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| 甲醇行業(yè)自動配料系統(tǒng)解決方案 | 2020-03-07 |
| 在石化行業(yè)，自動配料系統(tǒng)在化工原料生產(chǎn)配料系統(tǒng)技術(shù)方面，具備為各種裝置提供成熟自控方案與實施的能力。在大型煤制甲醇工藝過程配料系統(tǒng)中，自動配料系統(tǒng)從煤氣化、原料氣凈化到甲醇合成、精餾等生產(chǎn)工序和包括空分、水處理等公用工程的完備自動控制系統(tǒng)整體解決方案與成功應用案例。 一 工藝簡介 、 二 配料系統(tǒng)策略 甲醇裝置與合成氨裝置具有較大的相似性，因此變換、凈化部分的配料系統(tǒng)介紹可參考《大型合成氨行業(yè)解決方案》，本文主要介紹煤氣化、甲醇合成等配料系統(tǒng)過程策略?！ ?br>1.針對Texaco氣化爐的配料系統(tǒng)策略 氣化爐配料系統(tǒng)主要包括常規(guī)系統(tǒng)、順序系統(tǒng)和SIS安全儀表系統(tǒng)，其中SIS安全儀表系統(tǒng)是主要難點與重點?！ ?br>(1)常規(guī)配料系統(tǒng) 氣化爐常規(guī)配料系統(tǒng)以簡單調(diào)節(jié)為主，多重化的測量特點主要是為了保證安全，如氣化爐溫度測量、激冷室液位測量等，配料時可選用不同的測量值作為SP值。氧煤比及負荷升降調(diào)節(jié)是配料中較為復雜的一個回路?！ ?br>(2)順序配料系統(tǒng) 氣化爐急冷室下部的集渣鎖斗的系統(tǒng) 實質(zhì)是一個順序配料，涉及充壓、集渣、卸壓、出渣等過程，是一個交變的壓力配料系統(tǒng)?！ ?br>(3)SIS安全儀表系統(tǒng) 氣化爐安全系統(tǒng)分順序系統(tǒng)和安全聯(lián)鎖兩大部分。這兩部分的功能是相互獨立的，但安全聯(lián)鎖功能的優(yōu)先級別要高于順序系統(tǒng)。 氣化爐安全系統(tǒng)是從開車、運行，直到停車的一整套安全自動配料監(jiān)控系統(tǒng)。氣化爐運行過程中，每執(zhí)行一個步驟，無論是手動還是自動操作，安全系統(tǒng)將連續(xù)監(jiān)控生產(chǎn)過程中最重要閥門的閥位狀態(tài)，并自動調(diào)整主要的工藝參數(shù)，實現(xiàn)裝置在正?；蚪o定的參數(shù)下有的安全運行狀態(tài)?！ ?br>氣化爐SIS系統(tǒng)包括順序系統(tǒng)(開車、停車、吹掃順序)和氣化爐安全聯(lián)鎖。 (a)氣化爐開車順序：任務是使氣化裝置安全和協(xié)調(diào)地開車。在執(zhí)行開車順序前，應檢查相關(guān)條件是否具備。 在完成相關(guān)步驟后，通過調(diào)整氧氣和蒸汽配料閥的開度建立氧氣和蒸汽放空，使水煤漿和氧氣流量達到開車設定值。當滿足開車允許條件且穩(wěn)定時間大于30s后，可按下運行按鈕繼續(xù)運行開車順序。所有后續(xù)步驟，一直到氣化爐加壓，均自動進行，不須操作人員干預?！ ?br>在開車順序中，如果任何不要求操作人員干預的順序步執(zhí)行時間超過預定的時限，則開車失敗并激發(fā)停車順序。DCS報警指示開車失敗，同時指示出失敗原因?！ ?br>(b)氣化爐停車順序：無論何時，當停車激發(fā)條件出現(xiàn)或按下手動停車按鈕，均啟動停車順序激發(fā)氣化裝置停車。停車順序是單向不可逆轉(zhuǎn)的，一旦被激發(fā)，就一直進行下去直到結(jié)束，即使在處理過程中引起氣化裝置跳車的條件已恢復正常也如此?！ ?br>由于停車可在任何情況下發(fā)生，故在停車的瞬間各閥門的位置是不固定的。因此停車順序的步動作除了要切斷進爐物料外，還需對各聯(lián)鎖程控閥的開關(guān)位置進行設置。 (c)吹掃順序：吹掃分氧氣管線和水煤漿管線吹掃，遵循先吹氧管再吹水煤漿管、先停水煤漿管吹掃再停氧管吹掃的原則，在進行水煤漿管吹掃期間，要持續(xù)進行氧管吹掃，以防止水煤漿回流進入氧管。吹掃可根據(jù)需要重復多次?！ ?br>(d)安全聯(lián)鎖功能：安全聯(lián)鎖功能的作用是對裝置的運行條件連續(xù)進行監(jiān)視，在出現(xiàn)不安全情況時產(chǎn)生動作使裝置安全停車，以防止造成設備損壞或人員傷亡。開車投料期間，對相關(guān)動作有嚴格的時間要求。安全系統(tǒng)設置有"看門狗"定時器，如果在規(guī)定時間內(nèi)沒有完成預定動作，則激發(fā)氣化裝置停車?！ ?br>2.針對SHELL氣化爐的配料系統(tǒng)策略 SHELL氣化爐的配料系統(tǒng)主要包括磨煤系統(tǒng)聯(lián)機配料、氣化工序工藝聯(lián)鎖、SIS安全儀表系統(tǒng)配料(其需求與Texaco氣化爐類似)和一些復雜配料系統(tǒng)。 (1)磨煤系統(tǒng)聯(lián)機配料 (a)系統(tǒng)聯(lián)鎖停車 在下列工藝條件和操作下將啟動配料系統(tǒng)停車聯(lián)鎖：煤稱量給料機給煤流量低低、磨機電機停、停車按鈕shutdown。停車聯(lián)鎖啟動后，自動按以下步驟停車：皮帶輸送機停、煤稱量給料機停、磨機電機停?！ ?br>(b)煤稱重給料機聯(lián)鎖條件：系統(tǒng)聯(lián)鎖停、煤稱重給料機電機轉(zhuǎn)速低。 (2)氣化工序工藝聯(lián)鎖 (a)氣化開停車時序 碳洗塔出口壓力低于0.5MPa、系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)復位、煤粉輸送、氧氣超時?！ ⊥睹汉螅訒r7s，氧氣流量計時器開始計時，時間40s，40s后氧氣放空閥關(guān)閉，氧氣切斷閥打開，如果閥位不正常，氣化爐聯(lián)鎖停車動作?！ ?b)氣化聯(lián)鎖 包括系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)復位，磨煤系統(tǒng)運行投煤，氣化爐聯(lián)鎖停車觸發(fā)器。 (c)鎖斗PLC邏輯程序 鎖斗配料系統(tǒng)包括"卸壓--清洗--排渣--充壓--集渣"等過程。涉及渣水工藝聯(lián)鎖、渣池攪拌器聯(lián)鎖、碳洗塔給料泵聯(lián)鎖、灰水泵聯(lián)鎖等。 (3)部分復雜配料系統(tǒng)說明 (a)氧煤比配料系統(tǒng) 粉煤流量的中值選擇--粉煤流量的配料系統(tǒng)采用煤粉調(diào)節(jié)閥或改變發(fā)料罐壓力進行配料，對粉煤流量設計了中值選擇回路，將粉煤流量三選二后取中值進行PID調(diào)節(jié)配料發(fā)料罐的壓力或煤粉調(diào)節(jié)閥的開度?！ ?br>氧氣流量的補償和純度校正--入爐氧氣流量是影響氣化爐溫度的關(guān)鍵因素，氧氣流量的準確性尤為重要，設置了氧氣流量的溫度，壓力補償，補償計算得到的補償流量與氧氣純度進行校正，最終得到氧氣流量來進行配料?！ ?br>氧煤比配料系統(tǒng)--氧煤比配料系統(tǒng)采用標準比例功能和內(nèi)部儀表的比例計算保證氧煤比的穩(wěn)定，氧煤比給出值經(jīng)過乘法器計算氧氣流量OSP，作為氧氣回路的遠程給定，取倒數(shù)后經(jīng)乘法器計算出粉煤流量，作為煤粉單參數(shù)回路的遠程給定，從而實現(xiàn)交互配料。煤粉流量發(fā)生變化，通過氧煤比自動配料，通過實測的煤粉流量計算氧氣流量，通過PID調(diào)節(jié)輸出值配料系統(tǒng)氧氣自調(diào)閥動作。 氧氣流量發(fā)生變化，通過氧煤比自動配料，計算對應煤粉量，通過PID調(diào)節(jié)后的輸出值配料系統(tǒng)煤粉調(diào)節(jié)閥，使粉煤流量按氧煤比變化?！ ?br>(b)氣化爐負荷配料系統(tǒng) 氣化爐負荷配料系統(tǒng)是為了防止氣化爐負荷 過大，設置了負荷變化速度限制器，將負荷的每分鐘變化限制在一定的范圍內(nèi)。為防止氧氣過量設置高低選擇器，在粉煤回路上設置高選器，將測量出的煤粉量與負荷給定的煤粉量進行比較，取高者作為煤粉回路遠程給定的最終值。在氧氣回路上設置了低選器，將測量出的煤粉量與負荷給定的煤粉量進行比較，將其低者作為氧氣回路的給定值。提負荷值時，煤粉流量大于負荷給定值，被高選器選中，調(diào)節(jié)氧煤比，氧氣流量隨之增大；降負荷時，煤粉流量低于負荷給定值，被低選器選中，先降氧氣流量，再配料系統(tǒng)氧煤比，煤粉流量隨之下降?！ ?br>(c)鎖斗邏輯系統(tǒng)說明 鎖斗PLC系統(tǒng)模式包括運行，收渣，排渣模式?！ ?br>涉及鎖斗安全閥、鎖斗進口閥、鎖斗出口閥、鎖斗循環(huán)泵進口閥、激冷室開關(guān)、激冷室液位等閥門及現(xiàn)場檢測信號?！ ?br>3.甲醇合成配料系統(tǒng)策略 甲醇合成部分配料系統(tǒng)以簡單配料為主，包括馳放氣一次減壓后壓力、馳放氣二次減壓后壓力、出工段副產(chǎn)中壓蒸汽壓、閃蒸槽液位調(diào)節(jié)、甲醇分離器液位、洗醇塔液位調(diào)節(jié)、鍋爐給水預熱器出口水、汽包操作壓力、升溫氣體壓力等?！ ?br>復雜回路配料主要有鍋爐液位3沖量系統(tǒng)?！ ?br>內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)的是進鍋爐工段給水流量，外環(huán)調(diào)節(jié)的是汽包液位，前饋是出工段副產(chǎn)中壓蒸汽流量?！ ?br>合成工段涉及的安全聯(lián)鎖是在汽包液位低低(小于規(guī)定值)時，聯(lián)鎖動作，停原料氣壓縮機和合成氣壓縮機?！ ?br>三 結(jié)束語 自動配料系統(tǒng)涉及石化、化工、冶金、電力、建材、啤酒、造紙等多個行業(yè)，成功實施的工程項目達4000多個，其中包括大批典型和特色項目。自動配料系統(tǒng)期待著與更多的煤制甲醇行業(yè)用戶共同進步，以全面提升整個行業(yè)的自動配料水平與經(jīng)濟效益。 | |
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