降低鍋爐水處理系統聯鎖停機次數

鄧信文，唐朝勇，王寶云，劉 辰

（中國石油西南油氣田公司川東北作業分公司，四川成都 610021）

0 引言

2019 年10 月，川東北高含硫合作開發項目作業權由美國雪佛龍公司移交給中國石油。中國石油接管作業權后，宣漢凈化廠成立了公用工程QC（Quality Control，質量控制）小組，由10名成員構成。

凈化廠鍋爐水處理系統由超濾UF、反滲透RO、電滲析EDI三個主要設備裝置組成，為凈化廠公用工程的鍋爐單元、天然氣凈化脫硫單元、硫磺回收單元、尾氣處理單元提供合格的除鹽水和除氧水。

2019 年11 月至2020 年1 月，在跟蹤統計鍋爐水處理系統生產運行動態時，發現該系統每月都會發生聯鎖停機20 次左右，對凈化廠各裝置單元的平穩運行存在潛在性影響。如何確?！鞍病⒎€、長、滿、優”運行，是QC 小組的工作重中之重，因此小組決定展開降低鍋爐水處理系統聯鎖停機次數QC 活動。

1 目標設定及可行性分析

小組對三個月來引發鍋爐水處理系統聯鎖停機的首發原因進行了統計（表1）。

表1 2019 年11 月至2020 年1 月引發聯鎖停機原因次數

超濾產水罐液位低低引發鍋爐水處理系統停機聯鎖的次數占90%左右（圖1），是鍋爐水處理系統聯鎖停機次數高的癥結所在。

圖1 引發聯鎖停機原因次數百分比圖

小組討論分析認為，將主要癥結“超濾產水罐液位低低聯鎖次數”降低95%以上，則導致鍋爐水處理系統聯鎖停機次數可以降低為20.6-17.3×95%=4.165 次/月。

小組成員針對理論測算進行了討論，結合多年生產運行和設備管理經驗，通過QC 活動能夠解決“超濾產水罐液位低低聯鎖”的問題，鍋爐水處理系統聯鎖停機次數降低到理論測算次數是可行的。

最終將本次QC 活動目標設定為：鍋爐水處理系統聯鎖停機次數小于4 次/月。

2 原因分析

明確問題癥結后，小組成員查閱超濾產水罐液位變化情況的歷史曲線以及鍋爐水處理系統聯鎖停機的事件記錄，超濾產水罐液位低低聯鎖都出現在超濾UF 裝置反洗過程，但并不是每次反洗過程都會觸發該聯鎖。

進一步對每次聯鎖事件發生過程、DCS 趨勢圖、邏輯控制程序，對比分析發現，鍋爐水處理系統聯鎖時存在共同相似的生產運行工況，即是超濾UF 裝置啟機運行后，立即就進入反洗過程，即：

（1）超濾UF 制水累計運行時間達到57～58 min，距離自動執行反洗程序倒計時只有2～3 min。此時超濾產水罐液位達到80%，超濾UF 程序控制自動停機。

（2）反滲透RO 運行制水，超濾產水罐液位下降到45%，程序控制超濾UF 開機，啟動新一輪制水工作并向超濾產水罐補水。按照PLC 邏輯程序設定，每次開機后先完成2 min 正沖洗步序，超濾UF 系統開始制水。

（3）超濾UF 裝置在完成啟機后的2 min 正沖洗時間后，其運行時間累計到達60 min，PLC 控制超濾UF 停止制水程序執行，轉入執行反洗程序。

（4）在整個反洗過程中產水罐D-073423 液位會下降30%左右，觸發超濾產水罐液位低低聯鎖液位設定值15%，造成鍋爐水處理系統聯鎖停機，超濾UF 裝置反洗程序中斷。

3 要因確認、制定對策

QC 小組成員通過頭腦風暴法，從人、機、料（液位計）、法（程序）、環5 個方面總結了超濾UF 裝置反洗過程中，可能導致超濾產水罐液位低低的7 條末端因素（圖2）。

圖2 超濾產水罐液位低低因果圖

小組全體成員對找出的7 條末端因素，制定要因確認表，并通過現場測試、運行工況模擬推演等方式方法，逐條分析并確定要因。

要因確定一：超濾制水啟動液位與液位低低聯鎖設定值之間的安全冗余小

小組成員按照水處理系統超濾UF 運行步序、水處理系統制水工藝參數和生產運行工況，開展超濾UF 反洗過程工藝推算，反洗過程中超濾產水罐液位變化（圖3）。

圖3 優化前的超濾反洗步序圖

運行工藝參數如下：超濾UF 的產水量80 m3，反滲透RO 進水量73 m3，推演計算整個9.35 min 反洗流程期間，超濾UF 產水罐液位會下降33.3%，在特定45%液位啟動制水程序，產水罐液位下降到11.7%，低于超濾水罐液位低低聯鎖的設定值15%。

因此，超濾UF 制水啟動液位與超濾產水罐低液位聯鎖設定值之間的安全冗余小是要因。

其余末端因素：人員操作技能不足、雷達液位計測量范圍與設計不對應、反滲透RO 進水流量大、超濾UF 產水流量小、超濾UF 反洗流程步序間響應時間較長、環境對雷達液位計的干擾經驗證均為非要因。

針對找到的一條主要原因，小組成員經過方案優選，從工作量、有效性、經濟性、時間性、可靠性進行綜合評價，最終選出最佳方案——優化超濾UF 反洗程序步序。

4 對策實施

4.1 第一步：確定需要優化的步序

通過查詢鍋爐水處理系統的《技術操作和維修手冊》之超濾UF 運行步序表中，建議程序運行按“運行→進氣→排水→反洗1→反洗2→正洗→運行”循環進行。

外方公司主導作業權期間，在對UF 超濾的反洗流程的邏輯控制程序優化設計時，超濾UF 反洗程序的最后一個45 s 正沖洗步序執行結束后，仍從超濾UF 開機制水的120 s 正沖洗步序執行。結合小組成員多年對鍋爐水處理系統的管理經驗，結合工藝核實和驗證，這兩個步序的工藝目標和作用是相同的，可以將其中一個省略。因此，將超濾UF 連續運行時超濾UF 反洗和進入制水環節之間的120 s 正沖洗步序（圖3）進行優化省略，優化后的超濾運行步序如圖4 所示。

圖4 優化后的超濾反洗步序圖

4.2 第二步：修改超濾UF 裝置的PLC 程序按照優化后的運行步序圖修改超濾

UF 裝置的PLC 程序（圖5）。

圖5 PLC 程序修改情況

5 效果檢查

優化超濾UF 反洗程序，取消正沖洗步序后，通過對2020年3—8 月份鍋爐水處理系統運行動態的跟蹤統計，超濾UF 運行順暢，平穩，制水水量和水質的均符合工藝要求，未發生因超濾產水罐液位低低聯鎖鍋爐水處理系統。超濾UF 反洗程序優化后，運行時間縮短了2 min，每天減少新鮮水用量約43 t，鍋爐水處理系統制水率提升2%。

鍋爐水處理系統月平均聯鎖停機次數下降到0.67 次，達到了本次QC 活動目標：鍋爐水處理系統聯鎖停機次數小于4 次/月。