煤化工气化炉电仪自动化控制系统优化改进

徐 力，王 健

（新能凤凰滕州能源有限公司，山东滕州 277527）

煤化工气化炉电仪自动化控制系统优化改进

徐 力，王 健

（新能凤凰滕州能源有限公司，山东滕州 277527）

针对多喷嘴对置式水煤浆气化炉运行过程中遇到的问题，分析了原因，对原设计的烧嘴冷却水联锁和冷却水泵快速启动进行了优化和完善，效果良好，收到了较好的经济效益。

气化装置；冷却水泵；控制连锁

0 引 言

新能凤凰（滕州）能源有限公司坐落于山东鲁南煤化工高科技工业园，以高硫煤为原料、洁净煤技术为核心，该项目是山东省重点项目，公司现有三套四喷嘴对置式水煤浆气化装置，运行方式两开一备，配套年产72万t甲醇。

多喷嘴对置式水煤浆气流床气化工艺，在高温（＜1350℃）、高压（＜6.5 MPa）下进行气化反应生成水煤气，作为甲醇生产的原料气。单台气化炉装置日处理煤（干基）：1 560 t／d，产生有效气体：（CO＋H2）101200 m3（标）／h。

2009年一次投料成功投运，这是多喷嘴对置式水煤浆气化技术自华鲁恒升、兖矿国泰、兖矿鲁化、江苏灵谷和江苏索普后投入运行的第6家用户。

1 烧嘴冷却水流程

水煤浆和氧气，通过四个对称均布在同一水平面的工艺烧嘴，喷射进入气化炉内并雾化，烧嘴在高温下工作，为了保护烧嘴，在端部有冷却盘管和水夹套，通入的冷却脱盐水冷却烧嘴，减轻高温损坏。脱盐水首先送入烧嘴冷却水槽，由烧嘴冷却水泵加压后，送入烧嘴冷却水换热器，然后分四路分别进入对应的工艺烧嘴的冷却盘管。出烧嘴冷却盘管的水，分别进入对应的烧嘴冷却回水分离罐中，烧嘴冷却回水分离罐的冷却水依靠重力流回烧嘴冷却水槽。

2 嘴冷却水SIS系统联锁的探索和改造

2.1 生产监控操作FOXBORO DCS系统

公司生产监控操作采用FOXBORO DCS系统，气化炉安全联锁控制系统采用Trident用于装置连锁逻辑控制，确保开车、停车和气化炉吹扫的安全。

SIS分为三个不同的功能：程序、联锁和自动跳闸机构。

自动跳闸机构用于监控装置的运转情况，如果出现潜在不安全的工况，就促使气化炉停车。

2.2 存在问题

烧嘴是气化炉的核心设备，在气化炉运行时，烧嘴前部受炉内高温高压气流冲刷，会出现烧嘴冷却盘管腐蚀与损坏，当出现开裂及冷却水泄漏时，必须停车。在开车运行中出现过气化炉烧嘴冷却水盘管突然断裂，煤气穿透烧嘴冷却水管而着火，操作人员及时发现按下手动急停按钮 ，避免了事故扩大。

2.3 原因分析

（1）原设计烧嘴冷却水联锁条件为：出口温度高高、入口压力高高、入口流量低低，三选二条件达到触发条件事烧嘴冷却水进、出口阀关，气化炉装置停车。

（2）通过SIS系统的趋势截图（图1）分析发现，虽然烧嘴冷却水入口流量低低触发条件达到高报值，但是烧嘴冷却水出口温度HH、烧嘴冷却水入口压力LL没达到触发条件高报值，造成停车保护连锁反应滞后。

图1 历史趋势

2.4 处理方法

此类事故发生两次，给现场巡检人员、设备的安全运行和生产的安全运行带来极大的安全隐患。经过研究分析并结合我公司的设备状况，对SIS系统连锁进行一系列的改进措施：

（1）原三选二联锁维持（烧嘴冷却水入口流量低低、烧嘴冷却水入口压力高高、烧嘴冷却水出口温度高高）；

（2）增加烧嘴冷却水入口流量低低联锁；（3）增加出口流量联锁高高；（4）增加冷却水流量差联锁；（5）调整四选一联锁的延时时间。

2.5 连锁完善后的效果

在2012年出现的两次烧嘴冷却水联锁触发的停车后的烧嘴拆检中，发现烧嘴冷却水盘管已经烧穿，同时通过SIS趋势截图（图2）及SOE记录分析验证了，改造后的停车保护联锁反应迅速及时可靠，有效解决了此类问题。

图2 历史趋势

表1 SIS系统SOE收集

3 烧嘴冷却水泵快速启动探索和改造

3.1 烧嘴冷却水泵控制连锁

烧嘴冷却水泵自启动控制系统采用FOXBORO DCS进行装置的监控运行，当烧嘴冷却水总管压力低至PT1210L整定值时，P1201B备用泵自启动；压力低至PT1200LL整定值时，事故烧嘴冷却水泵启动；当压力低至PT1201LLL时，事故烧嘴冷却水罐出口阀XV1210打开向烧嘴提供冷却水，同时事故烧嘴冷却水罐液位低低或烧嘴冷却水流量低于会引发气化炉联锁停车。

3.2 存在问题

2012年至2013年气化装置烧嘴冷却水管线由于晃电、设备检修及操作原因多次出现冷却水压力快速下降，触发烧嘴冷却水流量低低连锁导致气化炉装置紧急停车。

3.3 原因分析

（1）现有烧嘴冷却水泵压力联锁启动后，运行泵停止到备用泵启动有6－12s的时间差，这期间烧嘴冷却水压力迅速下降（LL）（图3），导致SIS系统连锁触发气化炉装置停车（图4）。

图4 连锁触发气化炉装置停车

图3 冷却水压力迅速下降

3.4 处理方法

（1）烧嘴冷却水泵控制系统改造的目的是加快备泵和事故水泵的启动时间（备用泵从启动到电流调节正常约12 s时间），因此，由电气部门增加硬联锁，即当烧嘴冷却水运行泵停车后备用泵通过连锁直接启动，若备用泵也无法启动，则事故烧嘴冷却水泵（P1204）立即启动。

（2）仪控DCS连锁改造与电气结合起来（图5），根据现有冷却水泵P1201A和P1201B，当工艺选择“备泵”后，自启动联锁信号引入“停”运行状态和“小于15 A电流”信号二选二进行判断，新方案将这两个信号引入原压力控制启泵组态。

图5 P1201A自启动联锁系统逻辑图

3.5 完善后的效果

（1）2013年，DCS监控到烧嘴冷却水泵主泵B停后（图6），电流信号（IT_P1201B）由250.5 A掉到4.8 A，泵的状态发生色变显示已经停转，这时A泵迅速自启动（图7），电流信号（IT_ P1201B）由0到279.38 A，启动时间大幅缩短至3 s，烧嘴冷却水管线压力快速稳定到正常值，气化装置系统未受到影响运行正常（图8）。

图6 冷却水泵B停后

图7 冷却水A迅速自启动

图8 烧嘴冷却水管线压力快速稳定到正常值

（2）DCS系统趋势反应出在2013年运行过程B泵突然停止后，A泵及时启动，在连锁条件触发前快速提升烧嘴冷却水管线压力，避免了气化装置的停车。

主泵B停，备泵A启动冷却水压力从正常→低→正常，用时2秒。

烧嘴冷却水压力从正常→低→正常，用时3 s。

4 结束语

经过大家的共同努力，现在气化装置在满负荷下一直运行比较平稳，针对多喷嘴对置式水煤浆气化炉运行过程中遇到的问题，分析了原因，对原设计的烧嘴冷却水联锁和冷却水泵快速启动进行了改造和完善，效果良好，收到了较好的经济效益。

ystem optimization and improvement of coal chemical gasification furnace automatic control instrument

Xu Li,Wang Jian
（New energy Phoenix Tengzhou Energy Co.，Ltd.，Tengzhou Shandong 277527，China）

In view of the problems encountered in the running process of the opposed multi nozzle coal water slurry gasifier，analyzes the reasons，the original design of the burner cooling water interlock and cooling water pump quick start has been optimized and improved，the effect is good，received a good economic benefit.

gasification plant；cooling water pump；control chain

TB657

B

1003-6490（2015）03-046-04

2015－04－20

徐力（1974－）男，山东滕州人，助理工程师，主要从事化工电气设备技术管理工作。