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1、气化炉安全联锁的实现614化工自动化及仪表第38卷气化炉安全联锁的实现姚国鹏王剑钊(华能集团清洁能源技术研究院有限公司,西安710032)摘要阐述了两段式干煤粉加压气化炉的ESD(紧急停车)系统,重点介绍了气化单元ESD的功能和实现过程.关键词气化炉ESD系统两段式工艺中图分类号TP272文献标识码B文章编号1000.3932(2011)05-0614-03两段式干煤粉加压气化是西安热工研究院在国家863计划的支持下开发的有自主知识产权的煤气化技术,应用于发电和化工领域….两段式干煤粉加压气化炉采用水冷壁
2、式炉膛,液态排渣.运行时,向下炉膛内喷人粉煤,水蒸气和氧气,向上炉膛喷入少量粉煤和水蒸气.利用下炉膛的煤气显热进行上炉膛煤的热解和气化反应;同时降低热煤气温度,使得炉膛出口的煤气降温至灰熔点以下,从而省去冷煤气激冷流程.笔者以两段式干煤粉加压气化炉为研究对象,研究了气化炉的ESD系统,重点对气化单元的ESD联锁逻辑进行了阐述.1气化炉I::gD系统由于气化炉内发生的是在高温,强氧化条件下的反应,为了保证装置和人身的绝对安全,ESD系统从气化炉启动,运行直至停车过程中检测设备状态和关键参数,若发现这些参数超
3、限,则由ESD实现整体停车.典型的煤气化装置主要由输煤,气化,灰,渣,湿洗以及初步水处理单元构成,各个单元之间相对独立,因此原则上每个单元都需有一套联锁逻辑负责该单元的安全保护,其中以气化单元涉及到的设备和阀门最多,保护逻辑最为复杂.气化单元ESD包括综合保护,氧气保护,点火烧嘴保护,开工烧嘴保护及煤烧嘴保护等逻辑回路,其中以点火烧嘴,开工烧嘴,煤烧嘴,氧气和综合保护的逻辑最为关键.1.1点火烧嘴控制点火烧嘴的投入和退出都由点火烧嘴顺序控制程序33KS0002完成.如图1所示,投人烧嘴时,顺序控制程序首先
4、插入烧嘴,接着打开氮气阀对液化气管线进行吹扫,吹扫完毕后启动点火器,然后打开液化气和仪用空气阀门,点火成功之后关闭点火器;停止点火烧嘴时,顺序控制程序首先关闭液化气和仪用空气阀门,其次打开氮气阀对液化气管线进行吹扫,然后退出点火烧嘴.液化气氮气仪用空气图1点火烧嘴控制示意图仪用空气和液化气压力过低必然造成回火或熄火,因此,压力是点火过程中必须检查的条件,条件不满足则禁止点火或立刻关闭所有燃料阀门,打开氮气阀吹扫.在点火期间若有液化气或者空气管线上任一阀门没有打开,或阀门打开但未检查到火焰信号,则需关闭所有
5、燃料阀.1.2开工烧嘴保护逻辑点火烧嘴着火之后,允许投入开工烧嘴,开工烧嘴以氧气和轻油作为燃料.其投入过程由开工烧嘴顺序控制程序33KS0003实现,由于开工烧嘴投入需要氧气的参与,氧气顺序控制程序33KS0001需要提前启动.33KSO003首先启动轻油循环,轻油自轻油泵经过压力调节阀返回轻油箱,以获得投入开工烧嘴所需要的轻油压力,然后向气化炉插入烧嘴并锁定烧嘴位置,打开氮气吹扫阀门对氧气管线和轻油管线进行吹扫,至此开收稿日期:201o.12-29基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(20
6、06AA05A1O8)第5期姚国鹏等.气化炉安全联锁的实现615工烧嘴处于准备就绪状态.在操作员确认点火之后,程控(图2)将关闭氧气放空阀,将轻油流量调节阀打开到点火位置,打开轻油进气化炉的阀门,停止轻油管线吹扫,打开33XV0022,接着打开33XVO023停止氧气管线吹扫,然后轻油流量调节阀投自动,最后投入氧油比控制.停止开工烧嘴时,首先打开吹扫阀,退出氧油比控制,关闭氧气和轻油管线阀门,关闭轻油流量调节阀,然后打开氧气管线上的放空阀,关闭吹扫阀,退出开工烧嘴,最后关闭油泵停止轻油循环.氧气氮气轻油氮
7、气ATM图2开工烧嘴控制示意图开工烧嘴作为气化炉的重要设备,操作不当容易烧毁,轻油雾化效果,阀门开启时问差以及氧油比等均可能造成点火失败,甚至烧毁烧嘴.在点火时间内33XV0022/23/24这个阀门必须打开,即必须在点火时间内实现点火,否则关闭氧气阀和轻油阀,并打开氮气阀吹扫.在点火烧嘴工作期间,以上3个阀门中任何一个关闭都将导致其余阀门关闭并打开氮气阀吹扫.烧嘴冷却水可带走因燃烧产生的热量,能有效地防止烧嘴烧毁,同时轻油压力可造成轻油流量减少以至烧嘴熄火,在操作员确认点火之前必须检查冷却水流量和轻油压
8、力.如果在烧嘴已经点燃期间开工烧嘴的轻油流量降低,将引发烧嘴退出.为了不发生逆流回火同时保证雾化效果,氧气压力必须大于工作压力,控制实现中压力作为氧气阀允许打开的条件,条件不满足则关闭氧气阀门.点火之后,氧油比必须处在给定安全工作范围内否则容易烧毁烧嘴,从联锁回路中看,氧油比超限则立即退出烧嘴.1.3煤烧嘴保护逻辑开工烧嘴点燃之后,可以投入煤烧嘴.煤烧嘴的投入过程由煤烧嘴顺序控制程序33KSO011/121/13/14控制,4
