浅谈一体化开工烧嘴在干煤粉气化炉中的应用

丁志云

摘 要：运用霍尼韦尔公司的EPKS控制系统对一体化开工烧嘴进行顺序控制，使气化炉能够快速升温升压，从而缩短了四条煤线投入的时间，为气化安全稳定运行提供了有力的保障。对于原设计中点火烧嘴的投用成为备选方案，以便一体化打火枪烧坏时，不会影响气化开工。

关键词：气化炉；开工烧嘴；顺序控制

内蒙古世林化工煤制甲醇装置气化工艺采用西安热工院两段式干煤粉专利技术，气化炉膛温度高达1400～1600℃，压力4.0MPa，通过四个煤烧嘴来喷吹，此时碳转化率可以高达99%以上，氧耗非常低冷煤气效率也高，液态排渣，产品气体还洁净，有效气体（CO+H2）成分也很高。气化装置的控制系统采用美国Honeywell的EPKS系统，此DCS操作简便，功能强大，对复杂的工艺有很好的处理能力，能保证装置安全、稳定的运行。

1 DCS系统构成

一体化开工烧嘴控制系统的主要配置如图1。

上层为节点总线，通过FTE网连接，其通信协议符合TCP/IP协议，采用总线结构形式，双绞线传输，其传输速率可以达到100Mb/s，这一层上有2台服务器，互为冗余，9台操作站。底层是霍尼韦尔公司特有的过程控制网，连接了5对冗余的控制器并通过防火墙，连接到交换机上，主控制器通过IOLINK连接到各种类型的卡件上，并对整个装置进行控制。

2 EPKS系统的优势

EPKS系统的服务器是基于WINDOW SERVER 2003平台使用的，而操作站是基于WINDOW XP，为用户提供了一个方便、简单、易学的操作组态环境。系统采用双冗余结构，系统运行稳定、可靠。各种AI、AO、DI、DO模块都实时进行数据采集，各种控制逻辑运算块更为系统的无扰切换提供了有力的保障，逻辑块通俗易懂，很容易被新学员所接受。工程师站具有组态及操作员站的双重功能，操作员站及控制器提供了一个良好的接口，各种过程输入/输出卡件类型齐全，具有自诊断功能，能接受各种模拟量及数字量的信号，并具有自动切换功能，支持热插拔，可以在线更换。

3 一体化开工烧嘴系统

开工系统的氧气是通过空分装置把氧引进并经开关阀33XV-0022/0023控制进入开工烧嘴A3302；柴油由33FV-0003控制，经33XV-0024进入A3302。柴油、氧气喷入气化炉中被一体化开工烧嘴的电子打火枪引燃，对气化炉进行烘炉升温升压，最后点燃煤烧嘴喷入的煤粉。具体工艺流程如图2所示。

4 一体化开工烧嘴控制过程

（1）确认P-3933泵是否已启动，开工烧嘴冷却水循环是否正常，33FC-0005是否投自动控制。确认气化炉到开工放空管的流程是否已打通。（2）启动燃油泵P03306，打开33PV-0026前后截止阀，33FV-0005副线阀需打开，始终保持0.5Kg/S流量，以避免烧嘴退出后隔离阀泄露造成头部过温，同时也有效防止了工艺水长期静滞带来的结垢问题。（3）启动一体化开工烧嘴顺控33KS-0003，并建立油循环，检查油压、油温是否正常。接着打开气化炉的隔离阀并打开插入锁定装置。然后插入烧嘴，将烧嘴锁定在插入位置。开始氧气和柴油管线的氮气吹扫60S。（4）确认氧压在4.5Mpa上，可以按下点火按钮，此时打开柴油阀33XV0024，同时关闭油管线上的氮气吹扫阀33XV0025/26，吹扫阀关反馈都回来时就开氧气管线上的第一道截止阀33XV0022。（5）等待柴油到达烧嘴的时间，时间一到立即打开氧气管线的最后一道截止阀33XV0023，同时关闭吹扫阀33XV0027，并发打火信号，持续打火15S后，开启33XV100来保护打火枪。如果火检信号33XSH-0003A/B出现，证明烧嘴已点火成功，如果火检在8S内没有检测到，会联锁跳出顺控，并触发大联锁，会把氧气管线上的放空打开，同时打开油管线和氧管线的吹扫阀进行反吹。具体阀门的时序控制如图3所示。

5 一体化开工烧嘴常见的故障分析

一体化开工烧嘴点火是气化炉点火的关键，由于世林化工前期是沿用壳牌的开工烧嘴构造及控制原理，在初期试车时频繁发生开工烧嘴被烧坏现象，导致不停的拆装烧嘴，后来引进国内的一体化打火枪，在它原有的结构上增加了一根电子打火器，通过高电压射出的电子，引燃柴油。但它的原有火检信号离此着火点很远，采集到火检的强度很弱，顺序控制里无法判断，只能通过观火孔来人为强制火检，这样一旦打火失败，烧嘴退出将会不及时，致使从烧嘴中喷出的油氧混合物将残留在气化炉内，若不将其吹扫干净，再次点火就会发展爆燃现象，会严重影响开车进程。导致这种情况发生其一是由于氧和油的混合比例以及到达烧嘴头的同步性没有调整好，如果进去的氧偏多，温度会瞬间剧升，如果进去的氧偏少又会导致灭火。其二是喷头的材质选择，一般要求紫铜制作烧嘴喷头，因为铜具有良好的热传导性和良好的抗氧化性。但铜头也有它致命的弱点，就是其熔点低，耐高温性差，极易被烧毁。

6 结束语

气化炉实现一体化开工烧嘴的投入使用，大大缩短了投煤流程，操作上带来了许多方便之处，也为工艺提供了双重选择，如果一体化开工烧嘴电子打火枪损毁，且库里没有备件，可以再重新启动点火烧嘴，为系统开车节省了时间，极大程度上降低了能源损耗，所以此方案值得推广和借鉴。

参考文献

[1]唐宏青.现代煤化工新技术[M].北京：化学工业出版社，2009：67-68，71-72.

[2]张东亮，任永强，等.两段式加压粉煤气化技术[J].煤化工，2005，33（6）：23-25.

[3]美国霍尼韦尔EPKS中文参考手册.天津自动化研究所.

[4]邵春林，梁宝剑.开工烧嘴点火中出现的问题及处理[J].中氮肥，2008（5）；42-44.endprint

摘 要：运用霍尼韦尔公司的EPKS控制系统对一体化开工烧嘴进行顺序控制，使气化炉能够快速升温升压，从而缩短了四条煤线投入的时间，为气化安全稳定运行提供了有力的保障。对于原设计中点火烧嘴的投用成为备选方案，以便一体化打火枪烧坏时，不会影响气化开工。

关键词：气化炉；开工烧嘴；顺序控制

内蒙古世林化工煤制甲醇装置气化工艺采用西安热工院两段式干煤粉专利技术，气化炉膛温度高达1400～1600℃，压力4.0MPa，通过四个煤烧嘴来喷吹，此时碳转化率可以高达99%以上，氧耗非常低冷煤气效率也高，液态排渣，产品气体还洁净，有效气体（CO+H2）成分也很高。气化装置的控制系统采用美国Honeywell的EPKS系统，此DCS操作简便，功能强大，对复杂的工艺有很好的处理能力，能保证装置安全、稳定的运行。

1 DCS系统构成

一体化开工烧嘴控制系统的主要配置如图1。

上层为节点总线，通过FTE网连接，其通信协议符合TCP/IP协议，采用总线结构形式，双绞线传输，其传输速率可以达到100Mb/s，这一层上有2台服务器，互为冗余，9台操作站。底层是霍尼韦尔公司特有的过程控制网，连接了5对冗余的控制器并通过防火墙，连接到交换机上，主控制器通过IOLINK连接到各种类型的卡件上，并对整个装置进行控制。

2 EPKS系统的优势

EPKS系统的服务器是基于WINDOW SERVER 2003平台使用的，而操作站是基于WINDOW XP，为用户提供了一个方便、简单、易学的操作组态环境。系统采用双冗余结构，系统运行稳定、可靠。各种AI、AO、DI、DO模块都实时进行数据采集，各种控制逻辑运算块更为系统的无扰切换提供了有力的保障，逻辑块通俗易懂，很容易被新学员所接受。工程师站具有组态及操作员站的双重功能，操作员站及控制器提供了一个良好的接口，各种过程输入/输出卡件类型齐全，具有自诊断功能，能接受各种模拟量及数字量的信号，并具有自动切换功能，支持热插拔，可以在线更换。

3 一体化开工烧嘴系统

开工系统的氧气是通过空分装置把氧引进并经开关阀33XV-0022/0023控制进入开工烧嘴A3302；柴油由33FV-0003控制，经33XV-0024进入A3302。柴油、氧气喷入气化炉中被一体化开工烧嘴的电子打火枪引燃，对气化炉进行烘炉升温升压，最后点燃煤烧嘴喷入的煤粉。具体工艺流程如图2所示。

4 一体化开工烧嘴控制过程

（1）确认P-3933泵是否已启动，开工烧嘴冷却水循环是否正常，33FC-0005是否投自动控制。确认气化炉到开工放空管的流程是否已打通。（2）启动燃油泵P03306，打开33PV-0026前后截止阀，33FV-0005副线阀需打开，始终保持0.5Kg/S流量，以避免烧嘴退出后隔离阀泄露造成头部过温，同时也有效防止了工艺水长期静滞带来的结垢问题。（3）启动一体化开工烧嘴顺控33KS-0003，并建立油循环，检查油压、油温是否正常。接着打开气化炉的隔离阀并打开插入锁定装置。然后插入烧嘴，将烧嘴锁定在插入位置。开始氧气和柴油管线的氮气吹扫60S。（4）确认氧压在4.5Mpa上，可以按下点火按钮，此时打开柴油阀33XV0024，同时关闭油管线上的氮气吹扫阀33XV0025/26，吹扫阀关反馈都回来时就开氧气管线上的第一道截止阀33XV0022。（5）等待柴油到达烧嘴的时间，时间一到立即打开氧气管线的最后一道截止阀33XV0023，同时关闭吹扫阀33XV0027，并发打火信号，持续打火15S后，开启33XV100来保护打火枪。如果火检信号33XSH-0003A/B出现，证明烧嘴已点火成功，如果火检在8S内没有检测到，会联锁跳出顺控，并触发大联锁，会把氧气管线上的放空打开，同时打开油管线和氧管线的吹扫阀进行反吹。具体阀门的时序控制如图3所示。

5 一体化开工烧嘴常见的故障分析

一体化开工烧嘴点火是气化炉点火的关键，由于世林化工前期是沿用壳牌的开工烧嘴构造及控制原理，在初期试车时频繁发生开工烧嘴被烧坏现象，导致不停的拆装烧嘴，后来引进国内的一体化打火枪，在它原有的结构上增加了一根电子打火器，通过高电压射出的电子，引燃柴油。但它的原有火检信号离此着火点很远，采集到火检的强度很弱，顺序控制里无法判断，只能通过观火孔来人为强制火检，这样一旦打火失败，烧嘴退出将会不及时，致使从烧嘴中喷出的油氧混合物将残留在气化炉内，若不将其吹扫干净，再次点火就会发展爆燃现象，会严重影响开车进程。导致这种情况发生其一是由于氧和油的混合比例以及到达烧嘴头的同步性没有调整好，如果进去的氧偏多，温度会瞬间剧升，如果进去的氧偏少又会导致灭火。其二是喷头的材质选择，一般要求紫铜制作烧嘴喷头，因为铜具有良好的热传导性和良好的抗氧化性。但铜头也有它致命的弱点，就是其熔点低，耐高温性差，极易被烧毁。

6 结束语

气化炉实现一体化开工烧嘴的投入使用，大大缩短了投煤流程，操作上带来了许多方便之处，也为工艺提供了双重选择，如果一体化开工烧嘴电子打火枪损毁，且库里没有备件，可以再重新启动点火烧嘴，为系统开车节省了时间，极大程度上降低了能源损耗，所以此方案值得推广和借鉴。

参考文献

[1]唐宏青.现代煤化工新技术[M].北京：化学工业出版社，2009：67-68，71-72.

[2]张东亮，任永强，等.两段式加压粉煤气化技术[J].煤化工，2005，33（6）：23-25.

[3]美国霍尼韦尔EPKS中文参考手册.天津自动化研究所.

[4]邵春林，梁宝剑.开工烧嘴点火中出现的问题及处理[J].中氮肥，2008（5）；42-44.endprint

摘 要：运用霍尼韦尔公司的EPKS控制系统对一体化开工烧嘴进行顺序控制，使气化炉能够快速升温升压，从而缩短了四条煤线投入的时间，为气化安全稳定运行提供了有力的保障。对于原设计中点火烧嘴的投用成为备选方案，以便一体化打火枪烧坏时，不会影响气化开工。

关键词：气化炉；开工烧嘴；顺序控制

内蒙古世林化工煤制甲醇装置气化工艺采用西安热工院两段式干煤粉专利技术，气化炉膛温度高达1400～1600℃，压力4.0MPa，通过四个煤烧嘴来喷吹，此时碳转化率可以高达99%以上，氧耗非常低冷煤气效率也高，液态排渣，产品气体还洁净，有效气体（CO+H2）成分也很高。气化装置的控制系统采用美国Honeywell的EPKS系统，此DCS操作简便，功能强大，对复杂的工艺有很好的处理能力，能保证装置安全、稳定的运行。

1 DCS系统构成

一体化开工烧嘴控制系统的主要配置如图1。

上层为节点总线，通过FTE网连接，其通信协议符合TCP/IP协议，采用总线结构形式，双绞线传输，其传输速率可以达到100Mb/s，这一层上有2台服务器，互为冗余，9台操作站。底层是霍尼韦尔公司特有的过程控制网，连接了5对冗余的控制器并通过防火墙，连接到交换机上，主控制器通过IOLINK连接到各种类型的卡件上，并对整个装置进行控制。

2 EPKS系统的优势

EPKS系统的服务器是基于WINDOW SERVER 2003平台使用的，而操作站是基于WINDOW XP，为用户提供了一个方便、简单、易学的操作组态环境。系统采用双冗余结构，系统运行稳定、可靠。各种AI、AO、DI、DO模块都实时进行数据采集，各种控制逻辑运算块更为系统的无扰切换提供了有力的保障，逻辑块通俗易懂，很容易被新学员所接受。工程师站具有组态及操作员站的双重功能，操作员站及控制器提供了一个良好的接口，各种过程输入/输出卡件类型齐全，具有自诊断功能，能接受各种模拟量及数字量的信号，并具有自动切换功能，支持热插拔，可以在线更换。

3 一体化开工烧嘴系统

开工系统的氧气是通过空分装置把氧引进并经开关阀33XV-0022/0023控制进入开工烧嘴A3302；柴油由33FV-0003控制，经33XV-0024进入A3302。柴油、氧气喷入气化炉中被一体化开工烧嘴的电子打火枪引燃，对气化炉进行烘炉升温升压，最后点燃煤烧嘴喷入的煤粉。具体工艺流程如图2所示。

4 一体化开工烧嘴控制过程

（1）确认P-3933泵是否已启动，开工烧嘴冷却水循环是否正常，33FC-0005是否投自动控制。确认气化炉到开工放空管的流程是否已打通。（2）启动燃油泵P03306，打开33PV-0026前后截止阀，33FV-0005副线阀需打开，始终保持0.5Kg/S流量，以避免烧嘴退出后隔离阀泄露造成头部过温，同时也有效防止了工艺水长期静滞带来的结垢问题。（3）启动一体化开工烧嘴顺控33KS-0003，并建立油循环，检查油压、油温是否正常。接着打开气化炉的隔离阀并打开插入锁定装置。然后插入烧嘴，将烧嘴锁定在插入位置。开始氧气和柴油管线的氮气吹扫60S。（4）确认氧压在4.5Mpa上，可以按下点火按钮，此时打开柴油阀33XV0024，同时关闭油管线上的氮气吹扫阀33XV0025/26，吹扫阀关反馈都回来时就开氧气管线上的第一道截止阀33XV0022。（5）等待柴油到达烧嘴的时间，时间一到立即打开氧气管线的最后一道截止阀33XV0023，同时关闭吹扫阀33XV0027，并发打火信号，持续打火15S后，开启33XV100来保护打火枪。如果火检信号33XSH-0003A/B出现，证明烧嘴已点火成功，如果火检在8S内没有检测到，会联锁跳出顺控，并触发大联锁，会把氧气管线上的放空打开，同时打开油管线和氧管线的吹扫阀进行反吹。具体阀门的时序控制如图3所示。

5 一体化开工烧嘴常见的故障分析

一体化开工烧嘴点火是气化炉点火的关键，由于世林化工前期是沿用壳牌的开工烧嘴构造及控制原理，在初期试车时频繁发生开工烧嘴被烧坏现象，导致不停的拆装烧嘴，后来引进国内的一体化打火枪，在它原有的结构上增加了一根电子打火器，通过高电压射出的电子，引燃柴油。但它的原有火检信号离此着火点很远，采集到火检的强度很弱，顺序控制里无法判断，只能通过观火孔来人为强制火检，这样一旦打火失败，烧嘴退出将会不及时，致使从烧嘴中喷出的油氧混合物将残留在气化炉内，若不将其吹扫干净，再次点火就会发展爆燃现象，会严重影响开车进程。导致这种情况发生其一是由于氧和油的混合比例以及到达烧嘴头的同步性没有调整好，如果进去的氧偏多，温度会瞬间剧升，如果进去的氧偏少又会导致灭火。其二是喷头的材质选择，一般要求紫铜制作烧嘴喷头，因为铜具有良好的热传导性和良好的抗氧化性。但铜头也有它致命的弱点，就是其熔点低，耐高温性差，极易被烧毁。

6 结束语

气化炉实现一体化开工烧嘴的投入使用，大大缩短了投煤流程，操作上带来了许多方便之处，也为工艺提供了双重选择，如果一体化开工烧嘴电子打火枪损毁，且库里没有备件，可以再重新启动点火烧嘴，为系统开车节省了时间，极大程度上降低了能源损耗，所以此方案值得推广和借鉴。

参考文献

[1]唐宏青.现代煤化工新技术[M].北京：化学工业出版社，2009：67-68，71-72.

[2]张东亮，任永强，等.两段式加压粉煤气化技术[J].煤化工，2005，33（6）：23-25.

[3]美国霍尼韦尔EPKS中文参考手册.天津自动化研究所.

[4]邵春林，梁宝剑.开工烧嘴点火中出现的问题及处理[J].中氮肥，2008（5）；42-44.endprint