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但安全联锁功能的优先级别要高于顺序控制。
气化炉安全系统是从开车、运行,直到停车的一整套安全自动操作监控系统。气化
炉运行过程中,每执行一个步骤,无论是手动还是自动操作,安全系统将连续监控生产过程
中最重要阀门的阀位状态,并自动调整主要的工艺参数,实现装置在正常或给定的参数下有
最佳的安全运行状态。
气化炉SIS系统包括顺序控制(开车、停车、吹扫顺序)和气化炉安全联锁。
(a)气化炉开车顺序:任务是使气化装置安全和协调地开车。在执行开车顺序前,
应检查相关条件是否具备。
在完成相关步骤后,通过调整氧气和蒸汽控制阀的开度建立氧气和蒸汽放,空使水
煤浆和氧气流量达到开车设定值。当满足开车允许条件且稳定时间大于30s后,可按下运行
按钮继续运行开车顺序。所有后续步骤,一直到气化炉加压,均自动进行,不须操作人员干
预。
在开车顺序中,如果任何不要求操作人员干预的顺序步执行时间超过预定的时限,
则开车失败并激发停车顺序。DCS报警指示开车失败,同时指示出失败原因。
(b)气化炉停车顺序:无论何时,当停车激发条件出现或按下手动停车按钮,均启
动停车顺序激发气化装置停车。停车顺序是单向不可逆转的,一旦被激发,就一直进行下去
直到结束,即使在处理过程中引起气化装置跳车的条件已恢复正常也如此。
由于停车可在任何情况下发生,故在停车的瞬间各阀门的位置是不固定的。因此停
车顺序的第一步动作除了要切断进炉物料外,还需对各联锁程控阀的开关位置进行设置。
(c)吹扫顺序:吹扫分氧气管线和水煤浆管线吹扫,遵循先吹氧管再吹水煤浆管、
先停水煤浆管吹扫再停氧管吹扫的原则,在进行水煤浆管吹扫期间,要持续进行氧管吹扫,
以防止水煤浆回流进入氧管。吹扫可根据需要重复多次。
(d)安全联锁功能:安全联锁功能的作用是对装置的运行条件连续进行监视,在出
现不安全情况时产生动作使装置安全停车,以防止造成设备损坏或人员伤亡。开车投料期间,
对相关动作有严格的时间要求。安全系统设置有看门狗定时器,如果在规定时间内没有完成
预定动作,则激发气化装置停车。
SHELL气化炉的控制主要包括磨煤系统联机控制、气化工序工艺联锁、SIS安全仪
表系统控制(其需求与Texaco气化炉类似)和一些复杂控制系统。
(1)磨煤系统联机控制
(a)系统联锁停车
在下列工艺条件和操作下将启动系统停车联锁:煤称量给料机给煤流量低低、磨机
电机停、停车按钮shutdown。停车联锁启动后,自动按以下步骤停车:皮带输送机停、煤
称量给料机停、磨机电机停。
(b)煤称重给料机联锁条件:系统联锁停、煤称重给料机电机转速低。
(2)气化工序工艺联锁
(a)气化开停车时序
、系统初始化、系统复位、煤粉输送、氧气超时。
投煤后,延时7s,氧气流量计时器开始计时,时间40s,40s后氧气放空阀关闭,氧气切断
阀打开,如果阀位不正常,气化炉联锁停车动作。
(b)气化联锁
包括系统初始化,系统复位,磨煤系统运行投煤,气化炉联锁停车触发器。
(c)锁斗PLC逻辑程序
锁斗控制包括卸压--清洗--排渣--充压--集渣等过程。涉及渣水工艺联锁、渣池搅拌
器联锁、碳洗塔给料泵联锁、灰水泵联锁等。
(3)部分复杂控制系统说明
(a)氧煤比控制系统
粉煤流量的中值选择--粉煤流量的控制采用煤粉调节阀或改变发料罐压力进行控
制,对粉煤流量设计了中值选择回路,将粉煤流量三选二后取中值进行PID调控制发料节
罐的压力或煤粉调阀的开节度。
氧气流量的补偿和纯度校正--入炉氧气流量是影响气化炉温度的关键因素,氧气流
量的准确性尤为重要,设置了氧气流量的温度,压力补偿,补偿计算得到的补偿流量与氧气
纯度进行校正,最终得到氧气流量来进行控制。
氧煤比控制--氧煤比控制采用标准比例功能和内部仪表的比例计算保证氧煤比的
稳定,氧煤比给出值经过乘法器计算氧气流量OSP,作为氧气回路的远程给定,取倒数后
经乘法器计算出粉煤流量,作为煤粉单参数回路的远程给定,从而实现交互控制。煤粉流量
发生变化,通过氧煤比自动控制,通过实测的煤粉流量计算氧气流量,通过PID调输出节
值控制氧气自调阀动作。
氧气流量发生变化,通过氧煤比自动控制,计算对应煤粉量,通过PID调节后的
输出值控制煤粉调节阀,使粉煤流量按氧煤比变化。
(b)气化炉负荷控制
气化炉负荷控制是为了防止气化炉负荷
过大,设置了负荷变化速度限制器,将负荷的每分钟变化限制在一定的范围内。为防止
氧气过量设置高低选择器,在粉煤回路上设置高选器,将测量出的煤粉量与负荷给定的煤粉
量进行比较,取高者作为煤粉回路远程给定的最终值。在氧气回路上设置了低选器,将测量
出的煤粉量与负荷给定的煤粉量进行比较,将其低者作为氧气回路的给定值。提负荷值时,
煤粉流量大于负荷给定值,被高选器选中,调节氧煤比,氧气流量随之增大;降负荷时,煤
粉流量低于负荷给定值,被低选器选中,先降氧气流量,再控制氧煤比,煤粉流量随之下降。
(c)锁斗逻辑系统说明
锁斗PLC系统模式包括运行,收渣,排渣模式。
涉及锁斗安全阀、锁斗进口阀、锁斗出口阀、锁斗循环泵进口阀、激冷室开关、激
冷室液位等阀门及现场测检信号。
甲醇合成部分控制以简单控制为主,包括驰放气一次减压后压力、驰放气二次减压
后压力、出工段副产中压蒸汽压、闪蒸槽液位调节、甲醇分离器液位、洗醇塔液位调节、锅
炉给水预热器出口水、汽包操作压力、升温气体压力等。
复杂回路控制主要有锅炉液位3冲量控制。
内环调节的是进锅炉工段给水流量,外环调节的是汽包液位,前馈是出工段副产中
压蒸汽流量。
合成工段涉及的安全联锁是在汽包液位低低(小于规定值)时,联锁动作,停原料气
压缩机和合成气压缩机。
三结束语
截至2005年底,浙大中控已为全球3000多家流程工业用户提供优质的产品与服
务,涉及石化、化工、冶金、电力、建材、啤酒、造纸等多个行业,成功实施的工程项目达
4000多个,其中包括大批典型和特色项目。浙大中控期待着与更多的煤制甲醇行业用户共
同进步,以全面提升整个行业的自动化水平与经济效益。