在石化行业控制工程网版权所有,浙大中控具有深厚的技术实力与优秀的应用业绩,特别在基础化工原料生产控制技术方面,具备为各种装置提供成熟自控方案与实施的能力。在大型煤制甲醇工艺过程控制中,浙大中控可提供从煤气化、原料气净化到甲醇合成、精馏等生产工序和包括空分、水处理等公用工程的完备自动控制整体解决方案与成功应用案例。
一 工艺简介
煤制甲醇(大型)装置的典型流程如图1所示。
二 控制策略
甲醇装置与合成氨装置具有较大的相似性,因此变换、净化部分的控制介绍可参考《浙大中控中大型合成氨行业解决方案》,本文主要介绍煤气化、甲醇合成等控制过程策略。
1. 针对Texaco气化炉的控制策略
德士古气化炉控制主要包括常规控制、顺序控制和SIS安全仪表系统,其中SIS安全仪表系统是主要难点与重点。
(1)常规控制
德士古气化炉常规控制以简单调节为主,多重化的测量特点主要是为了保证安全,如气化炉温度测量、激冷室液位测量等,控制时可选用不同的测量值作为SP值。氧煤比及负荷升降调节是控制中较为复杂的一个回路。
(2)顺序控制
气化炉急冷室下部的集渣锁斗的控制
(3)SIS安全仪表系统
气化炉安全系统分顺序控制和安全联锁两大部分。这两部分的功能是相互独立的,但安全联锁功能的优先级别要高于顺序控制。
气化炉安全系统是从开车、运行,直到停车的一整套安全自动操作监控系统。气化炉运行过程中,每执行一个步骤,无论是手动还是自动操作CONTROL ENGINEERING China版权所有,安全系统将连续监控生产过程中最重要阀门的阀位状态,并自动调整主要的工艺参数,实现装置在正常或给定的参数下有最佳的安全运行状态。
气化炉SIS系统包括顺序控制(开车、停车、吹扫顺序)和气化炉安全联锁。
(a)气化炉开车顺序:任务是使气化装置安全和协调地开车。在执行开车顺序前,应检查相关条件是否具备。
在完成相关步骤后,通过调整氧气和蒸汽控制阀的开度建立氧气和蒸汽放空,使水煤浆和氧气流量达到开车设定值。当满足开车允许条件且稳定时间大于30s后,可按下运行按钮继续运行开车顺序。所有后续步骤,一直到气化炉加压,均自动进行www.cechina.cn,不须操作人员干预。
在开车顺序中,如果任何不要求操作人员干预的顺序步执行时间超过预定的时限,则开车失败并激发停车顺序。DCS报警指示开车失败,同时指示出失败原因。
(b)气化炉停车顺序:无论何时,当停车激发条件出现或按下手动停车按钮,均启动停车顺序激发气化装置停车。停车顺序是单向不可逆转的,一旦被激发,就一直进行下去直到结束,即使在处理过程中引起气化装置跳车的条件已恢复正常也如此。
由于停车可在任何情况下发生,故在停车的瞬间各阀门的位置是不固定的。因此停车顺序的第一步动作除了要切断进炉物料外,还需对各联锁程控阀的开关位置进行设置。
(c)吹扫顺序:吹扫分氧气管线和水煤浆管线吹扫,遵循先吹氧管再吹水煤浆管、先停水煤浆管吹扫再停氧管吹扫的原则,在进行水煤浆管吹扫期间,要持续进行氧管吹扫,以防止水煤浆回流进入氧管。吹扫可根据需要重复多次。
(d)安全联锁功能:安全联锁功能的作用是对装置的运行条件连续进行监视,在出现不安全情况时产生动作使装置安全停车,以防止造成设备损坏或人员伤亡。开车投料期间,对相关动作有严格的时间要求。安全系统设置有"看门狗"定时器,如果在规定时间内没有完成预定动作CONTROL ENGINEERING China版权所有,则激发气化装置停车。
2. 针对SHELL气化炉的控制策略
SHELL气化炉的控制主要包括磨煤系统联机控制、气化工序工艺联锁、SIS安全仪表系统控制(其需求与Texaco气化炉类似)和一些复杂控制系统。
(1)磨煤系统联机控制
(a)系统联锁停车
在下列工艺条件和操作下将启动系统停车联锁:煤称量给料机给煤流量低低、磨机电机停、停车按钮shut down。停车联锁启动后,自动按以下步骤停车:皮带输送机停、煤称量给料机停、磨机电机停。
(b)煤称重给料机联锁条件:系统联锁停、煤称重给料机电机转速低。
(2)气化工序工艺联锁
(a)气化开停车时序
碳洗塔出口压力低于0.5MPa、系统初始化、系统复位、煤粉输送、氧气超时。
投煤后,延时7s,氧气流量计时器开始计时,时间40s,40s后氧气放空阀关闭,氧气切断阀打开,如果阀位不正常,气化炉联锁停车动作。
(b)气化联锁
包括系统初始化,系统复位,磨煤系统运行投煤,气化炉联锁停车触发器。
(c)锁斗PLC逻辑程序
锁斗控制包括"卸压--清洗--排渣--充压--集渣"等过程。涉及渣水工艺联锁、渣池搅拌器联锁、碳洗塔给料泵联锁、灰水泵联