紧急停车系统（ESD）在清华气化炉中的应用

June 2013化肥设计第51卷第3期●40.Chemical Fertilizer Design2013年6月紧急停车系统(ESD)在清华气化炉中的应用王伟东(大唐国际化工技术研究院有限公司,北京100070)摘要: ESD简称为紧急停车系统,适用于高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置的安全保护系统。大唐呼伦贝.尔化肥有限公司合成氨装置清华气化炉采用了康吉森公司的TRICON ESD系统。介绍了清华气化炉的工艺特点;简述了气化炉ESD系统的硬件构成和软件构成，阐明了工艺条件下紧急停车系统的联锁逻辑和操作要求。应用效果表明,采用ESD系统的2套清华炉实现了安全联锁的要求,保障了气化炉的安全稳定运行。关键词:清华气化炉;紧急停车系统( ESD);联锁doi :10.3969/j. issn. 1004 - 8901.2013. 03.011中图分类号: TQ545文献标识码:B文章编号:1004 - 8901(2013)03 -0040 -03Application of Emergency Shut down( ESD) System in Qinghua GasifierWANG Wei-dong( Datang International Chemical Engineering Technology Research Institute Company Ltd. ，Beijing 100070 China)A bstract : ESD was refered as emergency shut down system; it was suitable to security guard system for continuously operating plant of high tempera-ture, high pressure, easy combustion and easy explosion etc. The Triconex Company' s TRICON ESD system was used in Qinghua gasifer of synthetic am-monia plant in Datang Hulunbeier Chemical Fertilizer Company Lid. Author has introduced the process features of Qinghua gasifier ; has briefly describedthe hardware/ software constituents of ESD system of gasifier; has explained the interlock logic and operation requirement for ESD system under processcondition. Application efet indicates that the requirement of safety interloek is realized in the 2 sets of Qinghua gasifiers in which ESD system is adopted，safe and stable operation is secured for gasifier.Key words: Qinghua gasifer; emergency shut down system ; interlockdoi:10. 3969/j. issn. 1004 - 8901.2013. 03.011气洗涤系统,烧嘴冷却水系统，锁斗系统和黑水处1清华炉的工艺特 点理系统等组成。大唐化肥公司清华炉煤气化工艺的原料是粉2紧急停车系统( ESD)的功能煤浆,选用了国内水煤浆加压气化技术、年产18万t合成氨定型设计,其规模按2套清华气化炉，每套大唐化肥公司的控制器采用康吉森公司的基炉投水煤浆量49.7 tV/h设计,并在设计上留有余于TRICON三重模件冗余(TMR)结构的冗余容错地。水煤浆加压气化生产以CO+H2为主的粗煤式控制系统,该系统经过TUVAK6级认证,满足气,设计能力为每台气化炉投水煤浆量49.7Vh,粗SIL 3安全等级要求。TRICON ESD是美国Triconex公司开发的一种煤气中有效气量(氢气、一氧化碳)为55 000 m'/h,以微处理器为核心，由高可靠性硬件组成,具有高最大可达到66 000 m/h。用高压氮气或加压CO2速处理能由邵+的杭制也能以及方便、灵活的组输送人气化炉,对煤种的适用范围宽,能够以当地中国煤化工煤种为原料,而且碳转化率达95% ~98%。装置共态YHCNMHG制系统。其最显著的特点足仪入大巩廿相刃比( Hardware Implemented有2套煤浆制备2套气化炉系统.2套气体洗涤系Fault Tolerance - HIFT) 和三重化模块冗余结构统和2套灰水处理系统,单套能力可生产有效气(Triple Modular Redundancy - TMR)。38 500 m /h,最低不低于33 000 m'/h。作者简介:王伟东(1965年-),男,黑龙江青冈人,高级工程师,硕工艺流程主要由制浆系统,气化炉系统,粗煤.士,从事化工仪表现场维护管理等工作。第3期王伟东紧急停车 系统( ESD)在清华气化炉中的应用●41.由于ESD的每个支路之间是完全隔离的,任何1印机输出或转换为SOE. LOG 文件存人操作站的条支路出现故障都不会影响到其他2个支路的工作，硬盘中。拆卸和更换失效支路内的失效模件都可以在在线状3.2 软件配置态下进行,而不必中断系统运行。这样的硬件结构保组态软件是Triconex 公司基于Windows 的证了TRICON ESD具有出色的可靠性和安全性。TriStation 1131,该软件 装在工程师站中，用户可以利用其进行系统硬件配置、定义输人/输出点，还可3气化炉 ESD系统的构成以通过调用各种功能模块进行控制程序组态。用3.1 硬件构成户的组态程序经过编译后再下装到TRICON控制器大唐化肥公司的2台清华气化炉,每台使用1的主处理器中执行。完成渣水锁斗顺控、气化炉开套TRICON ESD系统，每套ESD系统由主机、工程停车步骤、气化炉联锁逻辑、旁路及假信号操作等师站/操作站辅助操作面板以及SOE打印机组成，实际联锁功能。该软件还具有硬件运行状态监视2套系统互相独立,互不影响。系统结构见图1。和仿真功能,可以用来做系统硬件的故障诊断、在线维护以及控制程序的调试和模拟试验。硬线连接辅助操作面板监控软件采用美国Inellution 公司开发的交互式工控软件INTOUCH9.0,是一个全面支持各种控制方案的组态软件平台。具有全中文显示，界面友输入信号来自现场ESD主机以太网通讯,工程师战、(操作员站)好,易操作的特点。软件操作画面的设计采用主菜单的形式，在每幅画面下通过按钮进行切换,画面主要有主菜单画面、工艺流程画面、总貌画面、报表SOE打印机输出信号去现场画面、报警画面、历史趋势、组画面等。根据监测、观察和维护的需要,在每个画面中都设置了按钮,图1系统结构ESD主机即TRICON控制器，包括主处理器卡、通过鼠标点击可进入相应画面,主菜单画面中汇总输人输出卡、电源卡、通讯卡等。所有卡件安装在了各个画面的按钮,操作人员根据维护系统的实际主机架中,并和电源单元、辅助仪表及接线端子排需要可进人各个画面进行监护和操作。对关键参数的修改,采用分级授权制,如果操作人员的访问集成安装于机柜中。工程师站(操作站)选用DELL公司的工业PC级别不够，系统拒绝执行。机,机内装有系统组态软件和监控软件，兼具仪表工艺条件下的紧急停车系统工程组态维护和生产过程监控功能。由2台操作站及1台工程师站电脑组成,其中每1台操作站均气化炉的仪表公共测量点在每台炉子ESD监控可以监控另外1台气化炉画面,而不会因1台操作画面给予显示,重要测量点通过安全栅将信号分至站的故障导致无法监控气化炉ESD画面。工程师DCS通道,在DCS上显示,供工艺人员监控。同时通站用于维护整个控制系统可以实现2套系统的组过硬件接线实现ESD与DCS的通讯,方便操作。态和所有上位联锁复位、打旁路及假信号等操作。按照工艺要求,在紧急停车时,要完成以下动作。操作站及工程师站硬件上通过2台交换机和2个通(1)立即停人高压系统物料,关闭进料阀和出信模块实现和控制器之间的通信,通讯也是完全冗料阀。按规定冲洗各物料管线。余,安全可靠。(2)迅速关闭高、低调温水的冷却水阀。辅助操作面板用于工艺操作及状态指示，上面(3)尽量不要就地排放工艺介质,防止污染事故。装有连锁信号的投用/切除转换开关,手动操作按(4)应避免高压物料在不受控制的情况下进钮以及信号状态指示灯,其与ESD主机之间通过硬人低压设备因此要讯谏将各压力等级的系统进行线连接实现信号传输。隔中国煤化工SOE(SequenceofEvent)即时间顺序记录功I YHCNMH G。能,系统内置的SOE功能以毫秒级的速率采集和气化炉的紧急停车联锁逻辑见图2。为了满足记录发生的事件,系统最多可记录20 000条事件,工艺要求,当逻辑图中任意-项条件达到规定指可以方便地记录故障报警,捕捉第-一报警信息,为标，即紧急停车,联锁停车后,将完成以下动作,确.事故分析提供第一手详实的信息,SOE记录由打保气化炉的安全。●42.化肥设计2013年第51卷停车按钮1(1)氧气切断阀XV02005A、XV02006A关闭。SOE停车按钮2(2)煤浆切断阀XV02002A、XV02003A延时1 s氧煤比联锁fdYMBC SOE]- -关闭。全厂电源Power(3)氧气流量调节FV02007A阀失电关闭。煤浆流量F-02001 F20002 F200003 3选2C SOE(4)中心氧气流量阀HV02021A保持原来阀位| 激冷室液位L-02002 L-20003 L20004 3选2SOE .开度,二次给氧流量HV02070A1A2阀保持原来阀氧气流量L02007-1 L-02007-2 L-02007-3 3选2位开度。仪表空气压力P-02047(5)合成气出口阀HV02004A失电关闭。复位前停车自锁SOE-1-A(6)高压氮程控吹扫运行。超时停车SOE-1-B气(7)氧气管线氮吹阀XV02020A打开,吹除氧XV-02020故障XXN~-02020厂 SOE化管道25s后关闭。激冷室温度T -02011-1 T-02011-2 T-02011-3 3选2AND I联(8)延时7s,煤浆管线氮吹阀XV0200A打主烧嘴出水流量F-02019停开,吹除煤浆管道10s后关闭。车| 主烧嘴进口压力P-02014 3选2C SoEH(9)延时30 s氧气管线阀间氮保护阀XV02021A主烧嘴出口温度T-02020打开。二次烧嘴A进水流量F-02075-1二次烧嘴A进水压力P-02016-1 3选2二次烧嘴A出水温度T-02023-15结语| 二次烧嘴B进水流量F-02075-2经过反复调试，目前已实现了气化炉的所有安二次烧嘴B进水压力P-02016-2 3选2[ SOE二次烧嘴B出水温度T-02023-2全联锁要求。系统运行稳定,2套气化炉已运行半煤浆与气化炉压差PDXT-02016-1年时间，均未出现任何系统故障而导致的停车问煤浆泵信号MPYL-02001-1题。由于工况原因,已发生多起紧急停车事件,但开车正常后阀门故障VA从未发生联锁误动事故,证明这2套ESD系统是可正常后阀门状态联锁fAUTO-A-BYPASS-FM靠的,对气化炉的安全稳定运行提供了可靠的保障。图2联锁逻辑收稿日期: 2012-01-21(上接第39页)压温或加大流速,以增加炉内热量的带出。3变换炉接气总结(4)变换炉提压时机选择。应在变换炉热点温通过变换炉接气过程中暴露的问题，结合变换度因接气造成温升最高,但有下降或有明显暂缓上工艺流程的特点,以及以往在其他装置的操作经升势头时,变换炉内压力应逐渐提压至正常操作压力。验,此套变换系统的接气应完善以下操作。(1)正常设计要求一变炉接气温度是210 C,(5)一变炉2层喷水时机的选择。应在1层温但因一变炉入口阀内漏,所以可根据- - 变炉催化剂度下降,2层第6点的热点温度有上升势头时加水温升情况，在--变炉温度达到170°C左右时进行接喷水,当然也可提前少量加入进行预防,但是对于气,因此采用带压接气要比常压接气好些,可以防最终喷水量的控制应根据催化剂温升情况来决定，因时而定,不能一概而论。止水煤气过早地向变换炉内泄漏。(2)一变炉前接煤气暖管前,一变炉1层温度总之,钴钼系催化剂升温硫化后的第1次接气应控制在230 C左右，防止温度过高。若变换炉采--般存在超温的危险,因此,具体操作方法应结合设i中国煤化工-般设计院在确定工艺用带压接气,在一-变炉接气时,一变炉因人口阀内路纱CNMHG要使用时机得当就会漏温度也只会达到240 C左右，所以可在接气最初缓冲超温问题。达到防止超温的理想接气状态。(3)变换接气时,变换人口阀瞬间全开，用出口参考文献:[1]吕洪浩.钻钼系耐硫宽温变换催化剂使用过程注意事项[J].化放空维持接气前变换炉内压力不变。在一-层催化剂肥设计,2008 ,46(3):41 -44.出现温度上升过快时,可接人加压氮气或蒸汽,进行收稿日期: 2012-11-30.