氣化爐蒸汽控制保護系統

化工自動(dòng)化及儀表，2008, 35(5):91 ~92技改與創(chuàng )新Control and Instruments in Chemieal Industry氣化爐蒸汽控制保護系統賈安利(永煤集團龍字煤化工電儀廠(chǎng),河南永城4766000摘要:我公司采用殼牌煤氣化裝制,年產(chǎn)5x10't 甲醇項目,在試生產(chǎn)中,一次偶然情況,造成氣化爐超溫,氣化爐蒸汽產(chǎn)董迅速上升,因處理及時(shí),未造成重大損失?；诖朔N情況,公司決定將氣化爐的蒸汽產(chǎn)量引入氣化爐保護系統中,當蒸汽產(chǎn)量達到危險值時(shí),聲光報警通知操作工,當蒸汽產(chǎn)量達到一個(gè)極限值時(shí),引起ESD氣化爐主聯(lián)鎖動(dòng)作,迅逮停掉四個(gè)煤燒嘴.有效保護氣化爐。關(guān)鍵詞:氣化爐;蒸汽產(chǎn) 量;DCS;ESD中圖分類(lèi)號: TP273文獻標識碼: B文章編號: 100-03200805009021引官氣化室蒸汽產(chǎn)量13F10047瞬間升高,而且變化滯后我公司采用殼牌煤氣化裝置,年產(chǎn)5x10 t甲時(shí)間最短;CO2含量繼蒸汽之后突然上升;CH,含量醇工程項目于2008年3月竣工投產(chǎn),一次試車(chē)成功繼蒸汽之后緩慢下降。并產(chǎn)出合格甲醇。殼牌煤氣化工藝是由碳氫化合物氣化爐蒸汽產(chǎn)量,合成氣中CO2、CH,含量在一轉化為CO+H2的過(guò)程。流程主要經(jīng)過(guò)磨煤干燥系定程度上都能反映氣化爐內部的溫度變化,蒸汽最統煤粉加壓輸送、煤粉氣化除渣、飛灰脫除系統以靈敏,滯后時(shí)間最短。及合成氣的濕洗等工藝過(guò)程。氣化爐采用水玲壁結3氣化爐蒸汽產(chǎn) 在煤氣化生產(chǎn)中的地位分析構的反應室,有碳轉化率高、余熱回收充分的特點(diǎn)，殼牌爐主要由氣化爐和冷卻器兩大部分組成。是目前國際上自動(dòng)化程度最高、工藝最先進(jìn)的大型煤粉與氧氣和過(guò)熱蒸汽在氣化室內混合一起發(fā)生反氣化裝置。應,產(chǎn)生合成氣。氣化爐是安裝在壓力容器內的膜2開(kāi)車(chē)過(guò)程 中的基本情況式壁反應器,膜式壁內的循環(huán)水用來(lái)降低內壁的溫在開(kāi)車(chē)過(guò)程中,偶然發(fā)生氧煤比失調,氣化爐過(guò)度,同時(shí)產(chǎn)生中壓蒸汽,中壓蒸汽在汽包中被分離,氧,爐內超溫,因發(fā)現及時(shí),措施得當,未造成重大事并對產(chǎn)量進(jìn)行測量。故。殼牌的設計原理中,當氧煤比超過(guò)極限值時(shí)，氣化妒膜式壁的蒸汽產(chǎn)量顯示氣化室內的溫度和ESD安全保護系統就會(huì )啟動(dòng)緊急停車(chē),保護邏輯是渣的覆蓋率和流動(dòng)性,這些參數幾乎不可能測量,因此這樣實(shí)施的,但由于當時(shí)煤流量檢測系統出現故障,氣化爐的蒸汽產(chǎn)量可以讓操作人員洞察氣化室內的操氧煤比不真實(shí)，保護系統連鎖不能及時(shí)準確動(dòng)作。作條件,蒸氣過(guò)量預示著(zhù)氣化爐內溫度升高,膜式壁的氣化爐超溫時(shí),蒸汽產(chǎn)量13F10047、合成氣中CO2含保護渣很薄。如果爐內的溫度恒定,蒸汽產(chǎn)量上升到最量16QIC0004 .CH含量16Q[C0013的趨勢圖如圖1大期望值時(shí),預示著(zhù)有流渣發(fā)生,必須采取措施降低溫所示。度或停車(chē),以保護氣化爐的設備安全。上限12.50 (蒸CH,100.0合成器冷卻器是由同心布置的膜式壁組成,水15.00 (CO3)16Q1C0013和蒸汽在膜式壁內循環(huán)除去合成器的熱量,蒸汽在250.00 (CH.)蒸汽汽包中被分離。汽包內部被分成兩部分，氣化爐和程合成器冷卻器的慕汽產(chǎn)量分別測量,以方便控制和操作。8器[1604氣化爐蒸汽保護的改進(jìn)下限05:32.20 0.0中國煤化工時(shí)間YHCN M H G系統,以防止氣圖1氣化爐過(guò)氧超溫趨勢圉從圖1可知,在0S :32:20時(shí),氣化爐過(guò)氧超溫,收稿日期:2008 08.23(修改稿)●92.化工自動(dòng)化及儀表第35卷化爐過(guò)熱,避免由于氣化爐嚴重損壞而導致長(cháng)期停極限流量的跳車(chē)值。車(chē)和大量的維修工作。d.產(chǎn)蒸汽流量達到極限值時(shí), ESD執行快速跳(2)技術(shù)要求。車(chē)程序。a.蒸汽流量采用三臺變送器檢測,三取中的e.一旦蒸汽產(chǎn)量達到預報警,并且上升速率超DCS控制方案及ESD連鎖程序,保證蒸汽測量精度過(guò)工藝設定值時(shí), ESD執行快速跳車(chē)程序。和氧煤比控制的準確性。f.蒸汽流量跳車(chē)前的預報警設定,通知操作員b.蒸汽流量采用氣泡壓力補償運算,其壓力采及時(shí)地調整工況。用三臺壓力變送器,三取中的控制方案。(3)為達到氣化爐蒸汽保護目的，在系統中增c.氣泡上水溫度通過(guò)曲線(xiàn)系數BFW,修正蒸汽加氣化爐 蒸汽產(chǎn)量安全保護系統(如圖2所示)。氧媒比控制回路13FI0047A+[3F1C0047，13F10047B-+密度修”Ix習1314HH004713F10047C .13FY0047 .13PI0040A .X213PI0040B .「或門(mén)]13P10040C .13FY80047藁汽物最的最人板限值乘讓器]K! 1>X21↑13F Y90047蒸汽產(chǎn)址變化速率。J與門(mén)13FY0047.PVR0CP13T10040-+-[3F1C0047氧煤比控制回路轉換曲線(xiàn)現場(chǎng)一-DCS部分DCS部分←, |- +> ESD部分圖2氣化爐蒸汽安全保護系統a.圖2由現場(chǎng)、DCS、ESD三部分組成?，F場(chǎng)變g. 13FY0047. PVHTTP為蒸汽產(chǎn)量的預報警值，送器過(guò)來(lái)的信號首先進(jìn)人DCS, DCS執行信號處理13FY90047是汽包上水溫度系數修正過(guò)的預報警及邏輯運算,ESD執行氣化爐保護的緊急跳車(chē)。值,如果蒸汽產(chǎn)量13FY0047的值超過(guò)該值,并且蒸b.氣化爐蒸汽流量三臺變送器13FI0047A/B/C汽產(chǎn)量的變化速率超過(guò)設定值時(shí)(13FY0047.標準信號進(jìn)入DCS后,采用三取中算法;蒸汽壓力PVROCPFL為“1”成立) ,那么ESD保護邏輯就會(huì )觸三臺變送器13PI0040A/B/C標準信號進(jìn)入DCS后，發(fā)停車(chē),這一功能由DCS內部比較器2(X1 > X2)和采用三取中算法。三臺變送器都正常的情況下,選“AND"門(mén)電路實(shí)現。.擇三個(gè)值的中間值,一臺變送 器故障,選擇兩臺好值表1 BFW 供水溫度修正的高值,保證DCS系統取值的準確性,同時(shí)更安全實(shí)際BFW供水溫度( 13T10040)/9.BFW修正系數可靠,方便維修。< 1000.87c. 13FY0047是運算模塊,蒸汽流量的壓力密度00修正。200.91d.修正后的蒸汽流量13FY0047,-路參與蒸汽400.94氧煤比控制13FIC0047,一路參與安全保護的連鎖邏600.98輯。801.02e.氣泡的上水來(lái)自界外, 13T10040作為氣泡的1.07上水溫度,經(jīng)過(guò)函數運算,對氣化爐產(chǎn)蒸氣量的跳車(chē)101.09極限值進(jìn)行修正。修正函數參見(jiàn)表1。>210I. I3FY0047. PVHHTP為氣化爐產(chǎn)氣量的最大允許值,13FY80047是汽包上水溫度系數修正過(guò)的中國煤化工過(guò)硬接線(xiàn)的方跳車(chē)值,如果蒸汽產(chǎn)量13FY0047的值超過(guò)該值, .式以:YHCN M H G下此信號為邏ESD保護邏輯就會(huì )觸發(fā)停車(chē),這一-功能由DCS內部(下轉第96頁(yè))比較器1(X1 >X2)實(shí)現?！?6.化工自動(dòng)化及儀表第35卷裂解爐在線(xiàn)色譜儀穩定運行,可為優(yōu)化乙烯年的維修費用大約在10萬(wàn)元左右。每套乙烯裝置生產(chǎn)、提高乙烯和丙烯收率提供重要的操作參考按15臺裂解爐計算,與之相配套的有15套樣品處數據,通過(guò)技術(shù)攻關(guān)活動(dòng)實(shí)現色譜分析儀在線(xiàn)控理系統，每年可節約維修費用150萬(wàn)元左右。制運行,可為企業(yè)創(chuàng )造可觀(guān)的經(jīng)濟效益。(2)因樣品處理系統的可靠性所決定的整個(gè)分通過(guò)乙烯裂解爐在線(xiàn)色譜儀樣品預處理系析系統的穩定性所產(chǎn)生的隱形效益就更加巨大,主統的技術(shù)攻關(guān),逐步規范設計、安裝、運行、維護要表現在可靠的在線(xiàn)分析數據對裂解爐的優(yōu)化控等工作,將對確保裂解爐在線(xiàn)色譜儀系統的可靠制,穩定裂解爐運行,減少燒焦次數,提高二烯收率運行、提高分析準確性提供切實(shí)可行的技術(shù)保方面。障。(3)該技術(shù)攻關(guān)項目具有很大的推廣價(jià)值。如5.2經(jīng)濟效益和社會(huì )效益果推廣到國內的同類(lèi)裝置,必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效(1)裂解爐在線(xiàn)色譜儀樣品處理系統每套每益。(上接第92頁(yè))輯“0" ,當跳車(chē)情況發(fā)生時(shí),此信號為邏輯“1”。6改造方案的比較i. 13UZ0001為氣化爐跳車(chē)保護連鎖,一旦動(dòng)改造前，可以有兩種方案選擇: .作,導致汽化工段緊急停車(chē)。方案一:控制方案如圖2所示,現場(chǎng)信號進(jìn)入.(4)氣化爐蒸汽產(chǎn)量跳車(chē)值的BFW溫度修正。DCS,在DCS內進(jìn)行處理,并實(shí)現邏輯運算,邏輯結跳車(chē)值的BFW溫度修正,蒸汽跳車(chē)值不是固定果硬接線(xiàn)傳入ESD,執行緊急停車(chē)。優(yōu)點(diǎn)是改造方不變的,隨著(zhù)汽包給水溫度BFW發(fā)生動(dòng)態(tài)變化,以便,省時(shí)省力,缺點(diǎn)是DCS運算速度慢。保證對氣化爐保護的準確性。方案二:現場(chǎng)信號接入控制室,安裝- -人二假定BFW的供水溫度(13T10040)為170 C ,修出安全柵,一路進(jìn)入DCS,模擬控制部分在DCS正系數為“1”,圖2中1310040所對應的曲線(xiàn)函數內進(jìn)行;一路進(jìn)人ESD,邏輯運算及安全保護部為表1供水溫度相應修正系數。分在ESD實(shí)現。優(yōu)點(diǎn)是ESD動(dòng)作快,缺點(diǎn)是改造要確定氣化爐允許的最大蒸汽產(chǎn)量的實(shí)際跳車(chē)難度較大。值或實(shí)際報警值,需要利用BFW修正系數乘氣化爐我公司DCS控制周期為1B,ESD掃描周期為蒸汽產(chǎn)量跳車(chē)值以及報警值,轉化成實(shí)際的跳車(chē)值120 ms,顯然方案二動(dòng)作快,安全可靠。改造是在及報警值。原有的基礎.上進(jìn)行的,所涉及儀表在DCS已經(jīng)存5實(shí)施過(guò)程在,選擇方案一比較簡(jiǎn)便可行,省去大量盤(pán)后接改造前已有的儀表:3臺用于壓力補償的壓力線(xiàn),方便組態(tài)調試,同樣能夠達到保護氣化爐的測量?jì)x表13P10040A/B/C;1臺BFW汽包上水溫度目的。測量?jì)x表13T10040;-臺蒸汽流量變送器7建議13FE0047。因此需要安裝兩臺蒸汽流量差壓變送器為了保證氣化爐的安全運行,操作人員應該注13FI0047B/C。意以下幾個(gè)方面:變送器安裝注意事項:(1)為防止氣化爐危險操作,必須嚴密監視合(1)三臺蒸汽流量變送器的正負壓冷凝器需要成氣的CO2和CH,成份變化,尤其是氣化爐蒸汽產(chǎn)安裝在同一水平高度,保證測量精度。量必須利用蒸汽產(chǎn)量流量計(13F10047)進(jìn)行連續監(2)三臺變送器正負導壓管注滿(mǎn)水?？?。(3)三臺變送器應該具有相同的測量范圍。(2)操作人員必須嚴格監視燒嘴煤流速、煤密(4)三臺變送器導壓管做到保溫處理。度的變化，防止假信號產(chǎn)生?？刂剖倚枰瓿梢韵鹿ぷ?(3)正常情況下，氣化爐蒸汽產(chǎn)量的控制回(1)系統組態(tài)工程師完成DCS的連鎖邏輯以及路必須投用,以防過(guò)熱。- -旦蒸汽產(chǎn)量超出了極ESD緊急停車(chē)連鎖。限,安中國煤化工F，防止氣化爐(2)通過(guò)硬接線(xiàn)將跳車(chē)信號從DCS引到ESD。內件YH.CNMHG(3)投運前,嚴格進(jìn)行系統調試。包括現場(chǎng)變(4/-七化加杰幾廠(chǎng)里反土頂報警時(shí),此時(shí)操作送器設置調試,DCS和ESD調試及聯(lián)調。人員必須迅速做出調整,降低氣化爐溫度。