第35卷增刊應(yīng)用化工Vol.352006年10月Applied Chemical IndustryOct.2006現(xiàn)代煤氣化與自動化儀表梁友宏(渭河重化工集團(tuán)公司,陜西渭南714000)摘要:論述了現(xiàn)代煤化工的氣化技術(shù)與自動化儀表的相輔相成的關(guān)系;著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(tuán)公司的一期、二期裝置的儀表配置為實(shí)例,確定現(xiàn)代化的大型煤氣化裝置必須有相應(yīng)的現(xiàn)代化的ESD、DCS和自動化儀表,才能使煤氣化裝置得到高效的運(yùn)行。關(guān)鍵詞:煤氣化技術(shù);氣化爐;控制站;儀表連鎖保護(hù)中圖分類號:F 407. 67文獻(xiàn)標(biāo)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(xiàn)代化大型煤氣化的區(qū)別,所配儀表和控制系統(tǒng)的差異小型煤氣化主要是指以煤為原料,生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)量低、自動化程度弱、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(tǒng),簡摔的聯(lián)銷保培戒于聯(lián)鎖保護(hù)系中國煤化工統(tǒng),一次儀表以就地機(jī)械儀表為主,智能數(shù)字MHCNM H &2制調(diào)節(jié) 閥以手動為主,自動為輔。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(yīng)和準(zhǔn)確的判斷為核心，而人的配備檔次又有限,多以廉價(jià)勞動力為主,無疑就174應(yīng)用化工2006年第35卷增刊降低了企業(yè)生產(chǎn)的安全性。現(xiàn)代化大型煤氣化企業(yè),是以煤為原料,生產(chǎn)規(guī)模大,產(chǎn)量高,自動化程度高,能夠連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的企業(yè)。由于它的連續(xù)性、穩(wěn)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(shù)字儀表,操作穩(wěn)定的DCS系統(tǒng),安全反應(yīng)迅速的毫秒級ESD系統(tǒng),經(jīng)久耐用智能調(diào)節(jié)閥,因?yàn)楝F(xiàn)代化的企業(yè)以現(xiàn)代化的系統(tǒng)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(shè)計(jì)，運(yùn)行的程序,控制的步序,聯(lián)鎖停車的步驟,閥門的安全位置動作時(shí)間,都在ESD中編程,操作人員只需按操作規(guī)程準(zhǔn)確的去按動按鈕,即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。2現(xiàn)代化煤氣化裝 置對自動化儀表控制的依靠已不可分割現(xiàn)代化煤氣化裝置都是以煤為原料在氣化爐內(nèi)同氧氣、蒸汽利用高溫、高壓進(jìn)行復(fù)雜而又劇烈的化學(xué)反應(yīng)。因此,對于氣化爐中的所有反應(yīng)條件都必須嚴(yán)格控制,所有與氣化爐相關(guān)的設(shè)備、儀表、閥門、電機(jī)都必須良好運(yùn)行,要按設(shè)計(jì)的要求反映爐子內(nèi)外介質(zhì)的溫度、壓力、流量、液位、成分,各控制閥門靈活、可靠、準(zhǔn)確、到位,運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行,否則,就有可能引起工藝狀況的紊亂,運(yùn)行設(shè)備的事故,甚至?xí)霈F(xiàn)著火、爆炸,使機(jī)毀人亡,造成無可挽回的損失。而避免事故發(fā)生僅靠操作人員的努力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還要有DCS、ESD的儀表聯(lián)鎖保護(hù),因?yàn)?快速的化學(xué)反應(yīng)是始終在進(jìn)行,人的反應(yīng)總是滯后的,尤其對大型的現(xiàn)代化煤化工裝置,儀表的重要性更加突出，運(yùn)行裝置實(shí)際是在運(yùn)行儀表,儀表的可靠性直接影響運(yùn)行裝置的可靠性,所以說,現(xiàn)代化煤氣化裝置對自動化儀表控制的依靠已不可分割。3渭河重化工集 團(tuán)公司一期氣化爐儀表的基本配置渭河重化工集團(tuán)公司一期氣化爐是由日本宇部公司總體設(shè)計(jì)，采用德士古專利技術(shù)的水煤漿氣化裝置,即將水煤漿通過高壓煤漿泵加壓后,與高壓氧氣經(jīng)過氣化爐燒咀噴人爐膛,進(jìn)行氣化反應(yīng),生成的粗煤氣在氣化爐激冷室進(jìn)行冷卻,經(jīng)過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(yīng),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。而靠人為操作是無法實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng),來保證系統(tǒng)的安全,所以,良好的中國煤化全運(yùn)行的基本保證。TYRCNMHG增刊粱友宏:現(xiàn)代煤氣化與自動化儀表175表1氣化爐儀表的基本配置Table 1 Bosic instrument arrangement of coal gasifier數(shù)量(總數(shù))/個(gè):帶調(diào)節(jié)儀表/臺流量儀表5328壓力儀表33溫度儀表59液位儀表17液位開關(guān)差壓儀表15壓力開關(guān)手操器12火焰監(jiān)測器速度儀表閥位變送5合計(jì)224(數(shù)據(jù)為三臺氣化爐)61301-425.6948F--3.99CMPc.O.OOME:55413050網(wǎng)感汽發(fā)壓低低報(bào)A1306201310-00+放證路的 2VTS18-L9AEN按電13102-19E13101994213015EPTA91308D1E3010-1M16-130111302262本日尚開區(qū)T1302中國煤化工YHCNMHG圖1氣化爐爐頭閥門圖Fig.1 Sketch of valve inthe hend of coal gasifier176應(yīng)用化工2006年第35卷增刊L/HDDA-13002000:366莊6007820307PDIA-1309D0728077吹掃出壓管線16:913/6紅壓收造32728C150:00%Pa91170執(zhí)德機(jī)電皮高市報(bào)0140-4機(jī)造機(jī)運(yùn)控價(jià)號QL40-執(zhí)資機(jī)面收鏈樂信號PL014/A40124圖2氣化爐排灰 系統(tǒng)圖Fig.2 Sketch of the coal gasifier slag collection system4渭河重化工集團(tuán)公司一期裝置因儀表原因而停車事件表21999 ~ 2001年儀表事故匯總Table 2 Instrument events collection in 1991 ~ 2001序號事故發(fā)生日期事故簡述1999.6. 19LT8601故障,氮壓機(jī)跳車1999. 8. 25空分電源開關(guān)故障,系統(tǒng)停車31999. 10.3HV8003限位開關(guān)故障,空分停車42000. 10. 25.氮壓機(jī)入口閥限位開關(guān)故障,系統(tǒng)停車52000. 12. 9空壓機(jī)因儀表軸振動故障,系統(tǒng)停車62001.1.26分子篩人口閥KJV8202開關(guān)故障,空分跳車72001.4. 12儀表處理KJV8202閥時(shí),突然關(guān)閉,空分跳車82001.5.25E1802液位低,k1850跳車以上所列故障是1999 ~ 2001年內(nèi),由于儀表原因影響公司系統(tǒng)生產(chǎn),作為連續(xù)性非常強(qiáng)的工廠,每次停車都會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,氣化爐需要高壓氧氣氮?dú)?空分系統(tǒng)的空壓機(jī)、氮壓機(jī)停車都會V戶石中國煤花生生產(chǎn)。從1999~ 2001年儀表事故匯總表中可以看到, 1999THCNM H c縮機(jī)到空分系統(tǒng)之間的切斷閥HV8003上作為閥位狀態(tài)指示的限位開關(guān),突然損壞,造成空分系統(tǒng)氣化系統(tǒng)、合成系統(tǒng)、尿素系統(tǒng)全部停車,直接經(jīng)濟(jì)損失200多萬元,若用增刊梁友宏:現(xiàn)代煤氣化與自動化儀表177這筆錢買此限位開關(guān)可以買--火車皮的開關(guān),對此類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(jì)利益,現(xiàn)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(tuán)公司一期裝置與二期裝置的系統(tǒng)配置渭河重化工集團(tuán)公司由于有- -期裝置建設(shè)、調(diào)試、10年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),以及各種事故所換來的教訓(xùn),對二期裝置的選型,設(shè)計(jì)特別重視,尤其儀表和控制系統(tǒng)，充分利用有經(jīng)驗(yàn)的儀表人才,從原始招標(biāo)文件的編制到設(shè)計(jì)院的初步設(shè)計(jì),儀表人員都進(jìn)行嚴(yán)密把關(guān),在系統(tǒng)、儀表招標(biāo)過程中,工程技術(shù)人員積極參加,多項(xiàng)比較,使渭河集團(tuán)二期開車順利成功,沒有因?yàn)閮x表原因而影響生產(chǎn)。表3-期裝置與二期裝置的系統(tǒng)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無有機(jī)組控制PLCTS3000 GE90-30控制站5操作臺136現(xiàn)代煤氣化裝置核心儀 表配置系統(tǒng)的要素現(xiàn)代煤氣化裝置核心儀表系統(tǒng)，從一般化工企業(yè)來看應(yīng)從以下幾點(diǎn)考慮,使儀表系統(tǒng)的配置最佳,并且可以根據(jù)要素確定儀表選型檔次,從而為企業(yè)節(jié)約資金。6.1 DCS 的選型，要根據(jù)系統(tǒng)的大小配置性能可靠、業(yè)績優(yōu)良、備件方便的產(chǎn)品,最好留出30%的富余空間,用于系統(tǒng)擴(kuò)展和以后技術(shù)改造,同時(shí)對各機(jī)柜內(nèi)部細(xì)小部件考慮周全。6.2 ESD 的選型要根據(jù)系統(tǒng)聯(lián)鎖點(diǎn)的多少來確定,硬件性能、冗余冗錯(cuò)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(xiàng)目, 并且要慎之又慎,因?yàn)樗侨珡S穩(wěn)定運(yùn)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(yīng)性方向發(fā)展,并逐步實(shí)現(xiàn)微型化、集成化、智能化、儀表的選型,就可根據(jù)此表的重要性來確定其配置的檔應(yīng)用化工2006年第35卷增刊178次,從中可節(jié)約投資。6.4 現(xiàn)場聯(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,兩臺開關(guān)儀表,這一方法可更準(zhǔn)確地反映工況的真實(shí)值,從而減少儀表傳遞數(shù)據(jù)的失真。6.5 調(diào)節(jié)閥的選型非常重要這要根據(jù)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(jié)束語如今,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?jié)崈裘杭夹g(shù)、建設(shè)新型煤化工工業(yè)是大規(guī)模補(bǔ)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(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)鏈，對保證我國能源安全和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。當(dāng)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(xiàn)代煤氣化裝置要采用信息化、自動化技術(shù),即具有高性能的ESD、DCS系統(tǒng),以提高運(yùn)行水平及管理能力,這是增強(qiáng)企業(yè)競爭能力的有效手段。作者簡介:梁友宏(1964- ),男,山西陽城人,渭南集團(tuán)儀表車間主任工程師。電話:0913-2106658 , E-mail :Liang-youhong@ 126. com中國煤化工MYHCNMHG