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1、一种高压氧气管网安全联锁技术改造探讨 张晓恩 陕西煤化能源有限公司 摘 要： 高压氧系统是现代煤化工企业非常重要的管网系统, 随着近年来煤化工行业的快速发展, 高压氧压力越来越高, 用量也越来越大, 而高压氧气放空阀在小开度时调节缓慢, 阀门调节滞后, 导致氧气管网压力瞬间升高, 极大地威胁着液氧泵的安全, 还可能导致正在运行的其他气化炉因氧煤比高联锁跳车;由于压力瞬间升高, 安全阀频繁起跳, 安全阀瞬间泄放时的反冲力易导致管道弯曲变形甚至发生管线撕裂、管道爆燃的事故时有发生。关键词： 高压氧气管网; 安全联锁; 探讨; 作者简介：张晓恩 (1974) , 男, 陕西宝鸡人, 助理工程师, 主
2、要从事技术管理工作。收稿日期：2017-09-06Discussion on Reform of Safety Interlocking Technology for High Pressure Oxygen Pipeline NetworkZhang Xiao-en Abstract： High pressure oxygen system is a very important pipe network system of modern coal chemical industry.With the rapid development of coal chemical industry i
3、n recent years, the pressure of Oxygen pressure is getting higher and higher, the dosage is getting bigger and bigger, and the high pressure oxygen vent valve is in small opening When the adjustment is slow, the valve adjustment lag, resulting in oxygen pipe network pressure instantly increased, a g
4、reat threat to the safety of liquid oxygen pump, but also may lead to the operation of other gasification furnace due to high coal ratio jumper;Rise, the safety valve frequent take-off, the safety valve momentary release when the recoil easily lead to pipe bending deformation or even pipeline tear,
5、pipe deflagration accident occurred.Keyword： high pressure oxygen pipe network; safety interlock; discussion; Received： 2017-09-061 改造方案简单描述为了最大程度减少事故的发生, 确保氧气管网及生产安全稳定运行, 可以对氧气系统在保留空分原有压力控制联锁的基础上增加氧气安全放空联锁。做法是增加 3 台气化炉的跳车信号触发空分的氧气放空阀迅速开大至一定开度的联锁, 当一台或多台气化炉跳车时, 跳车信号立即传送给空分 DCS 系统并迅速使空分氧气放空阀开大至一定的开度,
6、 再交由原有的氧气压力控制逻辑根据系统设定的压力指标控制氧气放空阀开度, 最终达到及时卸放、稳定高压氧气管网压力、维持氧泵平稳运行、减少事故的目的。2 方案实施及测试2.1 方案实施可行性考察经过对设计文件的审查、设备供货、施工质量等条件确认, 具备方案实施的条件, 具体为:(1) 空分工艺包及重要设备 (包括氧气系统阀门、管材、管件等) 的供货商为空分行业的鼻祖林德公司, 其工艺设计合理, 供货质量值得信赖。(2) 经查阅工艺包设计资料, 空分高压氧气放空阀及安全阀的设计为全流量 (88 000m/h) 排空;查阅我公司近 3a 运行数据, 气化在满负荷时高压氧气的最大用量为 82 000m
7、/h, 实际使用流量小于设计流量 (88 000m/h) , 因此, 全流量放空时氧气实际流速将小于设计流速, 实际运行更安全。(3) 检查确认放空阀及安全阀的阀体、阀座、阀芯等部件材质均为蒙乃尔, 为防爆优质材料。(4) 放空阀后设计了二级扩径, 使放空阀后氧气流速在安全范围内, 放空管道管件材质为铜合金, 用材优异。 (5) 整个工程周期内, 甲方重视质量管理, 工程质量可靠, 清洁度达到 LB141-74 S2 级。2.2 方案实施, 增加放空联锁由仪表车间负责新增部分控制电缆敷设, 并进行 DCS 组态, 具体方案如下:(1) 将 A、B、C 三台气化炉运行信号 (通常 2 开 1 备
8、) 分别送至空分 DCS, 并与空分氧气放空阀联动;(2) 空分 DCS 系统接收到气化炉跳车信号后 (无论一台跳车或二台同时跳车) , 系统即输出氧气放空阀开度至“20%+跳车前氧气放空阀开度输出”, 然后交原有的压力联锁自动调节。2.3 氧气管网联锁变更投用前需要做的工作(1) 检查确认空分及气化氧气放空阀、安全阀支架的安全性、可靠性, 如有需要进行整改。(2) 检查确认高压氧气管网防静电接地的安全性、可靠性, 接地电阻不大于1, 法兰间电阻小于 0.03。(3) 编制可行的氧气管网联锁变更预案。(4) 改造竣工后进行静态调试。2.4 联锁调试及实施投用联锁经多次静态调试检测合格后方可投用
9、。(1) 为确保安全及生产需求, 该联锁分 A、B、C 三台气化炉, 分别对应设置A、B、C 三路联锁投用/切除软按钮, 按钮设置在空分分馏岗位, 由空分分馏岗位主操接到调度室指令后进行联锁的投用/切除操作。(2) 气化车间应在气化炉投用成功后及时、准确地汇报调度室。(3) 生产调度室应在接到气化车间某台气化炉投料成功时及时、准确地通知空分分馏主操。(4) 空分分馏主操接到调度室某台气化炉投料成功的指令通知后, 必须及时、准确地投用该台气化炉对应的联动氧气放空阀联锁;空分分馏主操接到调度室某台气化炉停车 (跳车) 的通知指令后, 必须及时、准确地切除该台气化炉对应的联动氧气放空阀联锁。(5)
10、任何一台气化炉跳车联动空分氧气放空阀的联锁, 其投用、切除按钮必须设置二次确认程序, 空分分馏主操在投用/切除时必须经仔细确认无误后方可操作。(6) 联锁的投用及解除必须及时, 任何单位不得拖延。3 改造说明及改造后效果本改造方案的重点是无论气化炉单台或二台同时跳车, 触发系统自动输出氧气放空阀开度至“20%+跳车前氧气放空阀开度输出”, 然后交原压力控制联锁自动调节。选择“20%+跳车前氧气放空阀开度输出”, 是因为氧气放空阀打开至20%的开度为单台气化炉最低负荷时的氧气用量。这个开度值既可以保证两台气化炉均为最低负荷时, 一台气化炉跳车不会导致另一台正在运行的气化炉因放空阀瞬间开大跳车, 同时也更有利于在气化炉跳车时氧气放空阀快速有一定预开度, 放空阀在较大开度时调节效果更加有效。经统计, 该联锁改造后自 2016 年 2 月 19 日至 2017 年 4 月 15 日投用期间, 气化炉出现单台跳车 (包括紧急停车) 共计 5 次, 双炉跳车 1 次, 气化炉跳车后高压氧气系统运行稳定, 未曾出现单台气化炉跳车波及另一台正在运行气化炉也跳车事件发生, 两台气化炉同时跳车后氧气管网系统调节平稳。氧气管网联锁改造后, 管网压力调节更及时、精准, 符合煤化工企业高压氧气管网苛刻的工艺及安全要求, 改造是成功的。
