化工自動化及儀表，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(tǒng)賈安利(永煤集團龍字煤化工電儀廠,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,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(tǒng)中,當蒸汽產(chǎn)量達到危險值時,聲光報警通知操作工,當蒸汽產(chǎn)量達到一個極限值時,引起ESD氣化爐主聯(lián)鎖動作,迅逮停掉四個煤燒嘴.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(zhuǎn)化為CO+H2的過程。流程主要經(jīng)過磨煤干燥系定程度上都能反映氣化爐內(nèi)部的溫度變化,蒸汽最統(tǒng)煤粉加壓輸送、煤粉氣化除渣、飛灰脫除系統(tǒng)以靈敏,滯后時間最短。及合成氣的濕洗等工藝過程。氣化爐采用水玲壁結(jié)3氣化爐蒸汽產(chǎn) 在煤氣化生產(chǎn)中的地位分析構(gòu)的反應(yīng)室,有碳轉(zhuǎn)化率高、余熱回收充分的特點，殼牌爐主要由氣化爐和冷卻器兩大部分組成。是目前國際上自動化程度最高、工藝最先進的大型煤粉與氧氣和過熱蒸汽在氣化室內(nèi)混合一起發(fā)生反氣化裝置。應(yīng),產(chǎn)生合成氣。氣化爐是安裝在壓力容器內(nèi)的膜2開車過程 中的基本情況式壁反應(yīng)器,膜式壁內(nèi)的循環(huán)水用來降低內(nèi)壁的溫在開車過程中,偶然發(fā)生氧煤比失調(diào),氣化爐過度,同時產(chǎn)生中壓蒸汽,中壓蒸汽在汽包中被分離,氧,爐內(nèi)超溫,因發(fā)現(xiàn)及時,措施得當,未造成重大事并對產(chǎn)量進行測量。故。殼牌的設(shè)計原理中,當氧煤比超過極限值時，氣化妒膜式壁的蒸汽產(chǎn)量顯示氣化室內(nèi)的溫度和ESD安全保護系統(tǒng)就會啟動緊急停車,保護邏輯是渣的覆蓋率和流動性,這些參數(shù)幾乎不可能測量,因此這樣實施的,但由于當時煤流量檢測系統(tǒng)出現(xiàn)故障,氣化爐的蒸汽產(chǎn)量可以讓操作人員洞察氣化室內(nèi)的操氧煤比不真實，保護系統(tǒng)連鎖不能及時準確動作。作條件,蒸氣過量預(yù)示著氣化爐內(nèi)溫度升高,膜式壁的氣化爐超溫時,蒸汽產(chǎn)量13F10047、合成氣中CO2含保護渣很薄。如果爐內(nèi)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,預(yù)示著有流渣發(fā)生,必須采取措施降低溫所示。度或停車,以保護氣化爐的設(shè)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(nèi)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(nèi)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下限05:32.20 0.0中國煤化工時間YHCN M H G系統(tǒng),以防止氣圖1氣化爐過氧超溫趨勢圉從圖1可知,在0S :32:20時,氣化爐過氧超溫,收稿日期:2008 08.23(修改稿)●92.化工自動化及儀表第35卷化爐過熱,避免由于氣化爐嚴重損壞而導(dǎo)致長期停極限流量的跳車值。車和大量的維修工作。d.產(chǎn)蒸汽流量達到極限值時, ESD執(zhí)行快速跳(2)技術(shù)要求。車程序。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(yù)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工藝設(shè)定值時, ESD執(zhí)行快速跳車程序。和氧煤比控制的準確性。f.蒸汽流量跳車前的預(yù)報警設(shè)定,通知操作員b.蒸汽流量采用氣泡壓力補償運算,其壓力采及時地調(diào)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(tǒng)中增c.氣泡上水溫度通過曲線系數(shù)BFW,修正蒸汽加氣化爐 蒸汽產(chǎn)量安全保護系統(tǒng)(如圖2所示)。氧媒比控制回路13FI0047A+[3F1C0047，13F10047B-+密度修”Ix習(xí)1314HH004713F10047C .13FY0047 .13PI0040A .X213PI0040B .「或門]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13FY0047.PVR0CP13T10040-+-[3F1C0047氧煤比控制回路轉(zhuǎn)換曲線現(xiàn)場一-DCS部分DCS部分←, |- +> ESD部分圖2氣化爐蒸汽安全保護系統(tǒng)a.圖2由現(xiàn)場、DCS、ESD三部分組成?，F(xiàn)場變g. 13FY0047. PVHTTP為蒸汽產(chǎn)量的預(yù)報警值，送器過來的信號首先進人DCS, DCS執(zhí)行信號處理13FY90047是汽包上水溫度系數(shù)修正過的預(yù)報警及邏輯運算,ESD執(zhí)行氣化爐保護的緊急跳車。值,如果蒸汽產(chǎn)量13FY0047的值超過該值,并且蒸b.氣化爐蒸汽流量三臺變送器13FI0047A/B/C汽產(chǎn)量的變化速率超過設(shè)定值時(13FY0047.標準信號進入DCS后,采用三取中算法;蒸汽壓力PVROCPFL為“1”成立) ,那么ESD保護邏輯就會觸三臺變送器13PI0040A/B/C標準信號進入DCS后，發(fā)停車,這一功能由DCS內(nèi)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"門電路實現(xiàn)。.擇三個值的中間值,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(tǒng)取值的準確性,同時更安全實際BFW供水溫度( 13T10040)/9.BFW修正系數(shù)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.氣泡的上水來自界外, 13T10040作為氣泡的1.07上水溫度,經(jīng)過函數(shù)運算,對氣化爐產(chǎn)蒸氣量的跳車101.09極限值進行修正。修正函數(shù)參見表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(shù)修正過的中國煤化工過硬接線的方跳車值,如果蒸汽產(chǎn)量13FY0047的值超過該值, .式以:YHCN M H G下此信號為邏ESD保護邏輯就會觸發(fā)停車,這一-功能由DCS內(nèi)部(下轉(zhuǎn)第96頁)比較器1(X1 >X2)實現(xiàn)?！?6.化工自動化及儀表第35卷裂解爐在線色譜儀穩(wěn)定運行,可為優(yōu)化乙烯年的維修費用大約在10萬元左右。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(shù)據(jù),通過技術(shù)攻關(guān)活動實現(xiàn)色譜分析儀在線控理系統(tǒng)，每年可節(jié)約維修費用150萬元左右。制運行,可為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。(2)因樣品處理系統(tǒng)的可靠性所決定的整個分通過乙烯裂解爐在線色譜儀樣品預(yù)處理系析系統(tǒng)的穩(wěn)定性所產(chǎn)生的隱形效益就更加巨大,主統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān),逐步規(guī)范設(shè)計、安裝、運行、維護要表現(xiàn)在可靠的在線分析數(shù)據(jù)對裂解爐的優(yōu)化控等工作,將對確保裂解爐在線色譜儀系統(tǒng)的可靠制,穩(wěn)定裂解爐運行,減少燒焦次數(shù),提高二烯收率運行、提高分析準確性提供切實可行的技術(shù)保方面。障。(3)該技術(shù)攻關(guān)項目具有很大的推廣價值。如5.2經(jīng)濟效益和社會效益果推廣到國內(nèi)的同類裝置,必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效(1)裂解爐在線色譜儀樣品處理系統(tǒng)每套每益。(上接第92頁)輯“0" ,當跳車情況發(fā)生時,此信號為邏輯“1”。6改造方案的比較i. 13UZ0001為氣化爐跳車保護連鎖,一旦動改造前，可以有兩種方案選擇: .作,導(dǎo)致汽化工段緊急停車。方案一:控制方案如圖2所示,現(xiàn)場信號進入.(4)氣化爐蒸汽產(chǎn)量跳車值的BFW溫度修正。DCS,在DCS內(nèi)進行處理,并實現(xiàn)邏輯運算,邏輯結(jié)跳車值的BFW溫度修正,蒸汽跳車值不是固定果硬接線傳入ESD,執(zhí)行緊急停車。優(yōu)點是改造方不變的,隨著汽包給水溫度BFW發(fā)生動態(tài)變化,以便,省時省力,缺點是DCS運算速度慢。保證對氣化爐保護的準確性。方案二:現(xiàn)場信號接入控制室,安裝- -人二假定BFW的供水溫度(13T10040)為170 C ,修出安全柵,一路進入DCS,模擬控制部分在DCS正系數(shù)為“1”,圖2中1310040所對應(yīng)的曲線函數(shù)內(nèi)進行;一路進人ESD,邏輯運算及安全保護部為表1供水溫度相應(yīng)修正系數(shù)。分在ESD實現(xiàn)。優(yōu)點是ESD動作快,缺點是改造要確定氣化爐允許的最大蒸汽產(chǎn)量的實際跳車難度較大。值或?qū)嶋H報警值,需要利用BFW修正系數(shù)乘氣化爐我公司DCS控制周期為1B,ESD掃描周期為蒸汽產(chǎn)量跳車值以及報警值,轉(zhuǎn)化成實際的跳車值120 ms,顯然方案二動作快,安全可靠。改造是在及報警值。原有的基礎(chǔ).上進行的,所涉及儀表在DCS已經(jīng)存5實施過程在,選擇方案一比較簡便可行,省去大量盤后接改造前已有的儀表:3臺用于壓力補償?shù)膲毫€,方便組態(tài)調(diào)試,同樣能夠達到保護氣化爐的測量儀表13P10040A/B/C;1臺BFW汽包上水溫度目的。測量儀表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(yīng)該注13FI0047B/C。意以下幾個方面: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(jiān)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)進行連續(xù)監(jiān)(2)三臺變送器正負導(dǎo)壓管注滿水。空。(3)三臺變送器應(yīng)該具有相同的測量范圍。(2)操作人員必須嚴格監(jiān)視燒嘴煤流速、煤密(4)三臺變送器導(dǎo)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(tǒng)組態(tài)工程師完成DCS的連鎖邏輯以及路必須投用,以防過熱。- -旦蒸汽產(chǎn)量超出了極ESD緊急停車連鎖。限,安中國煤化工F，防止氣化爐(2)通過硬接線將跳車信號從DCS引到ESD。內(nèi)件YH.CNMHG(3)投運前,嚴格進行系統(tǒng)調(diào)試。包括現(xiàn)場變(4/-七化加杰幾廠里反土頂報警時,此時操作送器設(shè)置調(diào)試,DCS和ESD調(diào)試及聯(lián)調(diào)。人員必須迅速做出調(diào)整,降低氣化爐溫度。