气化炉蒸汽控制保护系统

化工自动化及仪表，2008, 35(5):91 ~92技改与创新Control and Instruments in Chemieal Industry气化炉蒸汽控制保护系统贾安利(永煤集团龙字煤化工电仪厂,河南永城4766000摘要:我公司采用壳牌煤气化装制,年产5x10't 甲醇项目,在试生产中,一次偶然情况,造成气化炉超温,气化炉蒸汽产董迅速上升,因处理及时,未造成重大损失。基于此种情况,公司决定将气化炉的蒸汽产量引入气化炉保护系统中,当蒸汽产量达到危险值时,声光报警通知操作工,当蒸汽产量达到一个极限值时,引起ESD气化炉主联锁动作,迅逮停掉四个煤烧嘴.有效保护气化炉。关键词:气化炉;蒸汽产 量;DCS;ESD中图分类号: TP273文献标识码: B文章编号: 100-03200805009021引官气化室蒸汽产量13F10047瞬间升高,而且变化滞后我公司采用壳牌煤气化装置,年产5x10 t甲时间最短;CO2含量继蒸汽之后突然上升;CH,含量醇工程项目于2008年3月竣工投产,一次试车成功继蒸汽之后缓慢下降。并产出合格甲醇。壳牌煤气化工艺是由碳氢化合物气化炉蒸汽产量,合成气中CO2、CH,含量在一转化为CO+H2的过程。流程主要经过磨煤干燥系定程度上都能反映气化炉内部的温度变化,蒸汽最统煤粉加压输送、煤粉气化除渣、飞灰脱除系统以灵敏,滞后时间最短。及合成气的湿洗等工艺过程。气化炉采用水玲壁结3气化炉蒸汽产 在煤气化生产中的地位分析构的反应室,有碳转化率高、余热回收充分的特点，壳牌炉主要由气化炉和冷却器两大部分组成。是目前国际上自动化程度最高、工艺最先进的大型煤粉与氧气和过热蒸汽在气化室内混合一起发生反气化装置。应,产生合成气。气化炉是安装在压力容器内的膜2开车过程 中的基本情况式壁反应器,膜式壁内的循环水用来降低内壁的温在开车过程中,偶然发生氧煤比失调,气化炉过度,同时产生中压蒸汽,中压蒸汽在汽包中被分离,氧,炉内超温,因发现及时,措施得当,未造成重大事并对产量进行测量。故。壳牌的设计原理中,当氧煤比超过极限值时，气化妒膜式壁的蒸汽产量显示气化室内的温度和ESD安全保护系统就会启动紧急停车,保护逻辑是渣的覆盖率和流动性,这些参数几乎不可能测量,因此这样实施的,但由于当时煤流量检测系统出现故障,气化炉的蒸汽产量可以让操作人员洞察气化室内的操氧煤比不真实，保护系统连锁不能及时准确动作。作条件,蒸气过量预示着气化炉内温度升高,膜式壁的气化炉超温时,蒸汽产量13F10047、合成气中CO2含保护渣很薄。如果炉内的温度恒定,蒸汽产量上升到最量16QIC0004 .CH含量16Q[C0013的趋势图如图1大期望值时,预示着有流渣发生,必须采取措施降低温所示。度或停车,以保护气化炉的设备安全。上限12.50 (蒸CH,100.0合成器冷却器是由同心布置的膜式壁组成,水15.00 (CO3)16Q1C0013和蒸汽在膜式壁内循环除去合成器的热量,蒸汽在250.00 (CH.)蒸汽汽包中被分离。汽包内部被分成两部分，气化炉和程合成器冷却器的慕汽产量分别测量,以方便控制和操作。8器[1604气化炉蒸汽保护的改进下限05:32.20 0.0中国煤化工时间YHCN M H G系统,以防止气图1气化炉过氧超温趋势圉从图1可知,在0S :32:20时,气化炉过氧超温,收稿日期:2008 08.23(修改稿)●92.化工自动化及仪表第35卷化炉过热,避免由于气化炉严重损坏而导致长期停极限流量的跳车值。车和大量的维修工作。d.产蒸汽流量达到极限值时, ESD执行快速跳(2)技术要求。车程序。a.蒸汽流量采用三台变送器检测,三取中的e.一旦蒸汽产量达到预报警,并且上升速率超DCS控制方案及ESD连锁程序,保证蒸汽测量精度过工艺设定值时, ESD执行快速跳车程序。和氧煤比控制的准确性。f.蒸汽流量跳车前的预报警设定,通知操作员b.蒸汽流量采用气泡压力补偿运算,其压力采及时地调整工况。用三台压力变送器,三取中的控制方案。(3)为达到气化炉蒸汽保护目的，在系统中增c.气泡上水温度通过曲线系数BFW,修正蒸汽加气化炉 蒸汽产量安全保护系统(如图2所示)。氧媒比控制回路13FI0047A+[3F1C0047，13F10047B-+密度修”Ix习1314HH004713F10047C .13FY0047 .13PI0040A .X213PI0040B .「或门]13P10040C .13FY80047藁汽物最的最人板限值乘让器]K! 1>X21↑13F Y90047蒸汽产址变化速率。J与门13FY0047.PVR0CP13T10040-+-[3F1C0047氧煤比控制回路转换曲线现场一-DCS部分DCS部分←, |- +> ESD部分图2气化炉蒸汽安全保护系统a.图2由现场、DCS、ESD三部分组成。现场变g. 13FY0047. PVHTTP为蒸汽产量的预报警值，送器过来的信号首先进人DCS, DCS执行信号处理13FY90047是汽包上水温度系数修正过的预报警及逻辑运算,ESD执行气化炉保护的紧急跳车。值,如果蒸汽产量13FY0047的值超过该值,并且蒸b.气化炉蒸汽流量三台变送器13FI0047A/B/C汽产量的变化速率超过设定值时(13FY0047.标准信号进入DCS后,采用三取中算法;蒸汽压力PVROCPFL为“1”成立) ,那么ESD保护逻辑就会触三台变送器13PI0040A/B/C标准信号进入DCS后，发停车,这一功能由DCS内部比较器2(X1 > X2)和采用三取中算法。三台变送器都正常的情况下,选“AND"门电路实现。.择三个值的中间值,一台变送 器故障,选择两台好值表1 BFW 供水温度修正的高值,保证DCS系统取值的准确性,同时更安全实际BFW供水温度( 13T10040)/9.BFW修正系数可靠,方便维修。< 1000.87c. 13FY0047是运算模块,蒸汽流量的压力密度00修正。200.91d.修正后的蒸汽流量13FY0047,-路参与蒸汽400.94氧煤比控制13FIC0047,一路参与安全保护的连锁逻600.98辑。801.02e.气泡的上水来自界外, 13T10040作为气泡的1.07上水温度,经过函数运算,对气化炉产蒸气量的跳车101.09极限值进行修正。修正函数参见表1。>210I. I3FY0047. PVHHTP为气化炉产气量的最大允许值,13FY80047是汽包上水温度系数修正过的中国煤化工过硬接线的方跳车值,如果蒸汽产量13FY0047的值超过该值, .式以:YHCN M H G下此信号为逻ESD保护逻辑就会触发停车,这一-功能由DCS内部(下转第96页)比较器1(X1 >X2)实现。●96.化工自动化及仪表第35卷裂解炉在线色谱仪稳定运行,可为优化乙烯年的维修费用大约在10万元左右。每套乙烯装置生产、提高乙烯和丙烯收率提供重要的操作参考按15台裂解炉计算,与之相配套的有15套样品处数据,通过技术攻关活动实现色谱分析仪在线控理系统，每年可节约维修费用150万元左右。制运行,可为企业创造可观的经济效益。(2)因样品处理系统的可靠性所决定的整个分通过乙烯裂解炉在线色谱仪样品预处理系析系统的稳定性所产生的隐形效益就更加巨大,主统的技术攻关,逐步规范设计、安装、运行、维护要表现在可靠的在线分析数据对裂解炉的优化控等工作,将对确保裂解炉在线色谱仪系统的可靠制,稳定裂解炉运行,减少烧焦次数,提高二烯收率运行、提高分析准确性提供切实可行的技术保方面。障。(3)该技术攻关项目具有很大的推广价值。如5.2经济效益和社会效益果推广到国内的同类装置,必将产生巨大的经济效(1)裂解炉在线色谱仪样品处理系统每套每益。(上接第92页)辑“0" ,当跳车情况发生时,此信号为逻辑“1”。6改造方案的比较i. 13UZ0001为气化炉跳车保护连锁,一旦动改造前，可以有两种方案选择: .作,导致汽化工段紧急停车。方案一:控制方案如图2所示,现场信号进入.(4)气化炉蒸汽产量跳车值的BFW温度修正。DCS,在DCS内进行处理,并实现逻辑运算,逻辑结跳车值的BFW温度修正,蒸汽跳车值不是固定果硬接线传入ESD,执行紧急停车。优点是改造方不变的,随着汽包给水温度BFW发生动态变化,以便,省时省力,缺点是DCS运算速度慢。保证对气化炉保护的准确性。方案二:现场信号接入控制室,安装- -人二假定BFW的供水温度(13T10040)为170 C ,修出安全栅,一路进入DCS,模拟控制部分在DCS正系数为“1”,图2中1310040所对应的曲线函数内进行;一路进人ESD,逻辑运算及安全保护部为表1供水温度相应修正系数。分在ESD实现。优点是ESD动作快,缺点是改造要确定气化炉允许的最大蒸汽产量的实际跳车难度较大。值或实际报警值,需要利用BFW修正系数乘气化炉我公司DCS控制周期为1B,ESD扫描周期为蒸汽产量跳车值以及报警值,转化成实际的跳车值120 ms,显然方案二动作快,安全可靠。改造是在及报警值。原有的基础.上进行的,所涉及仪表在DCS已经存5实施过程在,选择方案一比较简便可行,省去大量盘后接改造前已有的仪表:3台用于压力补偿的压力线,方便组态调试,同样能够达到保护气化炉的测量仪表13P10040A/B/C;1台BFW汽包上水温度目的。测量仪表13T10040;-台蒸汽流量变送器7建议13FE0047。因此需要安装两台蒸汽流量差压变送器为了保证气化炉的安全运行,操作人员应该注13FI0047B/C。意以下几个方面:变送器安装注意事项:(1)为防止气化炉危险操作,必须严密监视合(1)三台蒸汽流量变送器的正负压冷凝器需要成气的CO2和CH,成份变化,尤其是气化炉蒸汽产安装在同一水平高度,保证测量精度。量必须利用蒸汽产量流量计(13F10047)进行连续监(2)三台变送器正负导压管注满水。空。(3)三台变送器应该具有相同的测量范围。(2)操作人员必须严格监视烧嘴煤流速、煤密(4)三台变送器导压管做到保温处理。度的变化，防止假信号产生。控制室需要完成以下工作:(3)正常情况下，气化炉蒸汽产量的控制回(1)系统组态工程师完成DCS的连锁逻辑以及路必须投用,以防过热。- -旦蒸汽产量超出了极ESD紧急停车连锁。限,安中国煤化工F，防止气化炉(2)通过硬接线将跳车信号从DCS引到ESD。内件YH.CNMHG(3)投运前,严格进行系统调试。包括现场变(4/-七化加杰几厂里反土顶报警时,此时操作送器设置调试,DCS和ESD调试及联调。人员必须迅速做出调整,降低气化炉温度。