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1、空分工段控制与联锁控制,电 仪 车 间宋丙超,1,空分工段控制与联锁控制,一期二期空分控制系统的组成一期空分机组启动、联锁逻辑二期空分机组启动、联锁逻辑,2,一二期空分控制系统的组成,一期空分控制系统是由HONEYWELL PKS C200系统 和TRIDENT ESD系统组成二期空分控制系统是由HONEYWELL PKS C300系统 和TRICON ITCC系统组成,3,3500505203超速保护,一期空分控制系统的组成,C200的控制器部分 1、电源模块 2、FTE模块 3、C200控制器 4、IOLINK模块 5、RM模块 6、空卡 7、电源模块,一期空分控制系统的组成,PKS的机笼
2、： 最下面的是一号机笼 中间的事二号机笼 最上面的事三号机笼每个机笼有15卡槽卡件的冗余是上下冗余的，不能左右冗余,一期空分控制系统的组成,一期空分的ESD保护系统 康吉森的TRIDENT系统此系统全部为数字量信号，没有模拟信号，主要起到保护的作用。,二期空分控制系统的组成,康吉森的ITCC,二期空分控制系统的组成,3500203超速保护,二期空分控制系统的组成,PKS C300控制系统 1、电源模块 2、C300控制器 3、防火墙模块 4、IO卡件,一二期空分控制功能的分配,一期空分控制系统是由HONEYWELL PKS C200 DCS系统完成空分系统的操作，TRIDENT ESD系统实现
3、机组的联锁保护，505控制模块实现机组的转速控制。二期空分控制系统是由HONEYWELL PKS C300系统完成机组系统外的操作，TRICON ITCC系统完成机组的转速的控制和机组的联锁保护。,11,装置总述 KDON-42000/20000型空分装置是由中国开封空分集团有限公司设计制造，本套空分装置采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机、全填料精馏及液氧内压缩工艺。整套装置包括：空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、氧氮精馏系统、全精馏制氩系统、液体贮存系统、仪控系统、电控系统等。 本套空分装置主要为气化工段提供高压氧气，同时为全厂提供置换用氮气。,装置设备 本装置主要由
4、以下设备构成：空冷塔、水冷塔、冷却（冻）水泵、冷水机组、两台切换使用的纯化器、蒸汽（电）加热器、两台膨胀机组、氧氮分馏塔、氩塔、高低压换热器、过冷器，两台液氧泵、两台液氩泵等。,空气流程,空气经过滤器吸入，过滤掉机械颗粒和粉尘，经空气压缩机RIK125压缩至0.525MPa、100左右，进入空冷塔T23101，与中部入塔的冷却水和顶部入塔的冷冻水逆流换热，空气被冷却至10,同时洗涤空气中的灰尘和一些有腐蚀性的气体，经除雾去沫后进入装有活性氧化铝和13X分子筛的纯化器V232011A/B中的一台,除去空气中的水份、CO2、乙炔及其它碳氢化合物后分为两路，一路（84000 Nm3/h、0.50MP
5、a、16）进入主换热器E23301AC中，在其中与出换热器的返流气体换热后，进入下塔进行精馏；另一路（124000Nm3/h、 0.50MPa、 16）进入增压机使空气的压力得以提高，约65000 Nm3/h的空气从增压机二段冷却器后（2.85MPa）抽出，进入膨胀增压机增压端；其余部分（59000 Nm3/h、 7.20MPa、 40）从增压机末级引出，经冷却后也进入主换热器与返流气体进行热交换，节流降压后进入气液分离器，分离后的液空和空气分两路进入下塔T2301参与精馏。自膨胀增压机增压端出来的空气(4.0MPa)在后冷却器中被冷却至40进入主换热器，与返流气体后从主换热器中部抽出（-11
6、0）进入膨胀机，经膨胀后进入精馏塔下塔进行精馏。,预冷系统,1.冷却空气，同时洗涤空气中的一些杂质。 2.利用多余的氮气冷却水，节约投资，降低能耗， 简化操作。 3.在流程组织、控制系统、设备结构等方面杜绝空冷塔带水，保证运行安全。 4.空冷塔采用高效散堆填料塔，下部填料为不锈钢，其余填料为增强聚炳烯。即降低阻力，提高效率，又提高填料寿命。 5.水冷塔采用高效散堆填料塔，填料为聚炳烯，降低阻力，提高效率. 6.冷水机组采用顿汉布什、开利、YORK等知名品牌。 7.常温水泵、低温水泵均为一用一备，采用上海水泵厂，佛山水泵厂， 凯泉水泵厂等国内知名品牌。,预冷系统,预冷系统的作用 1、实现空气的等
7、温压缩，增大等温效率； 2、降低空气进主换热器的温度； 3、使纯化条件工作在最佳状态。 设置氮水预冷系统的优点 1、保证冷量充足（膨胀量可减少）； 2、减少主换热器的热负荷； 3、减低空气的饱和含水量，减轻纯化系统的工作负荷； 4、温度越低，工况越稳定。,纯化系统,1.采用长周期吸附，单台吸附时间4小时，工作周期8小时。节约再生能耗，延长阀门使用寿命，并且有利于空分工况稳定。 2.切换系统采用无冲击切换控制技术： 切换阀带调速器，保证阀门开关缓慢，速度均匀。 均压阀采用分程控制，保证充气过程平稳。 污氮放空阀采用预开方式，防止上塔“憋压”。 切换系统采用DCS自动控制，并设有压力压差自动判断，
8、再配合阀位返馈信号。可充分保证切换系统的可靠性。 均压采用正反流流通能力相近的且具备良好调节性能的进口阀门，保证装置再生过程中工况的相对稳定。 3.分子筛吸附器采用卧式双层床结构（活性氧化铝+分子筛）。卧式双层床结构大面积的双层床设计科学，强度、刚性得到保证，应用近二十年、上百套装置没有出现吹翻、反混现象. 4.再生用蒸汽加热器，采用先进的双管板结构，确保蒸汽不泄漏到再生气中。 5.再生用电加热器，采用直管结构，便于维修。,纯化系统,吸附过程的基本原理 当气体与固体吸附剂相接触时，在固体表面或内部将发生容纳气体的现象（被吸附的物质叫吸附质，起吸附作用的物质叫吸附剂）。 吸附的两种类型 物理吸附
9、：靠分子间作用力（范德华力），吸附剂与吸附质的化学性质基本不变； 化学吸附：靠吸附质与吸附剂形成化学键，由于吸附键的结构影响，化学性质变化的。 吸附是一个传质过程，有两个阶段： A.外扩散：从气体的主体通过吸附剂颗粒周围气膜到颗粒表面； B.从表面进入空穴内部有表面扩散和空扩散。,纯化系统,纯化系统的作用 空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组分外，还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等归体杂质。这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害，固体杂质会磨损空压机运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效果；水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出，将堵塞设备及气体管道，致使空分装置无法生产
10、；乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生，所以为了保证制氧机的安全运行，清除这些杂质是非常有必要的。,制冷系统,PLPK-1083/39.74.9型透平膨胀机组是为气体分离装置配套的机组之一。它利用空气膨胀产生的冷量，满足气体分离所需要的冷量以及补偿装置的冷量损失。透平膨胀机组由膨胀增压机、膨胀机、油站、底座、冷箱、以及油、水、气管路等组成。进入膨胀机的工质为不含有机械杂质的干燥气体，其膨胀所产生的功由主轴另一端的增压机叶轮吸收利用，是增压机出口气体的压力升高。,空分装置机组的布置,空分装置机组的布置空分装置机组采用汽轮机拖动，汽轮机为双出轴，一端拖动空压机EIZ125-4，另一端通过齿轮箱增
11、速后拖动增压机EBZ45-7。机组采用双层布置；轴系设备布置在2楼平台；辅机设备如：EBZ45中间冷却器、汽轮机的冷凝器、润滑调节油站等布置在一楼地面。止回阀、放空阀、调节阀、出口切断阀等布置在气管路系统中。,空分装置机组的布置,增压机 齿轮箱 汽轮机 等温压缩机,汽轮机是一种以具有一定温度和压力的水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的原动机。高压蒸汽在汽轮机内主要进行两次能量的转化，使汽轮机对外做功。第一次能量转换是热能转化为动能：高压蒸汽经过喷嘴（静叶栅）膨胀加速，这时蒸汽的压力，温度降低，速度增加，使热能转变为动能。第二次能量转换是动能转化为机械能：具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出，进入动叶片通
12、道，在弯曲的动叶片流道内，改变气流方向，给叶片以冲动力，产生了使叶片旋转的力矩，带动主轴旋转，输出机械功。 在蒸汽透平的驱动下，离心式压缩机的叶轮随轴高速旋转，叶片间的介质气体也随叶轮旋转而获得离心力，高速气体被甩到叶轮外的扩压器中去，使气体的流动速度能转化为压力能，经过扩压器后的介质气体经弯道、回流器进入下一级继续压缩。压力提高的同时，介质气体温度也要升高，设置段间冷却器来降低压缩气体的温度，尽量减少压缩功。,主空压机EIZ125-4技术特点简介含尘空气进入空气过滤器，过滤掉其中机械颗粒、粉尘等后，经入口导叶进入空气压缩机，经四级压缩三段冷却后输出0.626Mpa(A)、214000Nm3/
13、h（干）的空气到空分装置。空压机三段出口管线设有防喘振阀，通过BV24102控制压缩机的出口压力和通流气量，以防止压缩机发生喘振现象。EIZ125-4等温型离心压缩机，采用轴向进气，径向排气。压缩机于进口处设置调节导叶，利用气动伺服马达驱动，以实现工况调节。等温型压缩机冷却器设计有许多独特之处 ，其中冷却器与气水分离器设计为一体结构，气水分离器设计在冷却器内的出口侧，在气水分离器出口设计有自动排水装置，结构紧凑、合理。压缩机内设计水清洗系统，当空气中的灰尘在叶轮及冷却管气侧积生污垢时，可以通过清洗喷嘴向叶轮入口喷水清洗叶轮和冷却管束。清洗工作可在压缩机正常工作中进行。压缩机进气侧的特殊密封系统
14、可防止油或油雾渗漏到进气管道内。,主空压机EIZ125-4设计参数进气温度 32 进气压力 0.09645 Mpa（A）相对湿度 80 %进气流量 216000 Nm3/h最大进气流量 226800 Nm3/h 排气压力 0.63 Mpa（A）（止回阀后）排气温度 95 设计点转速 4650 rpm最大转速 4715rpm设计点轴功率 18234 kw最大点轴功率 19447 kw,增压机 EBZ45-7技术特点简介由纯化器来的洁净空气(12400Nm3/h)进入增压压缩机，经七级压缩三段冷却使空气的压力得以提高。增压空气分两股：一股从增压压缩机二段水冷器后抽出（65000Nm3/h, 2.8
15、8MPa）去分馏岗位增压透平膨胀机；另一股(59000Nm3/h, 7.3MPa)从增压压缩机末级引出，经冷却后进入空分装置。流程中设有两个防喘振阀，分别为BV24120和BV24126,目的是防止进入增压机一段和三段的气量过小引起喘振。离心压缩机，主要由增压机本体和外置冷却器构成。进、排气口均朝下，机壳内安装七级叶轮机壳为水平剖分结构（卖方在机组使用寿命年限内保证其安全不漏气），内件及隔板也是水平剖分结构，分别与上下机壳相连，吊器上机壳时上部隔板随上机壳一起吊起，检查和维修轴承时直接打开轴承箱上盖即可，而不需拆去压缩机上盖。密封装在机壳的密封室内，密封上有充气孔，进一步提高了密封效果。,增压
16、机EBZ45-7 设计参数进气温度 25 进气压力 0.595 Mpa（A）相对湿度 0 %进气流量 116000 Nm3/h最大进气流量 121800 Nm3/h排气压力 7.3Mpa（A）排气温度 187 （冷却后40）设计点转速 11500 rpm最大设计转速 11660 rpm设计点轴功率 11890 kw最大点轴功率 12675 kw,抽气器工作原理: 空气蒸汽混合物从凝汽器中被一级射汽抽气器吸入其混合室,在混合室内与喷咀射出的高速蒸汽混合进入扩压器,经过压缩后排入中间冷却器。蒸汽空气混合物在中间冷却器中经过冷却后，空气和部分未凝结蒸汽再被二级射汽抽气器吸入，在混合室内与喷咀射出的高
17、速蒸汽混合进入扩压器，经过压缩后排入后冷却器。蒸汽空气混合物在冷却器中经过冷却后，蒸汽被冷却成凝结水，空气则排于大气中。,润滑调节油系统 润滑调节油站是为压缩机组全部润滑点提供润滑油，为汽轮机调速系统提供调节油（控制油）。油站主要由油箱、油泵、油冷器、油过滤器、高位油箱、各调节阀门及管路等组成。油箱中的汽轮机油，经油泵加压至1.2MPa，由压力自动调节阀将油压调至0.85MPa后分两路，一路经控制油过滤器过滤掉其中杂质，送往汽轮机调节机构作调速用；另一路经润滑油冷却器、油过滤器后，再经润滑油压力调节阀将压力控制到0.28MPa，送往C2401、C2402及C2403的各轴承作润滑用，各路回油汇合后返回油箱。 另外，还设置了（由事故发电机发出的备用电源驱动的）交流事故油泵及高位油箱，以确保全厂断电时机组各轴承所需润滑油的供给，正常运转中高位油箱注满油，并保持少量溢流，一旦发生意外，可通过位差向机组各轴承提供短期润滑需要。 主油泵、辅助油泵均为电动油泵。正常运行时，一台电动油泵向各润滑点供应润滑油，另一台电动油泵处于备用状态，当一台电动油泵需要检修或发生其它故障时，另一台电动油泵可自动投入运行。,
