緊急停車(chē)系統（ESD）在清華氣化爐中的應用

June 2013化肥設計第51卷第3期●40.Chemical Fertilizer Design2013年6月緊急停車(chē)系統(ESD)在清華氣化爐中的應用王偉東(大唐國際化工技術(shù)研究院有限公司,北京100070)摘要: ESD簡(jiǎn)稱(chēng)為緊急停車(chē)系統,適用于高溫、高壓、易燃、易爆等連續性生產(chǎn)裝置的安全保護系統。大唐呼倫貝.爾化肥有限公司合成氨裝置清華氣化爐采用了康吉森公司的TRICON ESD系統。介紹了清華氣化爐的工藝特點(diǎn);簡(jiǎn)述了氣化爐ESD系統的硬件構成和軟件構成，闡明了工藝條件下緊急停車(chē)系統的聯(lián)鎖邏輯和操作要求。應用效果表明,采用ESD系統的2套清華爐實(shí)現了安全聯(lián)鎖的要求,保障了氣化爐的安全穩定運行。關(guān)鍵詞:清華氣化爐;緊急停車(chē)系統( ESD);聯(lián)鎖doi :10.3969/j. issn. 1004 - 8901.2013. 03.011中圖分類(lèi)號: TQ545文獻標識碼:B文章編號:1004 - 8901(2013)03 -0040 -03Application of Emergency Shut down( ESD) System in Qinghua GasifierWANG Wei-dong( Datang International Chemical Engineering Technology Research Institute Company Ltd. ，Beijing 100070 China)A bstract : ESD was refered as emergency shut down system; it was suitable to security guard system for continuously operating plant of high tempera-ture, high pressure, easy combustion and easy explosion etc. The Triconex Company' s TRICON ESD system was used in Qinghua gasifer of synthetic am-monia plant in Datang Hulunbeier Chemical Fertilizer Company Lid. Author has introduced the process features of Qinghua gasifier ; has briefly describedthe hardware/ software constituents of ESD system of gasifier; has explained the interlock logic and operation requirement for ESD system under processcondition. Application efet indicates that the requirement of safety interloek is realized in the 2 sets of Qinghua gasifiers in which ESD system is adopted，safe and stable operation is secured for gasifier.Key words: Qinghua gasifer; emergency shut down system ; interlockdoi:10. 3969/j. issn. 1004 - 8901.2013. 03.011氣洗滌系統,燒嘴冷卻水系統，鎖斗系統和黑水處1清華爐的工藝特 點(diǎn)理系統等組成。大唐化肥公司清華爐煤氣化工藝的原料是粉2緊急停車(chē)系統( ESD)的功能煤漿,選用了國內水煤漿加壓氣化技術(shù)、年產(chǎn)18萬(wàn)t合成氨定型設計,其規模按2套清華氣化爐，每套大唐化肥公司的控制器采用康吉森公司的基爐投水煤漿量49.7 tV/h設計,并在設計上留有余于TRICON三重模件冗余(TMR)結構的冗余容錯地。水煤漿加壓氣化生產(chǎn)以CO+H2為主的粗煤式控制系統,該系統經(jīng)過(guò)TUVAK6級認證,滿(mǎn)足氣,設計能力為每臺氣化爐投水煤漿量49.7Vh,粗SIL 3安全等級要求。TRICON ESD是美國Triconex公司開(kāi)發(fā)的一種煤氣中有效氣量(氫氣、一氧化碳)為55 000 m'/h,以微處理器為核心，由高可靠性硬件組成,具有高最大可達到66 000 m/h。用高壓氮氣或加壓CO2速處理能由邵+的杭制也能以及方便、靈活的組輸送人氣化爐,對煤種的適用范圍寬,能夠以當地中國煤化工煤種為原料,而且碳轉化率達95% ~98%。裝置共態(tài)YHCNMHG制系統。其最顯著(zhù)的特點(diǎn)足儀入大鞏廿相刃比( Hardware Implemented有2套煤漿制備2套氣化爐系統.2套氣體洗滌系Fault Tolerance - HIFT) 和三重化模塊冗余結構統和2套灰水處理系統,單套能力可生產(chǎn)有效氣(Triple Modular Redundancy - TMR)。38 500 m /h,最低不低于33 000 m'/h。作者簡(jiǎn)介:王偉東(1965年-),男,黑龍江青岡人,高級工程師,碩工藝流程主要由制漿系統,氣化爐系統,粗煤.士,從事化工儀表現場(chǎng)維護管理等工作。第3期王偉東緊急停車(chē) 系統( ESD)在清華氣化爐中的應用●41.由于ESD的每個(gè)支路之間是完全隔離的,任何1印機輸出或轉換為SOE. LOG 文件存人操作站的條支路出現故障都不會(huì )影響到其他2個(gè)支路的工作，硬盤(pán)中。拆卸和更換失效支路內的失效模件都可以在在線(xiàn)狀3.2 軟件配置態(tài)下進(jìn)行,而不必中斷系統運行。這樣的硬件結構保組態(tài)軟件是Triconex 公司基于Windows 的證了TRICON ESD具有出色的可靠性和安全性。TriStation 1131,該軟件 裝在工程師站中，用戶(hù)可以利用其進(jìn)行系統硬件配置、定義輸人/輸出點(diǎn)，還可3氣化爐 ESD系統的構成以通過(guò)調用各種功能模塊進(jìn)行控制程序組態(tài)。用3.1 硬件構成戶(hù)的組態(tài)程序經(jīng)過(guò)編譯后再下裝到TRICON控制器大唐化肥公司的2臺清華氣化爐,每臺使用1的主處理器中執行。完成渣水鎖斗順控、氣化爐開(kāi)套TRICON ESD系統，每套ESD系統由主機、工程停車(chē)步驟、氣化爐聯(lián)鎖邏輯、旁路及假信號操作等師站/操作站輔助操作面板以及SOE打印機組成，實(shí)際聯(lián)鎖功能。該軟件還具有硬件運行狀態(tài)監視2套系統互相獨立,互不影響。系統結構見(jiàn)圖1。和仿真功能,可以用來(lái)做系統硬件的故障診斷、在線(xiàn)維護以及控制程序的調試和模擬試驗。硬線(xiàn)連接輔助操作面板監控軟件采用美國Inellution 公司開(kāi)發(fā)的交互式工控軟件INTOUCH9.0,是一個(gè)全面支持各種控制方案的組態(tài)軟件平臺。具有全中文顯示，界面友輸入信號來(lái)自現場(chǎng)ESD主機以太網(wǎng)通訊,工程師戰、(操作員站)好,易操作的特點(diǎn)。軟件操作畫(huà)面的設計采用主菜單的形式，在每幅畫(huà)面下通過(guò)按鈕進(jìn)行切換,畫(huà)面主要有主菜單畫(huà)面、工藝流程畫(huà)面、總貌畫(huà)面、報表SOE打印機輸出信號去現場(chǎng)畫(huà)面、報警畫(huà)面、歷史趨勢、組畫(huà)面等。根據監測、觀(guān)察和維護的需要,在每個(gè)畫(huà)面中都設置了按鈕,圖1系統結構ESD主機即TRICON控制器，包括主處理器卡、通過(guò)鼠標點(diǎn)擊可進(jìn)入相應畫(huà)面,主菜單畫(huà)面中匯總輸人輸出卡、電源卡、通訊卡等。所有卡件安裝在了各個(gè)畫(huà)面的按鈕,操作人員根據維護系統的實(shí)際主機架中,并和電源單元、輔助儀表及接線(xiàn)端子排需要可進(jìn)人各個(gè)畫(huà)面進(jìn)行監護和操作。對關(guān)鍵參數的修改,采用分級授權制,如果操作人員的訪(fǎng)問(wèn)集成安裝于機柜中。工程師站(操作站)選用DELL公司的工業(yè)PC級別不夠，系統拒絕執行。機,機內裝有系統組態(tài)軟件和監控軟件，兼具儀表工藝條件下的緊急停車(chē)系統工程組態(tài)維護和生產(chǎn)過(guò)程監控功能。由2臺操作站及1臺工程師站電腦組成,其中每1臺操作站均氣化爐的儀表公共測量點(diǎn)在每臺爐子ESD監控可以監控另外1臺氣化爐畫(huà)面,而不會(huì )因1臺操作畫(huà)面給予顯示,重要測量點(diǎn)通過(guò)安全柵將信號分至站的故障導致無(wú)法監控氣化爐ESD畫(huà)面。工程師DCS通道,在DCS上顯示,供工藝人員監控。同時(shí)通站用于維護整個(gè)控制系統可以實(shí)現2套系統的組過(guò)硬件接線(xiàn)實(shí)現ESD與DCS的通訊,方便操作。態(tài)和所有上位聯(lián)鎖復位、打旁路及假信號等操作。按照工藝要求,在緊急停車(chē)時(shí),要完成以下動(dòng)作。操作站及工程師站硬件上通過(guò)2臺交換機和2個(gè)通(1)立即停人高壓系統物料,關(guān)閉進(jìn)料閥和出信模塊實(shí)現和控制器之間的通信,通訊也是完全冗料閥。按規定沖洗各物料管線(xiàn)。余,安全可靠。(2)迅速關(guān)閉高、低調溫水的冷卻水閥。輔助操作面板用于工藝操作及狀態(tài)指示，上面(3)盡量不要就地排放工藝介質(zhì),防止污染事故。裝有連鎖信號的投用/切除轉換開(kāi)關(guān),手動(dòng)操作按(4)應避免高壓物料在不受控制的情況下進(jìn)鈕以及信號狀態(tài)指示燈,其與ESD主機之間通過(guò)硬人低壓設備因此要訊諫將各壓力等級的系統進(jìn)行線(xiàn)連接實(shí)現信號傳輸。隔中國煤化工SOE(SequenceofEvent)即時(shí)間順序記錄功I YHCNMH G。能,系統內置的SOE功能以毫秒級的速率采集和氣化爐的緊急停車(chē)聯(lián)鎖邏輯見(jiàn)圖2。為了滿(mǎn)足記錄發(fā)生的事件,系統最多可記錄20 000條事件,工藝要求,當邏輯圖中任意-項條件達到規定指可以方便地記錄故障報警,捕捉第-一報警信息,為標，即緊急停車(chē),聯(lián)鎖停車(chē)后,將完成以下動(dòng)作,確.事故分析提供第一手詳實(shí)的信息,SOE記錄由打保氣化爐的安全?！?2.化肥設計2013年第51卷停車(chē)按鈕1(1)氧氣切斷閥XV02005A、XV02006A關(guān)閉。SOE停車(chē)按鈕2(2)煤漿切斷閥XV02002A、XV02003A延時(shí)1 s氧煤比聯(lián)鎖fdYMBC SOE]- -關(guān)閉。全廠(chǎng)電源Power(3)氧氣流量調節FV02007A閥失電關(guān)閉。煤漿流量F-02001 F20002 F200003 3選2C SOE(4)中心氧氣流量閥HV02021A保持原來(lái)閥位| 激冷室液位L-02002 L-20003 L20004 3選2SOE .開(kāi)度,二次給氧流量HV02070A1A2閥保持原來(lái)閥氧氣流量L02007-1 L-02007-2 L-02007-3 3選2位開(kāi)度。儀表空氣壓力P-02047(5)合成氣出口閥HV02004A失電關(guān)閉。復位前停車(chē)自鎖SOE-1-A(6)高壓氮程控吹掃運行。超時(shí)停車(chē)SOE-1-B氣(7)氧氣管線(xiàn)氮吹閥XV02020A打開(kāi),吹除氧XV-02020故障XXN~-02020廠(chǎng) SOE化管道25s后關(guān)閉。激冷室溫度T -02011-1 T-02011-2 T-02011-3 3選2AND I聯(lián)(8)延時(shí)7s,煤漿管線(xiàn)氮吹閥XV0200A打主燒嘴出水流量F-02019停開(kāi),吹除煤漿管道10s后關(guān)閉。車(chē)| 主燒嘴進(jìn)口壓力P-02014 3選2C SoEH(9)延時(shí)30 s氧氣管線(xiàn)閥間氮保護閥XV02021A主燒嘴出口溫度T-02020打開(kāi)。二次燒嘴A進(jìn)水流量F-02075-1二次燒嘴A進(jìn)水壓力P-02016-1 3選2二次燒嘴A出水溫度T-02023-15結語(yǔ)| 二次燒嘴B進(jìn)水流量F-02075-2經(jīng)過(guò)反復調試，目前已實(shí)現了氣化爐的所有安二次燒嘴B進(jìn)水壓力P-02016-2 3選2[ SOE二次燒嘴B出水溫度T-02023-2全聯(lián)鎖要求。系統運行穩定,2套氣化爐已運行半煤漿與氣化爐壓差PDXT-02016-1年時(shí)間，均未出現任何系統故障而導致的停車(chē)問(wèn)煤漿泵信號MPYL-02001-1題。由于工況原因,已發(fā)生多起緊急停車(chē)事件,但開(kāi)車(chē)正常后閥門(mén)故障VA從未發(fā)生聯(lián)鎖誤動(dòng)事故,證明這2套ESD系統是可正常后閥門(mén)狀態(tài)聯(lián)鎖fAUTO-A-BYPASS-FM靠的,對氣化爐的安全穩定運行提供了可靠的保障。圖2聯(lián)鎖邏輯收稿日期: 2012-01-21(上接第39頁(yè))壓溫或加大流速,以增加爐內熱量的帶出。3變換爐接氣總結(4)變換爐提壓時(shí)機選擇。應在變換爐熱點(diǎn)溫通過(guò)變換爐接氣過(guò)程中暴露的問(wèn)題，結合變換度因接氣造成溫升最高,但有下降或有明顯暫緩上工藝流程的特點(diǎn),以及以往在其他裝置的操作經(jīng)升勢頭時(shí),變換爐內壓力應逐漸提壓至正常操作壓力。驗,此套變換系統的接氣應完善以下操作。(1)正常設計要求一變爐接氣溫度是210 C,(5)一變爐2層噴水時(shí)機的選擇。應在1層溫但因一變爐入口閥內漏,所以可根據- - 變爐催化劑度下降,2層第6點(diǎn)的熱點(diǎn)溫度有上升勢頭時(shí)加水溫升情況，在--變爐溫度達到170°C左右時(shí)進(jìn)行接噴水,當然也可提前少量加入進(jìn)行預防,但是對于氣,因此采用帶壓接氣要比常壓接氣好些,可以防最終噴水量的控制應根據催化劑溫升情況來(lái)決定，因時(shí)而定,不能一概而論。止水煤氣過(guò)早地向變換爐內泄漏。(2)一變爐前接煤氣暖管前,一變爐1層溫度總之,鈷鉬系催化劑升溫硫化后的第1次接氣應控制在230 C左右，防止溫度過(guò)高。若變換爐采--般存在超溫的危險,因此,具體操作方法應結合設i中國煤化工-般設計院在確定工藝用帶壓接氣,在一-變爐接氣時(shí),一變爐因人口閥內路紗CNMHG要使用時(shí)機得當就會(huì )漏溫度也只會(huì )達到240 C左右，所以可在接氣最初緩沖超溫問(wèn)題。達到防止超溫的理想接氣狀態(tài)。(3)變換接氣時(shí),變換人口閥瞬間全開(kāi)，用出口參考文獻:[1]呂洪浩.鉆鉬系耐硫寬溫變換催化劑使用過(guò)程注意事項[J].化放空維持接氣前變換爐內壓力不變。在一-層催化劑肥設計,2008 ,46(3):41 -44.出現溫度上升過(guò)快時(shí),可接人加壓氮氣或蒸汽,進(jìn)行收稿日期: 2012-11-30.