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煤制气安全技术交底

2019/08/02 阅读:

【关键词】逻辑连锁;逻辑控制;煤制气;安全技术

1引言

本工程位于泸州纳溪区,依托当地丰富的煤矿资源,采用航天科工粉煤加压气化技术生产煤气,再经由低温甲醇洗净化煤气,甲烷合成技术生产化工用产品,年产量1.3伊109m3,通过外管向泸天化输送产品。该项目包括备煤系统、气化装置、变换装置、空分装置、压缩装置、界区公用工程、污水站、外管等工程等组成。本文主要介绍煤制气气化装置的逻辑控制应用如何实现安全连锁及其试验过程。调试试验由基础测试步骤与逻辑联动组成。由航天炉工艺技术原理可知,生产时,由空分厂房送出的氧气经氧气预热器加热到180益与中压过热蒸汽混合后,作为氧化剂经烧嘴的氧气/蒸汽通道送入气化炉,氧气/蒸汽及粉煤通过烧嘴进入气化炉内。在气化炉内以高温(1550益)高压(4.0MPa)条件下进行气化反应,生成的主要成分为CO、H2、CO2、H2O以及少量的H2S、N2、Ar、CH4的合成气,合成气经过洗涤和降温后送往变换装置。生产过程中,因产生的危害因数较多(包括CO、H2、CO2H2S、N2、高温蒸汽、中压蒸汽、锅炉给水、氧气等),为让这些危害因数在装置故障状况时得到合理安全的控制,保证现场操作人员及设备的安全,在调试试运行过程中,对连锁的合理性进行验证,显得十分必要。

2逻辑控制基础试验

煤气化航天炉采用先进的控制系统,在安全连锁逻辑动作前,需要确定系统在工艺程序动作的时间参数,包括输入信号保持定时器时间、输入信号丢失保持定时器时间、输入信号延时定时器时间、输入脉冲延时定时器时间、保持定时器时间等的时间测定[1]。

2.1继电器响应时间

2.1.1调试仪器工具微机型继电保护测试仪、数字秒表、笔记本电脑。

2.1.2调试方法用微机型继电保护测试仪的控制输出端接所测试继电器线圈,此时电压应调整系统电压为直流24V;继电器输出接点端接测试仪的输入端,测试逻辑动作时间和逻辑控制程序执行时间,分别把所要测试继电器输出接点接至测试仪的输入端进行判定。继电器响应时间实测值见表1。

2.2阀门动作时间

气化炉阀门总类繁多,包括KTM、FISHER、FLYGER、川仪调节阀、大通阀门等。在连锁逻辑动作下,阀门的开关时间与开关到位情况直接关系到连锁逻辑程序的运行,因此,阀门的时间测试非常关键。测试方法与

2.1.2介绍的测试方法相同,采用给电磁阀电源信号,测试阀门到位信号反馈的时间间隔。阀门动作时间实测值见表2。

2.3泵启动切换时间

泵的启动切换主要针对气化装置一级负荷设备,由EPS电池供电的一系列机组。测试方法采用监测钳形电流表读数与电气系统保护装置启动完成时间对比来判断泵的实际启动完成时间。泵启动切换时间实测值见表3。

3连锁逻辑动作分析

连锁逻辑动作一般是因为工艺装置出现断水、电、汽、仪表空气、原料、燃料,装置失火、有毒气体泄漏,设备故障、相邻装置系统故障等,导致连锁动作或操作人员启动紧急停车开关,对相关工序进行紧急停车。气化装置因生产工艺及产品的特殊性,其安全连锁关系到系统全局,因而安全连锁逻辑的试验十分重要,必须确保相关设备动作正常,逻辑符合设计及现场实际需求。

3.1逻辑动作情况简述

1)运行中,以下条件的触发,将导致系统紧急停车。(1)以下工艺条件将触发气化炉紧急停车连锁(17UZ-1001):(2)由17UZ-1002(粉煤烧嘴的氧气系统安全保护)、17UZ-1003(开工烧嘴的氧气系统安全保护)触发气化炉紧急停车连锁(17UZ-1001)。2)17UZ-1001触发后,系统自动如下动作:(1)气化炉吹扫程序17KS-1010复位;(2)启动粉煤烧嘴停车程序17KS-1011(若是开工烧嘴运行中,则启动开工烧嘴停车程序17KS-1003);(3)启动供氧程序17KS-1001停车程序,关闭17XV-1001/1002/1004/1005,若17XV-1003开启,也将一同关闭;(4)启动蒸汽加入程序17KS-1021停车程序;(5)打开所有氮气吹扫阀:包括高压氮气去气化炉环腔的吹扫阀17XV-1050,以及高压氮气去粉煤烧嘴和氧气管线的切断阀17XV-1111/1211/1311、17XV-1121/1122;(6)若停车由V-1702液位过低17LZLL-1040触发,则在一个延时之后停止中压锅炉水循环泵P-1701A/B/C;(7)若停车由C-1701液位过低触发,则关闭C-1701去黑水的切断阀17XV-1012;(8)若停车由激冷水流量过低触发,则打开事故补水阀17HV-1010。3)主控减少激冷水流量18FIYSA-1008至250m3/h。4)主控关闭合成气洗涤塔塔板上补水阀17FV-1017和塔板下补水阀17LV-1016,分别控制激冷室液位17LI-1001在50%耀60%、洗涤塔C-1701A液位17LICA-1008在50%耀60%。5)主控确认激冷水温度17TI-1018已降至120益,点击17KS-1010降压按钮,开始执行降压吹扫程序。6)吹扫结束后,主控确认程序已将17XV-1016打开、17PV-1013关闭。7)主控确认17XV-1016已经打开,主控打开18PV-1003将高压闪蒸系统泄至常压,高压闪蒸系统泄至常压后主控关闭18LV-1004。8)1800单元黑水/灰水系统保持大循环。9)1600单元保持进煤顺空程序16KS-1001。

3.2逻辑控制动作确认

任一安全连锁逻辑触发后,安全连锁均应可靠动作,并应现场核查实际动作情况,如有连锁失灵应手动投入连锁,保证装置及人员安全。当逻辑程序在正常运行状态,如使得氧气系统放空阀17GZL1006关阀位到位信号消失,系统检测到这一信号后立即启动17UZ-1001程序,程序显示气化炉吹扫程序17KS-1010复位,气化炉开始吹扫;供氧程序17KS-1001启动停车程序,停止供氧且立即关闭阀门17XV-1001/1002/1004/1005;启动蒸汽加入程序17KS-1021d的停车程序,停止供给蒸汽;打开所有氮气吹扫阀,对需要氮气保护的气化炉环腔、粉煤烧嘴、氧气管线等进行氮气保护。其他致使装置联锁停车的条件一旦被满足,则触发系统紧急停车程序,按照以上逻辑程序一一动作,保护装置安全。

3.2.1现场确认当系统画面上确认连锁逻辑程序动作无误后,在现场允许的情况下,应在现场确认动作设备是否处于事故状态,泵启动是否正常,触发连锁程序的条件是否真实等。

3.2.2连锁逻辑记录连锁动作后,应保存每次连锁逻辑程序动作的情况记录,做进一步的分析对比,不断挖掘连锁逻辑条件形成的合理性,使得联锁逻辑系统得以更高效合理的运行。

4结语

连锁逻辑的实现为装置安全运行提供了安全保障。通过各项参数测定得以确定控制逻辑是否满足实际的工艺控制要求,并结合现场设备运行情况做合理调整,在保障安全生产的前提下,应重点考虑各种紧急情况下系统安全连锁逻辑动作的合理性,对优化工艺控制及设备、人生安全非常必要。在煤气化航天炉的安全连锁逻辑测试过程中,通过反复模拟测试装置在事故状态下的动作时间,逐步分析比对控制逻辑的合理性,验证了控制逻辑的安全可靠特征。通过对航天炉装置连锁逻辑动作时间的严格测试与动作逻辑分析,在后期的生产中,不论是正常停车还是装置出现紧急情况,连锁装置均运行正常,这得益于对连锁逻辑的正确分析与严密验证。

【参考文献】

【1】王辅臣.煤炭气化技术[M].北京:化学工业出版社,2010.

作者:谢吉宁 单位:重庆工业设备安装集团有限公司

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