集散控制系统在合成氨煤气化装置中的应用总结

梅树美

(安徽昊源化工集团有限公司,安徽阜阳 236056)

1 技术应用背景

安徽昊源化工集团有限公司是在原安徽阜阳化工总厂的基础上改制而成的,1970年建厂,由年产3 000t合成氨的小氮肥企业,现已发展成为年产60万t合成氨,集化肥、精细化工等为一体的综合性化工企业。公司现有间歇式造气炉42台,采用的控制系统为合肥金信控制系统公司的工控机作为上位机,下位机为PLC控制,仅对造气炉进行程序控制,其它测量信号仍采用盘装仪表,这虽然比过去使用油压手动控制提高了一步,但仍存在以下问题:①仅单一的对造气炉进行程序控制,系统无冗余,一旦工控机出现故障,将造成系统装置的减量甚至停车,经济损失严重;②由于系统功能的局限,无法实现系统的优化控制;③操作不方便,操作人员要在操作台与仪表盘之间来回走动,稍不精心,就会造成炉况、工艺等波动;④生产现场环境差,盘装仪表故障率高,员工劳动强度大,维修费用高。为此我们公司决定采用更先进的控制系统。

2 省内外现状

目前国内小氮肥行业95%的企业均采用工控机PLC控制系统,只有山东等部分规模较大的化肥企业采用了集散控制系统,而且大部分企业都有更换较为先进控制系统的愿望;采用的系统大多为国外较为先进的控制系统,如西门子、霍尼韦尔等,其价格相当昂贵,一般是国内系统的5～10倍左右。近几年,随着我国自动化水平的不断提高,国内的控制系统已趋于成熟,并不断地被推广应用,而且价格便宜。比较成熟的系统有:浙大中控的JX-300系统、和利时公司的MACSV系统、浙江威盛公司的FB-2000系统。我们公司在经过大量考察的基础上决定采用浙大中控的JX-300系统。

3 技术应用成效

JX-300系统是浙大中控于2003年推出的全数字化的新一代集散控制系统。JX-300系统的基本组成包括工程师站(ES)、操作站(OS)、控制站(CS)和网络通讯SCnetⅡ.通过在JX-300的通讯网络上挂接总线变换单元(BCU)可实现与其它系统的互联;在网络通讯上挂接通信接口(CIU)可实现与PLC等数字设备的连接;通过多功能计算站(MFS)和相应的应用软件可实现与企业管理计算机网的信息交换,实现企业网络环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成与输出等功能,从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。

3.1 系统的主要优势

JX-300系统覆盖了大型集散控制系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能,除了具有模拟量信号输入输出、数字量信号输入输出、回路控制等常规DCS的功能,还具有高速数字量处理、高速顺序事件记录、可编程逻辑控制等特殊功能;它不仅提供功能块图、梯形图等直观的图形组态工具,还提供开发复杂高级控制算法(如模糊控制)的类C语言编辑环境。系统规模变化灵活,可以实现从一个单元的过程控制,到全厂范围的自动化集成。

3.2 顺控时间优化控制

综合炉膛内的温度、上下行温度、蒸汽压力等参数,对炉况进行评估。在一个预先设定的范围内,对吹风、上下吹时间采用逐渐逼近的方法,进行时间优化,使炉况工作在最优的工况下,以达到增产降耗的目的。

3.3 蒸汽总管压力的前馈补偿及调节

蒸汽总管压力的波动主要原因就是用气量的变化,即:造气生产进行上吹或下吹时,蒸汽阀门是瞬间打开的,蒸汽压力骤降;当上吹或下吹结束时,蒸汽阀门瞬间关闭,蒸汽压力骤升。蒸汽压力波动较大。我们用压力前馈补偿及调节方案,保证了蒸汽总管压力不管在哪个阶段上都能够稳定,始终在工艺的要求值上。

3.4 风机和油压系统的管理、报警及连锁

这一功能是保证风压和油压处在稳定运行状态,从而保证正常安全生产。

4 产生的效益

表1 集散控制系统应用前后的数据比较表

按42台炉计算:

年增合成氨:42×(43.79-43.5)×330= 4 019.4t,每吨合成氨按1 500元计算,可新增效益: 602.91万元

年节约毛煤:42×43.79×330×(1.210-1.200) =6 069.294t。每吨毛煤按1 000元计算,可新增效益:606.93万元

年节约蒸汽:42×43.79×330×(0.901-0.896) =3 034.647t,每吨蒸汽按100元计算,可新增效益: 30.35万元

年新增效益:602.91+606.93+30.35= 1 240.19万元

5 结 语

总之,集散控制系统应用后,提高了自动化控制水平,改善了操作环境,降低了工人劳动强度。节约了一次能源,对建设资源节约型和环境友好型社会做出了重大贡献。