現代煤氣化與自動(dòng)化儀表

第35卷增刊應用化工Vol.352006年10月Applied Chemical IndustryOct.2006現代煤氣化與自動(dòng)化儀表梁友宏(渭河重化工集團公司,陜西渭南714000)摘要:論述了現代煤化工的氣化技術(shù)與自動(dòng)化儀表的相輔相成的關(guān)系;著(zhù)重提出煤氣化工藝必須具備的儀表配置及控制技術(shù),控制核心;以陜西渭河重化工集團公司的一期、二期裝置的儀表配置為實(shí)例,確定現代化的大型煤氣化裝置必須有相應的現代化的ESD、DCS和自動(dòng)化儀表,才能使煤氣化裝置得到高效的運行。關(guān)鍵詞:煤氣化技術(shù);氣化爐;控制站;儀表連鎖保護中圖分類(lèi)號:F 407. 67文獻標識碼:AModern coal gasification and automaticcontrol technologyLIANG You-hong(Shaan' Xi Weihe Heavy Chemical Industries Group Co. ,Ltd.Instrument Workshop，W einan 714000 , China)Abstract: In this article , the complement each other relationship of coal gasification and au-tomatic control instrument of moderm coal chemical industry technology is presented ; mainlydiscussed the instrument arrangement control technology and control kernel on the process ofcoal gasification that must be possessed. For examples of the instrument arrangement in thefirst and second stage plant of Shaanxi W eihe Heavy Chemical Industries Group Co. , Ltd.Modem large scale coal gasification plant must have relevant modemn ESD. DCS and automa-tion instruments ,it can make the coal gasification plant run effedtively.Key words: coal gasification technology; gasifies ; control station; instrument interlock pro-tection1小型煤氣化與現代化大型煤氣化的區別,所配儀表和控制系統的差異小型煤氣化主要是指以煤為原料,生產(chǎn)規模小、產(chǎn)量低、自動(dòng)化程度弱、產(chǎn)品單一的企業(yè)。由于它的特點(diǎn),就決定企業(yè)儀表配置以簡(jiǎn)單適用、方便、快捷、價(jià)廉的儀表配置為主，多采用單回路控制系統,簡(jiǎn)摔的聯(lián)銷(xiāo)保培戒于聯(lián)鎖保護系中國煤化工統,一次儀表以就地機械儀表為主,智能數字MHCNM H &2制調節 閥以手動(dòng)為主,自動(dòng)為輔。這就確定了小型煤氣化企業(yè)的控制、操作要以人的快速反應和準確的判斷為核心，而人的配備檔次又有限,多以廉價(jià)勞動(dòng)力為主,無(wú)疑就174應用化工2006年第35卷增刊降低了企業(yè)生產(chǎn)的安全性?，F代化大型煤氣化企業(yè),是以煤為原料,生產(chǎn)規模大,產(chǎn)量高,自動(dòng)化程度高,能夠連續穩定生產(chǎn)的企業(yè)。由于它的連續性、穩定性和安全性的特點(diǎn),迫使企業(yè)必須配備性能可靠智能數字儀表,操作穩定的DCS系統,安全反應迅速的毫秒級ESD系統,經(jīng)久耐用智能調節閥,因為現代化的企業(yè)以現代化的系統控制為主要手段,控制的模式,控制的方案,控制的提示,都在DCS中設計，運行的程序,控制的步序,聯(lián)鎖停車(chē)的步驟,閥門(mén)的安全位置動(dòng)作時(shí)間,都在ESD中編程,操作人員只需按操作規程準確的去按動(dòng)按鈕,即可實(shí)現穩定運行。2現代化煤氣化裝 置對自動(dòng)化儀表控制的依靠已不可分割現代化煤氣化裝置都是以煤為原料在氣化爐內同氧氣、蒸汽利用高溫、高壓進(jìn)行復雜而又劇烈的化學(xué)反應。因此,對于氣化爐中的所有反應條件都必須嚴格控制,所有與氣化爐相關(guān)的設備、儀表、閥門(mén)、電機都必須良好運行,要按設計的要求反映爐子內外介質(zhì)的溫度、壓力、流量、液位、成分,各控制閥門(mén)靈活、可靠、準確、到位,運轉設備穩定運行,否則,就有可能引起工藝狀況的紊亂,運行設備的事故,甚至會(huì )出現著(zhù)火、爆炸,使機毀人亡,造成無(wú)可挽回的損失。而避免事故發(fā)生僅靠操作人員的努力是遠遠不夠的,還要有DCS、ESD的儀表聯(lián)鎖保護,因為,快速的化學(xué)反應是始終在進(jìn)行,人的反應總是滯后的,尤其對大型的現代化煤化工裝置,儀表的重要性更加突出，運行裝置實(shí)際是在運行儀表,儀表的可靠性直接影響運行裝置的可靠性,所以說(shuō),現代化煤氣化裝置對自動(dòng)化儀表控制的依靠已不可分割。3渭河重化工集 團公司一期氣化爐儀表的基本配置渭河重化工集團公司一期氣化爐是由日本宇部公司總體設計，采用德士古專(zhuān)利技術(shù)的水煤漿氣化裝置,即將水煤漿通過(guò)高壓煤漿泵加壓后,與高壓氧氣經(jīng)過(guò)氣化爐燒咀噴人爐膛,進(jìn)行氣化反應,生成的粗煤氣在氣化爐激冷室進(jìn)行冷卻,經(jīng)過(guò)碳洗塔用水洗滌去除粗煤氣中的灰渣和碳黑,進(jìn)人變換工段進(jìn)行變換反應,產(chǎn)出合格的煤氣。氣化裝置在爐頭安裝11臺氣缸式兩位快速切斷閥,用于控制進(jìn)人氣化爐的煤漿、氧氣、蒸汽、燒嘴冷卻水,這些閥所有動(dòng)作都有時(shí)間限制,在ESD控制下快速到位,以確保氣化爐的安全。而靠人為操作是無(wú)法實(shí)現快速反應,來(lái)保證系統的安全,所以,良好的中國煤化全運行的基本保證。TYRCNMHG增刊粱友宏:現代煤氣化與自動(dòng)化儀表175表1氣化爐儀表的基本配置Table 1 Bosic instrument arrangement of coal gasifier數量(總數)/個(gè):帶調節儀表/臺流量?jì)x表5328壓力儀表33溫度儀表59液位儀表17液位開(kāi)關(guān)差壓儀表15壓力開(kāi)關(guān)手操器12火焰監測器速度儀表閥位變送5合計224(數據為三臺氣化爐)61301-425.6948F--3.99CMPc.O.OOME:55413050網(wǎng)感汽發(fā)壓低低報A1306201310-00+放證路的 2VTS18-L9AEN按電13102-19E13101994213015EPTA91308D1E3010-1M16-130111302262本日尚開(kāi)區T1302中國煤化工YHCNMHG圖1氣化爐爐頭閥門(mén)圖Fig.1 Sketch of valve inthe hend of coal gasifier176應用化工2006年第35卷增刊L/HDDA-13002000:366莊6007820307PDIA-1309D0728077吹掃出壓管線(xiàn)16:913/6紅壓收造32728C150:00%Pa91170執德機電皮高市報0140-4機造機運控價(jià)號QL40-執資機面收鏈樂(lè )信號PL014/A40124圖2氣化爐排灰 系統圖Fig.2 Sketch of the coal gasifier slag collection system4渭河重化工集團公司一期裝置因儀表原因而停車(chē)事件表21999 ~ 2001年儀表事故匯總Table 2 Instrument events collection in 1991 ~ 2001序號事故發(fā)生日期事故簡(jiǎn)述1999.6. 19LT8601故障,氮壓機跳車(chē)1999. 8. 25空分電源開(kāi)關(guān)故障,系統停車(chē)31999. 10.3HV8003限位開(kāi)關(guān)故障,空分停車(chē)42000. 10. 25.氮壓機入口閥限位開(kāi)關(guān)故障,系統停車(chē)52000. 12. 9空壓機因儀表軸振動(dòng)故障,系統停車(chē)62001.1.26分子篩人口閥KJV8202開(kāi)關(guān)故障,空分跳車(chē)72001.4. 12儀表處理KJV8202閥時(shí),突然關(guān)閉,空分跳車(chē)82001.5.25E1802液位低,k1850跳車(chē)以上所列故障是1999 ~ 2001年內,由于儀表原因影響公司系統生產(chǎn),作為連續性非常強的工廠(chǎng),每次停車(chē)都會(huì )造成很大的經(jīng)濟損失,氣化爐需要高壓氧氣氮氣,空分系統的空壓機、氮壓機停車(chē)都會(huì )V戶(hù)石中國煤花生生產(chǎn)。從1999~ 2001年儀表事故匯總表中可以看到, 1999THCNM H c縮機到空分系統之間的切斷閥HV8003上作為閥位狀態(tài)指示的限位開(kāi)關(guān),突然損壞,造成空分系統氣化系統、合成系統、尿素系統全部停車(chē),直接經(jīng)濟損失200多萬(wàn)元,若用增刊梁友宏:現代煤氣化與自動(dòng)化儀表177這筆錢(qián)買(mǎi)此限位開(kāi)關(guān)可以買(mǎi)--火車(chē)皮的開(kāi)關(guān),對此類(lèi)重要儀表必須定期更換。因此,一個(gè)很小的儀表部件都涉及到公司的經(jīng)濟利益,現代化煤氣化裝置效益和儀表的性能配置是密不可分的。5渭河重化工集 團公司一期裝置與二期裝置的系統配置渭河重化工集團公司由于有- -期裝置建設、調試、10年的運行經(jīng)驗,以及各種事故所換來(lái)的教訓,對二期裝置的選型,設計特別重視,尤其儀表和控制系統，充分利用有經(jīng)驗的儀表人才,從原始招標文件的編制到設計院的初步設計,儀表人員都進(jìn)行嚴密把關(guān),在系統、儀表招標過(guò)程中,工程技術(shù)人員積極參加,多項比較,使渭河集團二期開(kāi)車(chē)順利成功,沒(méi)有因為儀表原因而影響生產(chǎn)。表3-期裝置與二期裝置的系統配置Table 3 System arrangement of the first stage plant and the second stage plant一期裝置二期裝置DCS YOKOCAWACENTUM μXLCENTUM CS3000ESD日本三菱美國GEESD表決方式雙通道互備三通道表決SOE無(wú)有機組控制PLCTS3000 GE90-30控制站5操作臺136現代煤氣化裝置核心儀 表配置系統的要素現代煤氣化裝置核心儀表系統，從一般化工企業(yè)來(lái)看應從以下幾點(diǎn)考慮,使儀表系統的配置最佳,并且可以根據要素確定儀表選型檔次,從而為企業(yè)節約資金。6.1 DCS 的選型，要根據系統的大小配置性能可靠、業(yè)績(jì)優(yōu)良、備件方便的產(chǎn)品,最好留出30%的富余空間,用于系統擴展和以后技術(shù)改造,同時(shí)對各機柜內部細小部件考慮周全。6.2 ESD 的選型要根據系統聯(lián)鎖點(diǎn)的多少來(lái)確定,硬件性能、冗余冗錯性能、CPU性能、通訊性能、SOE記錄功能、熱備切換性能等都是重點(diǎn)考察項目, 并且要慎之又慎,因為它是全廠(chǎng)穩定運行的核心。中國煤化工6.3 一-次儀表CTHCNMH G技術(shù)性能已向高精度、高可靠性及更高的環(huán)境適應性方向發(fā)展,并逐步實(shí)現微型化、集成化、智能化、儀表的選型,就可根據此表的重要性來(lái)確定其配置的檔應用化工2006年第35卷增刊178次,從中可節約投資。6.4 現場(chǎng)聯(lián)鎖點(diǎn)儀表的選型-般采用3取2的表決方式,即使用三臺相同儀表或用一臺模擬儀表,兩臺開(kāi)關(guān)儀表,這一方法可更準確地反映工況的真實(shí)值,從而減少儀表傳遞數據的失真。6.5 調節閥的選型非常重要這要根據工藝介質(zhì)的情況,對閥芯進(jìn)行特殊的要求,以減少使用中的不必要麻煩。7結束語(yǔ)如今,國際油價(jià)不斷飚升,我國石油資源匱乏,煤炭資源相對豐富。發(fā)展潔凈煤技術(shù)、建設新型煤化工工業(yè)是大規模補充我國石油資源不足、保障能源安全的重要途徑，同時(shí)也是一個(gè)科技含量高、有效延伸傳統煤炭產(chǎn)業(yè)鏈，對保證我國能源安全和經(jīng)濟可持續發(fā)展具有重要的戰略意義。當前,潔凈煤主要在煤直接或者間接液化制燃料油、焦化、氣化等領(lǐng)域。在煤化工企業(yè)中,煤氣化裝置是煤化工企業(yè)的核心,因此,對于現代煤氣化裝置要采用信息化、自動(dòng)化技術(shù),即具有高性能的ESD、DCS系統,以提高運行水平及管理能力,這是增強企業(yè)競爭能力的有效手段。作者簡(jiǎn)介:梁友宏(1964- ),男,山西陽(yáng)城人,渭南集團儀表車(chē)間主任工程師。電話(huà):0913-2106658 , E-mail :Liang-youhong@ 126. com中國煤化工MYHCNMHG