氣化爐停車聯鎖的優化和改進

張西峰

摘要： 陜西咸陽化學工業有限公司是以煤為原料的甲醇生產企業。設計年產甲醇60萬噸。氣化裝置采用西北化工研究院多元料漿加壓氣化技術，三套系統兩開一備。凈化采用林德低溫甲醇洗工藝技術，甲醇合成裝置采用丹麥托普索公司的甲醇合成專利技術。硫回收采用荷蘭荷豐公司超級克勞斯專利技術。

關鍵詞： 水煤漿氣化爐;聯鎖改進;自動控制

氣化裝置簡介

氣化裝置采用西北化工研究院多元料漿加壓氣化技術，三套系統兩開一備，設計水煤漿處理量為156m3/h。高壓煤漿泵（P1301）將合格水煤漿加壓至7.8MPaG后，連同空分送來的高壓氧氣（8.3Mpa，30℃）通過工藝燒嘴（Z1301）霧化、噴入氣化爐（F1301）。在氣化爐中水煤漿與氧在6.5MPa（G）、1350～1400℃發生不完全氧化還原反應，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體，再經氣化爐激冷室、文丘里洗滌器、洗滌塔洗滌、除塵后得到含塵量小于1mg/Nm3的合格粗煤氣送至下游工段。氣化爐和洗滌塔連續排放的黑水送至黑水處理工段進行處理。水煤漿加壓氣化工藝介質的特點是：高溫、高壓、易燃、易爆且具有腐蝕性。因此，對煤氣化裝置安全要求非常高。為了保證操作人員人身安全和確保裝置安全生產，整個氣化裝置設有多個儀表保護功能。對一些重要測量信號，采用三路測量元件檢測。三取二表決參與聯鎖。

氣化爐初始聯鎖設計：

緊急停車開關動作，HS-13001A-1/2/3三取二。

燒嘴冷卻水系統故障。

煤漿泵停車，P1301A-S信號來。

儀表空氣壓力低低，PI-6808–1/2/3≤0.4MPa三取二。

煤漿和氣化爐壓差高高，PDT-13005A≥2.0MPa。

氣化爐和出氣口壓差高高，PDT-13006A≥0.16MPa。

煤漿和氣化爐壓差低低，PDT-13005A≤0.5MPa。

氧氣建立超時。

煤漿建立超時。

激冷室液位低低，LI-13003A≤28.6%、LI-13004A≤40%、LI-13005A≤40%三取二。

氣化爐粗煤氣出口溫度高高，TI-13009A1/A2/A3三取二。

煤漿循環閥閥位高，XVH-13001A、XVL-13001A、XZI-13001A>5%閥位信號三取二。

煤漿切斷閥閥位低，XVH-13002A、XVL-13002A、XZI-13002A<95%閥位信號三取二。

煤漿流量低低，SI-P1301A、FI-13001A、FI-13002A≤30M3/H，延時1S。

氧氣上游切斷閥閥位低，XVH-13003A、XVL-13003A、XZI-13003A<95%閥位信號三取二。

氧氣下游切斷閥閥位低，XVH-13004A、XVL-13004A、XZI-13004A<95%閥位信號三取二。

氧氣分管流量高高，FI-13007A1/A2/A3≥45000NM3/H。（氧氣未經補償）

氧氣分管流量低低，FI-13007A1/A2/A3≤15400NM3/H。（氧氣未經補償）

氧煤比高，FFC-13007A≥580，延時10S。20、氧煤比高高，FFC-13007A≥600。

激冷室入口灰水流量低低，FI-13010A1/A2/A3≤250M3/H。

氧氣放空閥閥位高，XVH-13005A、XVL-13005A、XZI-13005A>5%閥位信號三取二。

以上任一聯鎖觸發，輸出如下結果：1、中心氧氣流量調節閥（HV-13006A）關閉2、上游氧氣切斷閥（XV-13003A）關閉3、下游氧氣切斷閥（XV-13004A）關閉 煤漿切斷閥（XV-13002A）關閉。

氧氣流量調節閥（FV-13007A）關閉，不可控。

合成氣出工段閥HV-13004A關閉，不可控。

高壓煤漿泵自動停車SV-P1301A。

煤漿循環閥（XV-13001A）保持全關狀態。

氧氣放空閥（XV-13005A）保持全關狀態。

氣化爐聯鎖的優化：

咸陽化工自2009年開車運行以來，工藝技術人員結合自身實際，不斷摸索氣化爐穩定運行和安全運行之間的平衡。對多個聯鎖進行了改進。目前來看，這些改進既保證了氣化爐的穩定運行，也保證了設備安全。

氣化爐激冷室液位低低：

氣化爐液位初始設計28.6%，40%，40%。更改為15%，20%，20%。氣化爐激冷室液位過低會使合成氣帶灰嚴重，堵塞洗滌塔;合成氣溫度升高損壞下游管線。設計中有激冷室入口灰水流量低低聯鎖，另外有氣化爐粗煤氣出口溫度高高聯鎖。都可以有效的防止合成氣溫度升高帶來的危險，因此這個值進行調整不會影響氣化爐安全運行。

氣化爐激冷室入口灰水流量低低

氣化爐激冷室入口灰水流量低低原先設計1S延遲停車。當工況、流量出現波動的時候容易引起氣化爐停車。給這個聯鎖加一個延遲，給操作工一個反應的時間。另一方面，氣化爐還有激冷室液位低低聯鎖，激冷水泵也有流量低自啟動聯鎖。所以這個延遲不會危及氣化爐安全。

氣化爐和出氣口壓差高高

該聯鎖是為了防止氣化爐渣口或合成氣出口堵塞，氣化爐燃燒室超壓。實際生產中改值容易出現波動后有恢復的情況，因此設置一個延時，防止誤動作。

煤漿建立超時

煤漿建立超時計時器實際要靠煤漿切斷閥模擬量反饋XZI-13002≥95%來復位防止觸發。之前出現過由于反饋故障而導致的停車事件。我們將XZI-13002單個條件不滿足就觸發停車更改為開反饋XVH-13002，關反饋XVL-13002和模擬量反饋XZI-13002三選二表決。更改后再沒有發生過類似的波動。

氧煤比

氣化爐氧煤比原設計是三個氧氣流量取平均除以三個煤漿流量取平均。現場遇到的問題是：煤漿流量是一個帶壞值剔除的三取平均模塊，當其中一個偏差超過設定值的時候。就會被認為是“壞值”而被剔除掉。當這個時候，模塊會選擇剩余兩個流量中較大的作為輸出，這時候當這個流量出現向下波動的時候，氧煤比會高高停車。我們認為這種模擬量的三取平均模塊存在缺陷，因此將其改造為氧氣取平均之后分別除以三個煤漿流量，得到的三個比值與氧煤比停車值做三選二停車的開關量選擇。自從改動之后，再沒有出現因煤漿流量波動而造成停車。

結束語

咸陽化工的氣化爐安全聯鎖經過上述改造之后，氣化爐歷經多次的開停車，都運行的穩定安全。實現了氣化爐的安、穩、長、滿、優。

參考文獻

張軍.德士古氣化爐安全停車聯鎖系統優化改進淺析[J].中氮肥，2018，3：23–26.

何宏克，楊紹軍，崔守志，等.氣化系統停車聯鎖問題分析及解決辦法[J].化工自動化及儀表，2013，40 （9）：1188–1189.