现代煤气化与自动化仪表

第35卷增刊应用化工Vol.352006年10月Applied Chemical IndustryOct.2006现代煤气化与自动化仪表梁友宏(渭河重化工集团公司,陕西渭南714000)摘要:论述了现代煤化工的气化技术与自动化仪表的相辅相成的关系;着重提出煤气化工艺必须具备的仪表配置及控制技术,控制核心;以陕西渭河重化工集团公司的一期、二期装置的仪表配置为实例,确定现代化的大型煤气化装置必须有相应的现代化的ESD、DCS和自动化仪表,才能使煤气化装置得到高效的运行。关键词:煤气化技术;气化炉;控制站;仪表连锁保护中图分类号:F 407. 67文献标识码: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小型煤气化与现代化大型煤气化的区别,所配仪表和控制系统的差异小型煤气化主要是指以煤为原料,生产规模小、产量低、自动化程度弱、产品单一的企业。由于它的特点,就决定企业仪表配置以简单适用、方便、快捷、价廉的仪表配置为主，多采用单回路控制系统,简摔的联销保培戒于联锁保护系中国煤化工统,一次仪表以就地机械仪表为主,智能数字MHCNM H &2制调节 阀以手动为主,自动为辅。这就确定了小型煤气化企业的控制、操作要以人的快速反应和准确的判断为核心，而人的配备档次又有限,多以廉价劳动力为主,无疑就174应用化工2006年第35卷增刊降低了企业生产的安全性。现代化大型煤气化企业,是以煤为原料,生产规模大,产量高,自动化程度高,能够连续稳定生产的企业。由于它的连续性、稳定性和安全性的特点,迫使企业必须配备性能可靠智能数字仪表,操作稳定的DCS系统,安全反应迅速的毫秒级ESD系统,经久耐用智能调节阀,因为现代化的企业以现代化的系统控制为主要手段,控制的模式,控制的方案,控制的提示,都在DCS中设计，运行的程序,控制的步序,联锁停车的步骤,阀门的安全位置动作时间,都在ESD中编程,操作人员只需按操作规程准确的去按动按钮,即可实现稳定运行。2现代化煤气化装 置对自动化仪表控制的依靠已不可分割现代化煤气化装置都是以煤为原料在气化炉内同氧气、蒸汽利用高温、高压进行复杂而又剧烈的化学反应。因此,对于气化炉中的所有反应条件都必须严格控制,所有与气化炉相关的设备、仪表、阀门、电机都必须良好运行,要按设计的要求反映炉子内外介质的温度、压力、流量、液位、成分,各控制阀门灵活、可靠、准确、到位,运转设备稳定运行,否则,就有可能引起工艺状况的紊乱,运行设备的事故,甚至会出现着火、爆炸,使机毁人亡,造成无可挽回的损失。而避免事故发生仅靠操作人员的努力是远远不够的,还要有DCS、ESD的仪表联锁保护,因为,快速的化学反应是始终在进行,人的反应总是滞后的,尤其对大型的现代化煤化工装置,仪表的重要性更加突出，运行装置实际是在运行仪表,仪表的可靠性直接影响运行装置的可靠性,所以说,现代化煤气化装置对自动化仪表控制的依靠已不可分割。3渭河重化工集 团公司一期气化炉仪表的基本配置渭河重化工集团公司一期气化炉是由日本宇部公司总体设计，采用德士古专利技术的水煤浆气化装置,即将水煤浆通过高压煤浆泵加压后,与高压氧气经过气化炉烧咀喷人炉膛,进行气化反应,生成的粗煤气在气化炉激冷室进行冷却,经过碳洗塔用水洗涤去除粗煤气中的灰渣和碳黑,进人变换工段进行变换反应,产出合格的煤气。气化装置在炉头安装11台气缸式两位快速切断阀,用于控制进人气化炉的煤浆、氧气、蒸汽、烧嘴冷却水,这些阀所有动作都有时间限制,在ESD控制下快速到位,以确保气化炉的安全。而靠人为操作是无法实现快速反应,来保证系统的安全,所以,良好的中国煤化全运行的基本保证。TYRCNMHG增刊粱友宏:现代煤气化与自动化仪表175表1气化炉仪表的基本配置Table 1 Bosic instrument arrangement of coal gasifier数量(总数)/个:带调节仪表/台流量仪表5328压力仪表33温度仪表59液位仪表17液位开关差压仪表15压力开关手操器12火焰监测器速度仪表阀位变送5合计224(数据为三台气化炉)61301-425.6948F--3.99CMPc.O.OOME:55413050网感汽发压低低报A1306201310-00+放证路的 2VTS18-L9AEN按电13102-19E13101994213015EPTA91308D1E3010-1M16-130111302262本日尚开区T1302中国煤化工YHCNMHG图1气化炉炉头阀门图Fig.1 Sketch of valve inthe hend of coal gasifier176应用化工2006年第35卷增刊L/HDDA-13002000:366庄6007820307PDIA-1309D0728077吹扫出压管线16:913/6红压收造32728C150:00%Pa91170执德机电皮高市报0140-4机造机运控价号QL40-执资机面收链乐信号PL014/A40124图2气化炉排灰 系统图Fig.2 Sketch of the coal gasifier slag collection system4渭河重化工集团公司一期装置因仪表原因而停车事件表21999 ~ 2001年仪表事故汇总Table 2 Instrument events collection in 1991 ~ 2001序号事故发生日期事故简述1999.6. 19LT8601故障,氮压机跳车1999. 8. 25空分电源开关故障,系统停车31999. 10.3HV8003限位开关故障,空分停车42000. 10. 25.氮压机入口阀限位开关故障,系统停车52000. 12. 9空压机因仪表轴振动故障,系统停车62001.1.26分子筛人口阀KJV8202开关故障,空分跳车72001.4. 12仪表处理KJV8202阀时,突然关闭,空分跳车82001.5.25E1802液位低,k1850跳车以上所列故障是1999 ~ 2001年内,由于仪表原因影响公司系统生产,作为连续性非常强的工厂,每次停车都会造成很大的经济损失,气化炉需要高压氧气氮气,空分系统的空压机、氮压机停车都会V户石中国煤花生生产。从1999~ 2001年仪表事故汇总表中可以看到, 1999THCNM H c缩机到空分系统之间的切断阀HV8003上作为阀位状态指示的限位开关,突然损坏,造成空分系统气化系统、合成系统、尿素系统全部停车,直接经济损失200多万元,若用增刊梁友宏:现代煤气化与自动化仪表177这笔钱买此限位开关可以买--火车皮的开关,对此类重要仪表必须定期更换。因此,一个很小的仪表部件都涉及到公司的经济利益,现代化煤气化装置效益和仪表的性能配置是密不可分的。5渭河重化工集 团公司一期装置与二期装置的系统配置渭河重化工集团公司由于有- -期装置建设、调试、10年的运行经验,以及各种事故所换来的教训,对二期装置的选型,设计特别重视,尤其仪表和控制系统，充分利用有经验的仪表人才,从原始招标文件的编制到设计院的初步设计,仪表人员都进行严密把关,在系统、仪表招标过程中,工程技术人员积极参加,多项比较,使渭河集团二期开车顺利成功,没有因为仪表原因而影响生产。表3-期装置与二期装置的系统配置Table 3 System arrangement of the first stage plant and the second stage plant一期装置二期装置DCS YOKOCAWACENTUM μXLCENTUM CS3000ESD日本三菱美国GEESD表决方式双通道互备三通道表决SOE无有机组控制PLCTS3000 GE90-30控制站5操作台136现代煤气化装置核心仪 表配置系统的要素现代煤气化装置核心仪表系统，从一般化工企业来看应从以下几点考虑,使仪表系统的配置最佳,并且可以根据要素确定仪表选型档次,从而为企业节约资金。6.1 DCS 的选型，要根据系统的大小配置性能可靠、业绩优良、备件方便的产品,最好留出30%的富余空间,用于系统扩展和以后技术改造,同时对各机柜内部细小部件考虑周全。6.2 ESD 的选型要根据系统联锁点的多少来确定,硬件性能、冗余冗错性能、CPU性能、通讯性能、SOE记录功能、热备切换性能等都是重点考察项目, 并且要慎之又慎,因为它是全厂稳定运行的核心。中国煤化工6.3 一-次仪表CTHCNMH G技术性能已向高精度、高可靠性及更高的环境适应性方向发展,并逐步实现微型化、集成化、智能化、仪表的选型,就可根据此表的重要性来确定其配置的档应用化工2006年第35卷增刊178次,从中可节约投资。6.4 现场联锁点仪表的选型-般采用3取2的表决方式,即使用三台相同仪表或用一台模拟仪表,两台开关仪表,这一方法可更准确地反映工况的真实值,从而减少仪表传递数据的失真。6.5 调节阀的选型非常重要这要根据工艺介质的情况,对阀芯进行特殊的要求,以减少使用中的不必要麻烦。7结束语如今,国际油价不断飚升,我国石油资源匮乏,煤炭资源相对丰富。发展洁净煤技术、建设新型煤化工工业是大规模补充我国石油资源不足、保障能源安全的重要途径，同时也是一个科技含量高、有效延伸传统煤炭产业链，对保证我国能源安全和经济可持续发展具有重要的战略意义。当前,洁净煤主要在煤直接或者间接液化制燃料油、焦化、气化等领域。在煤化工企业中,煤气化装置是煤化工企业的核心,因此,对于现代煤气化装置要采用信息化、自动化技术,即具有高性能的ESD、DCS系统,以提高运行水平及管理能力,这是增强企业竞争能力的有效手段。作者简介:梁友宏(1964- ),男,山西阳城人,渭南集团仪表车间主任工程师。电话:0913-2106658 , E-mail :Liang-youhong@ 126. com中国煤化工MYHCNMHG