| 甲醇行業自動配料系統解決方案 | 2020-03-07 |
| 在石化行業，自動配料系統在化工原料生產配料系統技術方面，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中，自動配料系統從煤氣化、原料氣凈化到甲醇合成、精餾等生產工序和包括空分、水處理等公用工程的完備自動控制系統整體解決方案與成功應用案例。 一 工藝簡介 、 二 配料系統策略 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介紹可參考《大型合成氨行業解決方案》，本文主要介紹煤氣化、甲醇合成等配料系統過程策略。 1.針對Texaco氣化爐的配料系統策略 氣化爐配料系統主要包括常規系統、順序系統和SIS安全儀表系統，其中SIS安全儀表系統是主要難點與重點。 (1)常規配料系統 氣化爐常規配料系統以簡單調節為主，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節是配料中較為復雜的一個回路。 (2)順序配料系統 氣化爐急冷室下部的集渣鎖斗的系統 實質是一個順序配料，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。 (3)SIS安全儀表系統 氣化爐安全系統分順序系統和安全聯鎖兩大部分。這兩部分的功能是相互獨立的，但安全聯鎖功能的優先級別要高于順序系統。 氣化爐安全系統是從開車、運行，直到停車的一整套安全自動配料監控系統。氣化爐運行過程中，每執行一個步驟，無論是手動還是自動操作，安全系統將連續監控生產過程中最重要閥門的閥位狀態，并自動調整主要的工藝參數，實現裝置在正常或給定的參數下有的安全運行狀態。 氣化爐SIS系統包括順序系統(開車、停車、吹掃順序)和氣化爐安全聯鎖。 (a)氣化爐開車順序：任務是使氣化裝置安全和協調地開車。在執行開車順序前，應檢查相關條件是否具備。 在完成相關步驟后，通過調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定時間大于30s后，可按下運行按鈕繼續運行開車順序。所有后續步驟，一直到氣化爐加壓，均自動進行，不須操作人員干預。 在開車順序中，如果任何不要求操作人員干預的順序步執行時間超過預定的時限，則開車失敗并激發停車順序。DCS報警指示開車失敗，同時指示出失敗原因。 (b)氣化爐停車順序：無論何時，當停車激發條件出現或按下手動停車按鈕，均啟動停車順序激發氣化裝置停車。停車順序是單向不可逆轉的，一旦被激發，就一直進行下去直到結束，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。 由于停車可在任何情況下發生，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，還需對各聯鎖程控閥的開關位置進行設置。 (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，要持續進行氧管吹掃，以防止水煤漿回流進入氧管。吹掃可根據需要重復多次。 (d)安全聯鎖功能：安全聯鎖功能的作用是對裝置的運行條件連續進行監視，在出現不安全情況時產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，對相關動作有嚴格的時間要求。安全系統設置有"看門狗"定時器，如果在規定時間內沒有完成預定動作，則激發氣化裝置停車。 2.針對SHELL氣化爐的配料系統策略 SHELL氣化爐的配料系統主要包括磨煤系統聯機配料、氣化工序工藝聯鎖、SIS安全儀表系統配料(其需求與Texaco氣化爐類似)和一些復雜配料系統。 (1)磨煤系統聯機配料 (a)系統聯鎖停車 在下列工藝條件和操作下將啟動配料系統停車聯鎖：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。 (b)煤稱重給料機聯鎖條件：系統聯鎖停、煤稱重給料機電機轉速低。 (2)氣化工序工藝聯鎖 (a)氣化開停車時序 碳洗塔出口壓力低于0.5MPa、系統初始化、系統復位、煤粉輸送、氧氣超時。 投煤后，延時7s，氧氣流量計時器開始計時，時間40s，40s后氧氣放空閥關閉，氧氣切斷閥打開，如果閥位不正常，氣化爐聯鎖停車動作。 (b)氣化聯鎖 包括系統初始化，系統復位，磨煤系統運行投煤，氣化爐聯鎖停車觸發器。 (c)鎖斗PLC邏輯程序 鎖斗配料系統包括"卸壓--清洗--排渣--充壓--集渣"等過程。涉及渣水工藝聯鎖、渣池攪拌器聯鎖、碳洗塔給料泵聯鎖、灰水泵聯鎖等。 (3)部分復雜配料系統說明 (a)氧煤比配料系統 粉煤流量的中值選擇--粉煤流量的配料系統采用煤粉調節閥或改變發料罐壓力進行配料，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調節配料發料罐的壓力或煤粉調節閥的開度。 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。 氧煤比配料系統--氧煤比配料系統采用標準比例功能和內部儀表的比例計算保證氧煤比的穩定，氧煤比給出值經過乘法器計算氧氣流量OSP，作為氧氣回路的遠程給定，取倒數后經乘法器計算出粉煤流量，作為煤粉單參數回路的遠程給定，從而實現交互配料。煤粉流量發生變化，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調節輸出值配料系統氧氣自調閥動作。 氧氣流量發生變化，通過氧煤比自動配料，計算對應煤粉量，通過PID調節后的輸出值配料系統煤粉調節閥，使粉煤流量按氧煤比變化。 (b)氣化爐負荷配料系統 氣化爐負荷配料系統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。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，調節氧煤比，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，再配料系統氧煤比，煤粉流量隨之下降。 (c)鎖斗邏輯系統說明 鎖斗PLC系統模式包括運行，收渣，排渣模式。 涉及鎖斗安全閥、鎖斗進口閥、鎖斗出口閥、鎖斗循環泵進口閥、激冷室開關、激冷室液位等閥門及現場檢測信號。 3.甲醇合成配料系統策略 甲醇合成部分配料系統以簡單配料為主，包括馳放氣一次減壓后壓力、馳放氣二次減壓后壓力、出工段副產中壓蒸汽壓、閃蒸槽液位調節、甲醇分離器液位、洗醇塔液位調節、鍋爐給水預熱器出口水、汽包操作壓力、升溫氣體壓力等。 復雜回路配料主要有鍋爐液位3沖量系統。 內環調節的是進鍋爐工段給水流量，外環調節的是汽包液位，前饋是出工段副產中壓蒸汽流量。 合成工段涉及的安全聯鎖是在汽包液位低低(小于規定值)時，聯鎖動作，停原料氣壓縮機和合成氣壓縮機。 三 結束語 自動配料系統涉及石化、化工、冶金、電力、建材、啤酒、造紙等多個行業，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。自動配料系統期待著與更多的煤制甲醇行業用戶共同進步，以全面提升整個行業的自動配料水平與經濟效益。 | |
