故障率約為50%。從上述③煤漿流量(3選2)≤20 m'/h;統計結果看提高檢測元件和執行元件的可靠性將決定44PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION Vol. 28 Supplement lssue September 2007多元料漿加壓氣化爐安全系統的應用及分析齊亞平,等系統安全性,因此需要做到:口保證氣路暢通。-旦B電磁閥失效,則有A的1~3①檢測元件。為減少檢測元件自身的故障,檢測口和B的2~3保證氣路的暢通。這樣在電磁閥長(cháng)期元件應選用高性能高質(zhì)量的產(chǎn)品,安全水平得到認證工作中即使有一個(gè)電磁[閥發(fā)生故障也不會(huì )造成聯(lián)鎖停的產(chǎn)品,氣化裝置的某些重要部位檢測元件使用冗余車(chē)。配置。冗余傳感器信號在ESD內采用三取二的邏輯③氣化爐安全聯(lián)鎖系統所有的切斷閥門(mén)都裝有運算。例如在同一條煤漿管線(xiàn)上安裝3臺電磁流鼌計接近式行程開(kāi)關(guān)和檢測閥門(mén)動(dòng)作全過(guò)程的閥位變送和1臺煤漿泵轉速變送器,其輸出的流量信號進(jìn)入器,把閥位所處的位置分別傳輸到ESD和DCS。輸人ESD通過(guò)三取二表決邏輯進(jìn)行判斷。DCS的信號作為確認信號參與聯(lián)鎖,確認閥門(mén)動(dòng)作到②執行元件。氣化裝置在執行元件的設置上一位后,才能進(jìn)行下一步動(dòng)作;如果閥門(mén)動(dòng)作不到位,聯(lián)般采用獨立或冗余配置。對切斷回路,如在同一條氧鎖系統動(dòng)作使其停車(chē)。輸人給DCS的信號能夠實(shí)時(shí)氣管線(xiàn).上的執行設備配置2臺串聯(lián)的切斷閥,其冗余指示現場(chǎng)各個(gè)閥門(mén)的準確位置,同時(shí)ESD采用rS- .配置就保證了聯(lián)鎖停車(chē)后氧氣完全切斷:而對于放空232C通信接口與DCS進(jìn)行連接,使安全聯(lián)鎖SIS系統回路，如洗滌塔出口煤氣放空管執行設備,則配置了并的信息在DCS畫(huà)面上進(jìn)行顯示，使操作人員了解操作聯(lián)安裝的2臺放空閥。為了避免因復雜工況和惡劣環(huán)進(jìn)程。境造成電磁閥的失效,每套參與聯(lián)鎖的閥門(mén)都適當配④ESD系統采用三重冗余冗錯控制系統。置了冗余的電磁閥,以增加其可靠性。圖1是冗余電5結束語(yǔ)磁閥的動(dòng)作原理。本文討論的多元料漿氣化裝置聯(lián)鎖系統僅僅是整個(gè)控制系統中的一部分。實(shí)際上多元料漿加壓氣化裝mLo .24F置工藝生產(chǎn)需要的檢測點(diǎn)和控制點(diǎn)很多,而且位置分m]> 2NDC散,工藝生產(chǎn)對安全聯(lián)鎖系統的要求也非常高。成功源的運行經(jīng)驗告訴我們,只有深人了解實(shí)際工藝流程和操作規程、與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結合,才能設計出完善可圍1冗余電磁閥的動(dòng)作原理靠簡(jiǎn)潔的SIS安全儀表系統,滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)的實(shí)際需Fig.1 Motion principle of redundant solenoid正常情況下，兩個(gè)電磁閥A和B均帶電,氣源送要,確保生產(chǎn)安全進(jìn)行。至A、B后,首先經(jīng)過(guò)A的1~3口到達B的2口,另一.參考文獻李勝利,盧金芳.石袖化工裝置安全儀表系統的設計[J].石油化路經(jīng)過(guò)B的1~3口去導向閥,作為導向閥動(dòng)作信號,工自動(dòng)化,2007,(2):18 -22.動(dòng)力氣源通過(guò)導向閥進(jìn)入氣缸,使閥門(mén)動(dòng)作。一旦A 2 趙柱德士古水煤紫加壓氣化爐安全系統儀表設計[J].石油電磁閥線(xiàn)圈損壞而不能動(dòng)作時(shí),可由B電磁閥的1-3.化工自動(dòng)化2003,(6)11-13.(上接第42頁(yè))手段。的小型化,只有低功耗產(chǎn)品才能實(shí)現密集安裝。目前當前各種總線(xiàn)的通信協(xié)議應用8益廣泛和成熟。國內的主流產(chǎn)品厚度-般都在20~30 mm之間,國外許多通信協(xié)議已經(jīng)成為標準并被大規模地使用。各種最新產(chǎn)品的厚度為6.2 mm?？偩€(xiàn)通信協(xié)議有各自的特點(diǎn),根據成本和主系統的情況而定,例如Modbus、PFB、Lon等;其中Modbus因為協(xié)議開(kāi)放所以是比較理想的選擇。隨著(zhù)單片機技術(shù)的發(fā)展和成本的下降，智能式隔離器和安全柵通過(guò)增加通信接口可以擴展其.的隔離器所占的比例逐年增加。智能隔離器除了具應用中國煤化生與系統更好地集有設置方便、適應性廣.性能好以外，還有可以增加成。二箏規范還沒(méi)有達成通信功能的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。增加了數據通信功能的隔離統-CHCNM HC大規模推廣 ,但通.器可以作為信號采集系統的補充,為現場(chǎng)數據的集過(guò)嘗試和經(jīng)驗積累來(lái)滿(mǎn)足將來(lái)的需求是值得思考中記錄、監控、處理提供-一個(gè)附加通道和一種冗余的?！蹲詣?dòng)化儀表>第28鲞增刊2007 年9月45