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水煤漿氣化技術安全聯鎖系統(tǒng)的應用

文檔作者：劉強，賈拮，許明胡楠文檔來源：中海石油華鶴煤化有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月14日
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2016年9月第31卷第9期磷肥與復肥Phosphate＆Compound Fertilizer ·45·◆設備、控制與安全生產◆水煤漿氣化技術安全聯鎖系統(tǒng)的應用劉 強，賈 拮，許明，胡楠(中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100)[摘要]為提高氣化爐安全性，中海石油華鶴煤化有限公司選用美國通用電氣(GE)公司新設計的安全聯鎖系統(tǒng)。介紹安全聯鎖系統(tǒng)在使用、調試中的特性及存在問題，包括：煤漿管線吹掃、填充時間，氣化爐開車條件，氧氣充壓閱設計，小流量吹掃，單閥命令設計，煤漿管線與氧氣管線的吹掃間隔，開車前自檢，停車T聯鎖等。應用新的聯鎖系統(tǒng)后，裝置安全性大幅提高，保障了氣化爐安全穩(wěn)定運行。[關鍵詞]水煤漿氣化技術；氣化爐；安全聯鎖系統(tǒng)；優(yōu)化設計；安全性[中圖分類號]TP273 [文獻標志碼]B [文章編號]1007—6220(2016)09—0045—02Application of safety interlocking system in coal water slurry gasification techniqueLIU Qiang，JIA Zhe，XU Ming，HU Nan(China Blue Huahe Coalification Co．，Ltd,Hegang 154100,China)Abstract：China Blue Huahe Coalifieation Co．，Ltd uses the new design of safety interlocking system from GEEnergy Company．The characteristic of safety interlock system in use，debugging and the existing problems areintroduced，including purging coal slurry pipeline，filling time，driving conditions of gasifier,designing theoxygen charging—valve，pu曬ng small flow，designing single valve command，scavenging interval of coal slurrypipeline and oxygen pipeline，self-checking before driving，parking T interlock，etc．After applying the newinterlocking system，the safety is sharply enhanced，the safe and stable operation of the gasifier is guaranteed．Key words：coal water slurry gasification technique；gasifier；safety interlock system；optimization design；safety中海石油華鶴煤化有限公司選用美國通用電氣(GE)公司水煤漿加壓氣化技術。該技術屬于美國通用電氣能源有限公司的專利技術。經過在國內近30年的運行實踐，水煤漿氣化技術有了大幅度的改進，工藝包的設計進一步優(yōu)化，系統(tǒng)的安全性能得到整體提升。改進后高壓氮氣設計與氣化爐安全聯鎖順控動作較之前的設計復雜很多。中海石油華鶴煤化有限公司水煤漿氣化裝置自開工以來，整體運行平穩(wěn)，達到設計要求，安全系統(tǒng)與高壓氮氣保護系統(tǒng)充分發(fā)揮其作用。筆者就GE最新設計的安全聯鎖的使用、調試過程和安全性能進行分析，供同行參考。1 GE水煤漿氣化安全聯鎖系統(tǒng)應用及問題分析1．1煤漿管線吹掃問題在停車之后對氣化爐煤漿管線的檢查中，發(fā)現煤漿管線有吹掃不干凈的情況，建議對煤漿管線吹掃時間進行更改，煤漿管線吹掃時間從原15 S更改為20 S，氧氣管線吹掃時間從原20 s更改為30 S。煤漿管線高壓氮氣吹掃限流孑L板直徑為20．14 mm，設計流通能力偏小，停車時高壓氮氣對煤漿管線爆破吹掃效果較差，將孔板直徑更改為40 mm，加大高壓氮氣的流通量，提高了煤漿管線的吹掃效果。1．2 氣化爐開車條件對事件順序(SOE)記錄的影響當前氣化爐開車條件為氣化爐液位大于40％，建議將開車條件更改為氣化爐液位大于30％，因為運行期間氣化爐液位經常在40％左右，SOE頻繁對其進行記錄，所以為了系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作，將氣化爐開車條件液位值更改為30％，可減少SOE記錄的負擔，加快系統(tǒng)運行速度。1．3煤漿管線填充時間的設計中海石油華鶴煤化有限公司煤漿管線填充時間根據管線的容積進行計算為32 S。氧氣超時計時器為一個雙重安全計時器，時間為53 S，GE公司在新設計了“看門狗”定時器之后，對氧氣超時總計時器的設計依然保留。[收稿日期]2016—06—15[作者簡介】劉強(1984一)，男，黑龍江綏化人，從事工藝技術監(jiān)督工作。E-mail：liuqian949@cnooc．com．cll萬方數據·46· 磷肥與復肥2016生第31卷第9期1．4氧氣管線閥沖壓設計對閥門的要求停車順控中，建立氮塞，關閉氧氣下游切斷閥。對于氧氣上游切斷閥與氧氣下游切斷閥的設計關閉壓差都為13．9 MPa，而氧氣放空切斷閥的設計開啟壓差為8．9 MPa。由于使用的是氧氣管線反充壓，充壓后氧氣管線放空切斷閥前壓力為12 MPa，所以該閥設計開啟壓差較小，建議以后工程設計中注意此問題，根據實際使用情況來看，閥門動作滿足要求，未發(fā)生其他問題。1．5小流量吹掃的設計理念根據其他企業(yè)停車后中心氧管線爆炸的相關經驗，GE公司設計了小流量吹掃，設計目的是適用連續(xù)的小流量氮氣進入工藝燒嘴。功能之一是冷卻工藝燒嘴中的噴頭與中心氧噴頭，避免與高溫合成氣接觸影響金屬工藝性能，連續(xù)的小流量氮氣保證了停車在高壓期間氣化爐燃燒室置換的完全；功能之二是避免了合成氣倒流進氧氣管線，與微量氧氣接觸后發(fā)生爆炸；功能之三是稀釋可能泄漏的微量氧氣。小流量吹掃位于GE公司水煤漿氣化緊急停車(V,SO)系統(tǒng)中，停車后自動觸發(fā)，可以使用小流量吹掃開關手關閉小流量吹掃，當洗滌塔壓力泄壓到0．4 MPa時，小流量吹掃自動關閉。1．6關于單閥命令的設計對于ESD系統(tǒng)中的閥門，一般情況下不需要手動操作，但中海石油華鶴煤化有限公司每次開車均要對氧氣管線和相關的高壓氮氣閥門進行調試與時間的測量，所以為操作方便設計了單閥命令。具體的安全設計要求為：單閥操作狀態(tài)處于手動狀態(tài)時，手動使用緊急停車按鈕，ESD系統(tǒng)也可以有效控制系統(tǒng)中的閥門。1．7 水煤漿氣化連投三要素與相關的設計儀表對于中心氧吹掃和外環(huán)氧吹掃設計有高壓氮氣管線吹掃流量計，以便精準地確定高壓氮氣準確進入中心氧通道和煤漿管線通道。GE公司這個設計對于國內經常連投的企業(yè)來說是一個安全設計，因為連投的三要素主要有：1)高壓氮氣壓力滿足要求；2)合成氣氧質量分數低于0．5％；3)中心氧吹掃完成，外環(huán)氧吹掃完成，即根據吹掃流量來判斷中心氧和外環(huán)氧的絕對清潔，故GE對中心氧氮氣吹掃設計了單獨的流量計，并且具有累計的功能，在下一次停車吹掃時，該流量累計會自動清零。1．8煤漿管線與氧氣管線的吹掃間隔煤漿管線與氧氣管線的吹掃間隔的設計，以前設計多為7 s，而中海油華鶴煤化有限公司吹掃不是以時間間隔來控制，與以往設計有很大不同。高壓氮氣管線上設計有FV03203、FV03204流量調節(jié)閥，由G聯鎖控制小流量吹掃。進行煤漿管線吹掃的條件為：FV03202、FV03204閥門全開(模擬量反饋大于90％)時，進行煤漿管線吹掃，流量調節(jié)閥動作時間整定在3 s以內。該設計縮短了煤漿與氧氣管線的吹掃時間，一定程度上增加了吹掃的安全性。1．9開車之前閥門狀態(tài)的自檢閥門故障與變送器故障自檢，都是在氣化爐開車之前起作用，若氣化爐開車之前未接到故障信息，則認為開車條件滿足，也就是ESD系統(tǒng)在開車之前會對系統(tǒng)的相關變送器與閥門故障做一次全面的自檢，具備條件后，才可以進行開車。這樣增加了系統(tǒng)儀表的可靠性，提高開車的成功率。1．10獨特設計的停車T聯鎖中海石油華鶴煤化有限公司安全聯鎖系統(tǒng)采用23個停車安全聯鎖，ESD采用GE公司三重化冗余安全表決系統(tǒng)(GMR)設計。T聯鎖為GE公司的最新設計，總計23個停車聯鎖，在運行過程中全部投用。其中T21聯鎖設置在煤漿充管結束后，當煤漿管線壓力與氣化爐合成氣出口壓力<0 MPa時，觸發(fā)氣化爐聯鎖停車。該聯鎖大大提高了系統(tǒng)整體的安全性，很好地克服了煤漿管線泄漏、現場對煤漿管線上閥門誤操作等問題。三選二的壓力表設計在煤漿管線與合成氣出口管線上，布置方便，以前的燒嘴壓差設計，氣化爐爐體不允許過多開孔，取壓管線上引出3塊壓力表會出現因為取壓管線堵塞而引起3塊同時測量不準確的情況，故很多企業(yè)燒嘴壓差都設計有聯鎖，但長時間處于旁路狀態(tài)。自中海石油華鶴煤化有限公司水煤漿氣化裝置開車以來，T21聯鎖很好地保護了氣化爐安全穩(wěn)定地運行。2結語GE公司近年來對安全聯鎖設計逐步優(yōu)化，安全性能大幅度提高，設計與思路的優(yōu)化使整套氣化裝置有優(yōu)良的安全性能。ESD系統(tǒng)作為水煤漿氣化安全運行的守護者，可在60 ms內對進入ESD系統(tǒng)的參數進行掃描，合理安全高效的ESD系統(tǒng)大幅度地提高了企業(yè)生產的安全性。以上分析為筆者在工藝角度，就單位安全聯鎖設計的一些理解，望廣大煤氣化行業(yè)同仁批評指正，在煤氣化行業(yè)攜手共進，共創(chuàng)輝煌

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