多元料漿加壓氣化爐安全系統(tǒng)的應用及分析齊亞平,等多元料漿加壓氣化爐安全系統(tǒng)的應用及分析Application and Analysis of Pressurized Safety System for Multi-component Slury務五豐善健生史 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(tǒng)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(tǒng)的定義.說明了氣化爐部分聯(lián)鎖安全系統(tǒng)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(tǒng),確保了生產裝量出現問題事故時,裝置能夠進入安全狀態(tài),有效地實現了系統(tǒng)的安全開車運行停車等操作。應用案例的成功經驗，具有一定的借鑒和推廣意義。關鍵詞:氣化爐安全系統(tǒng)冗余雙電磁閥聯(lián)鎖可靠性中圈分類號: 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行淬冷降溫。經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,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(tǒng)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。整個生產操安全儀表系統(tǒng)SIS( safety inetrumented system) 也作過程具有- -定的危險性,氣化爐安全聯(lián)鎖系統(tǒng)是煤稱緊急停車系統(tǒng)( 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檢測傳感器、控制器執(zhí)行器等。sIs是在當尤為重要。.裝置本身處于危險情況,或者沒有采取有效措施,在裝置的危險性將加劇時,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程中,安全系統(tǒng)將連續(xù)監(jiān)視氣按-定比例混合,經工藝燒嘴噴入化爐內,進行氣生產過程中最重要閥門的閥位狀態(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(tǒng)發(fā)出停車信號后,系統(tǒng)的停車動作力約4.0 MPa。氣化原料中的未轉化部分和由部分灰就會自動地不受任何條件干預地一直進行到底,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動作完成并復原后,系統(tǒng)才具有再次起動的激冷室。激冷水進人位于激冷室下降管項端的激冷開車的能力。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,高組工程燒嘴冷卻水通過工藝燒嘴端部的水夾套及冷卻盤師;注要從事現場儀表應用以及自控樂魄的開發(fā)和集成。管連續(xù)循環(huán)流動,以保護處于氣化爐燃燒室高溫環(huán)境《自動化儀表》第28卷增刊2007 年9月43多元料漿加壓氣化爐安全系統(tǒng)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;嘴冷卻水入口和出口管道上各安裝- -臺氣動切斷閥，⑦激冷水流量(3選2)≤120 m'/h;通過測量燒嘴出口和入口的水流量,通過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 ;水溫高信號進人ESD。在ESD上輸人信號進行三取?燒嘴冷卻水入口溫度(3選2)≥70C;二表決邏輯后與來自DCS的事故水槽液位冷卻水壓①燒嘴冷卻水進/出口流量差壓(3選2)≤<10 m/h;力、緊急停車開關,BY-PASS開關等輸人信號條件進行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ESD輸出動作指令以控⑧燒嘴冷卻水出進口流量差低(3選2)≥10 m'/h;制相關的執(zhí)行器動作、切斷進燒嘴的冷卻水,從而保證④煤漿循環(huán)閥超時(10 e)未關;設備的安全。⑥氧氣放空閥超時( 10s)未關;3.2鎖斗順序控制系統(tǒng)⑥氧氣上游截止閥超時(80 8)未開;氣化過程排渣是間斷的,但必須按過程順序進行⑦燒嘴冷卻水緊急停車按鈕按下;控制。程序分泄壓、清洗排渣、充壓、集渣5個過程,?氣化爐緊急停車按鈕按下;由13個步驟完成。程序控制由計時器定時,并自動啟?煤漿循環(huán)閥XV1203未關閉;動程序循環(huán)運行。整個運行中,要求每個自控閥門的②煤漿切斷閥XV-1201 .XV-1202 未開等。動作必須在15s內完成,并確認閥門動作到位,否則程滿足上述條件中的任何一項,都會觸發(fā)聯(lián)鎖系統(tǒng)序認為閥門故障而自動停止程序執(zhí)行。動作,使生產裝置停在安全水平線上。鎖斗順序控制系統(tǒng)程序在DCS.上設立三位式軟.4 氧氣遙控閥的聯(lián)鎖開關?？蛇x擇“運行”、“保持”和“排渣"過程,用于手保證氣化爐的安全運行,氧氣的供給有嚴格的條動控制程序的選擇;并設復位開關,能使各個執(zhí)行器閥件限制,當按動氧 氣閥HV-1201打開(或關閉)按鈕位開關處于初始位置。每臺氣化爐有4臺鎖斗閥。后,必須同時滿足下列條件:3.3氣化裝置 緊急停車系統(tǒng)主要條件①氧氣總管壓力PT-1208/氧管線壓力PT-1209設置氣化裝置緊急停車系統(tǒng)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關閉;化工藝是多元料漿與純度很高的氧氣混合燃燒,生產③氧氣調節(jié)閥PV-1206關閉;過程中存在高溫高壓環(huán)境,開車和操作必須由安全聯(lián)④氧氣放空閥XV-1206關閉;鎖系統(tǒng)自動控制完成。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)時報警，由操作⑥氧氣管線卸壓程序不執(zhí)行;人員進行處理;當偏離值繼續(xù)增加,達高高或低低值⑦氧氣管線充壓程序不執(zhí)行;后,則觸發(fā)聯(lián)鎖停車系統(tǒng),使氣化爐甚至整個氣化裝置⑧高壓氧氣手動吹掃程序不再執(zhí)行,氧氣遙控閥按預定的程序-步步安全停車。另外,裝置的一些意HV-1201才能打開(或關閉) ,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),不能動作。置突然停車等,都會觸發(fā)聯(lián)鎖停車系統(tǒng),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。氣化裝置安全聯(lián)鎖系統(tǒng)還設有手動緊急停車按鈕或開關,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,可采用手動控制氣化裝置進行安全聯(lián)鎖動件 、執(zhí)行元件等。人們通常對于ESD系統(tǒng)的可靠性非作。氣化裝置聯(lián)鎖停車,將觸發(fā)全廠緊急停車系統(tǒng),使常重視，往往忽略檢測元件和執(zhí)行元件的可靠性,使得全廠各裝置按預定的程序安全停車。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)鎖停車系統(tǒng)停車條件主要包括以下內容:設中國煤化工儀表系統(tǒng)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(zhí)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(tǒng)計結果看提高檢測元件和執(zhí)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(tǒng)的應用及分析齊亞平,等系統(tǒng)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。這樣在電磁閥長期元件應選用高性能高質量的產品,安全水平得到認證工作中即使有一個電磁[閥發(fā)生故障也不會造成聯(lián)鎖停的產品,氣化裝置的某些重要部位檢測元件使用冗余車。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(tǒng)所有的切斷閥門都裝有運算。例如在同一條煤漿管線上安裝3臺電磁流鼌計接近式行程開關和檢測閥門動作全過程的閥位變送和1臺煤漿泵轉速變送器,其輸出的流量信號進入器,把閥位所處的位置分別傳輸到ESD和DCS。輸人ESD通過三取二表決邏輯進行判斷。DCS的信號作為確認信號參與聯(lián)鎖,確認閥門動作到②執(zhí)行元件。氣化裝置在執(zhí)行元件的設置上一位后,才能進行下一步動作;如果閥門動作不到位,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(tǒng)動作使其停車。輸人給DCS的信號能夠實時氣管線.上的執(zhí)行設備配置2臺串聯(lián)的切斷閥,其冗余指示現場各個閥門的準確位置,同時ESD采用rS- .配置就保證了聯(lián)鎖停車后氧氣完全切斷:而對于放空232C通信接口與DCS進行連接,使安全聯(lián)鎖SIS系統(tǒng)回路，如洗滌塔出口煤氣放空管執(zhí)行設備,則配置了并的信息在DCS畫面上進行顯示，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)進程。境造成電磁閥的失效,每套參與聯(lián)鎖的閥門都適當配④ESD系統(tǒng)采用三重冗余冗錯控制系統(tǒng)。置了冗余的電磁閥,以增加其可靠性。圖1是冗余電5結束語磁閥的動作原理。本文討論的多元料漿氣化裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)僅僅是整個控制系統(tǒng)中的一部分。實際上多元料漿加壓氣化裝mLo .24F置工藝生產需要的檢測點和控制點很多,而且位置分m]> 2NDC散,工藝生產對安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的要求也非常高。成功源的運行經驗告訴我們,只有深人了解實際工藝流程和操作規(guī)程、與生產實踐緊密結合,才能設計出完善可圍1冗余電磁閥的動作原理靠簡潔的SIS安全儀表系統(tǒng),滿足工藝生產的實際需Fig.1 Motion principle of redundant solenoid正常情況下，兩個電磁閥A和B均帶電,氣源送要,確保生產安全進行。至A、B后,首先經過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(tǒng)的設計[J].石油化路經過B的1~3口去導向閥,作為導向閥動作信號,工自動化,2007,(2):18 -22.動力氣源通過導向閥進入氣缸,使閥門動作。一旦A 2 趙柱德士古水煤紫加壓氣化爐安全系統(tǒng)儀表設計[J].石油電磁閥線圈損壞而不能動作時,可由B電磁閥的1-3.化工自動化2003,(6)11-13.(上接第42頁)手段。的小型化,只有低功耗產品才能實現密集安裝。目前當前各種總線的通信協(xié)議應用8益廣泛和成熟。國內的主流產品厚度-般都在20~30 mm之間,國外許多通信協(xié)議已經成為標準并被大規(guī)模地使用。各種最新產品的厚度為6.2 mm?？偩€通信協(xié)議有各自的特點,根據成本和主系統(tǒng)的情況而定,例如Modbus、PFB、Lon等;其中Modbus因為協(xié)議開放所以是比較理想的選擇。隨著單片機技術的發(fā)展和成本的下降，智能式隔離器和安全柵通過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(tǒng)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(guī)范還沒有達成通信功能的顯著優(yōu)點。增加了數據通信功能的隔離統(tǒng)-CHCNM HC大規(guī)模推廣 ,但通.器可以作為信號采集系統(tǒng)的補充,為現場數據的集過嘗試和經驗積累來滿足將來的需求是值得思考中記錄、監(jiān)控、處理提供-一個附加通道和一種冗余的?！蹲詣踊瘍x表>第28鲞增刊2007 年9月45