降低锅炉水处理系统联锁停机次数

邓信文，唐朝勇，王宝云，刘 辰

（中国石油西南油气田公司川东北作业分公司，四川成都 610021）

0 引言

2019 年10 月，川东北高含硫合作开发项目作业权由美国雪佛龙公司移交给中国石油。中国石油接管作业权后，宣汉净化厂成立了公用工程QC（Quality Control，质量控制）小组，由10名成员构成。

净化厂锅炉水处理系统由超滤UF、反渗透RO、电渗析EDI三个主要设备装置组成，为净化厂公用工程的锅炉单元、天然气净化脱硫单元、硫磺回收单元、尾气处理单元提供合格的除盐水和除氧水。

2019 年11 月至2020 年1 月，在跟踪统计锅炉水处理系统生产运行动态时，发现该系统每月都会发生联锁停机20 次左右，对净化厂各装置单元的平稳运行存在潜在性影响。如何确保“安、稳、长、满、优”运行，是QC 小组的工作重中之重，因此小组决定展开降低锅炉水处理系统联锁停机次数QC 活动。

1 目标设定及可行性分析

小组对三个月来引发锅炉水处理系统联锁停机的首发原因进行了统计（表1）。

表1 2019 年11 月至2020 年1 月引发联锁停机原因次数

超滤产水罐液位低低引发锅炉水处理系统停机联锁的次数占90%左右（图1），是锅炉水处理系统联锁停机次数高的症结所在。

图1 引发联锁停机原因次数百分比图

小组讨论分析认为，将主要症结“超滤产水罐液位低低联锁次数”降低95%以上，则导致锅炉水处理系统联锁停机次数可以降低为20.6-17.3×95%=4.165 次/月。

小组成员针对理论测算进行了讨论，结合多年生产运行和设备管理经验，通过QC 活动能够解决“超滤产水罐液位低低联锁”的问题，锅炉水处理系统联锁停机次数降低到理论测算次数是可行的。

最终将本次QC 活动目标设定为：锅炉水处理系统联锁停机次数小于4 次/月。

2 原因分析

明确问题症结后，小组成员查阅超滤产水罐液位变化情况的历史曲线以及锅炉水处理系统联锁停机的事件记录，超滤产水罐液位低低联锁都出现在超滤UF 装置反洗过程，但并不是每次反洗过程都会触发该联锁。

进一步对每次联锁事件发生过程、DCS 趋势图、逻辑控制程序，对比分析发现，锅炉水处理系统联锁时存在共同相似的生产运行工况，即是超滤UF 装置启机运行后，立即就进入反洗过程，即：

（1）超滤UF 制水累计运行时间达到57～58 min，距离自动执行反洗程序倒计时只有2～3 min。此时超滤产水罐液位达到80%，超滤UF 程序控制自动停机。

（2）反渗透RO 运行制水，超滤产水罐液位下降到45%，程序控制超滤UF 开机，启动新一轮制水工作并向超滤产水罐补水。按照PLC 逻辑程序设定，每次开机后先完成2 min 正冲洗步序，超滤UF 系统开始制水。

（3）超滤UF 装置在完成启机后的2 min 正冲洗时间后，其运行时间累计到达60 min，PLC 控制超滤UF 停止制水程序执行，转入执行反洗程序。

（4）在整个反洗过程中产水罐D-073423 液位会下降30%左右，触发超滤产水罐液位低低联锁液位设定值15%，造成锅炉水处理系统联锁停机，超滤UF 装置反洗程序中断。

3 要因确认、制定对策

QC 小组成员通过头脑风暴法，从人、机、料（液位计）、法（程序）、环5 个方面总结了超滤UF 装置反洗过程中，可能导致超滤产水罐液位低低的7 条末端因素（图2）。

图2 超滤产水罐液位低低因果图

小组全体成员对找出的7 条末端因素，制定要因确认表，并通过现场测试、运行工况模拟推演等方式方法，逐条分析并确定要因。

要因确定一：超滤制水启动液位与液位低低联锁设定值之间的安全冗余小

小组成员按照水处理系统超滤UF 运行步序、水处理系统制水工艺参数和生产运行工况，开展超滤UF 反洗过程工艺推算，反洗过程中超滤产水罐液位变化（图3）。

图3 优化前的超滤反洗步序图

运行工艺参数如下：超滤UF 的产水量80 m3，反渗透RO 进水量73 m3，推演计算整个9.35 min 反洗流程期间，超滤UF 产水罐液位会下降33.3%，在特定45%液位启动制水程序，产水罐液位下降到11.7%，低于超滤水罐液位低低联锁的设定值15%。

因此，超滤UF 制水启动液位与超滤产水罐低液位联锁设定值之间的安全冗余小是要因。

其余末端因素：人员操作技能不足、雷达液位计测量范围与设计不对应、反渗透RO 进水流量大、超滤UF 产水流量小、超滤UF 反洗流程步序间响应时间较长、环境对雷达液位计的干扰经验证均为非要因。

针对找到的一条主要原因，小组成员经过方案优选，从工作量、有效性、经济性、时间性、可靠性进行综合评价，最终选出最佳方案——优化超滤UF 反洗程序步序。

4 对策实施

4.1 第一步：确定需要优化的步序

通过查询锅炉水处理系统的《技术操作和维修手册》之超滤UF 运行步序表中，建议程序运行按“运行→进气→排水→反洗1→反洗2→正洗→运行”循环进行。

外方公司主导作业权期间，在对UF 超滤的反洗流程的逻辑控制程序优化设计时，超滤UF 反洗程序的最后一个45 s 正冲洗步序执行结束后，仍从超滤UF 开机制水的120 s 正冲洗步序执行。结合小组成员多年对锅炉水处理系统的管理经验，结合工艺核实和验证，这两个步序的工艺目标和作用是相同的，可以将其中一个省略。因此，将超滤UF 连续运行时超滤UF 反洗和进入制水环节之间的120 s 正冲洗步序（图3）进行优化省略，优化后的超滤运行步序如图4 所示。

图4 优化后的超滤反洗步序图

4.2 第二步：修改超滤UF 装置的PLC 程序按照优化后的运行步序图修改超滤

UF 装置的PLC 程序（图5）。

图5 PLC 程序修改情况

5 效果检查

优化超滤UF 反洗程序，取消正冲洗步序后，通过对2020年3—8 月份锅炉水处理系统运行动态的跟踪统计，超滤UF 运行顺畅，平稳，制水水量和水质的均符合工艺要求，未发生因超滤产水罐液位低低联锁锅炉水处理系统。超滤UF 反洗程序优化后，运行时间缩短了2 min，每天减少新鲜水用量约43 t，锅炉水处理系统制水率提升2%。

锅炉水处理系统月平均联锁停机次数下降到0.67 次，达到了本次QC 活动目标：锅炉水处理系统联锁停机次数小于4 次/月。