张西峰

摘要： 陕西咸阳化学工业有限公司是以煤为原料的甲醇生产企业。设计年产甲醇60万吨。气化装置采用西北化工研究院多元料浆加压气化技术，三套系统两开一备。净化采用林德低温甲醇洗工艺技术，甲醇合成装置采用丹麦托普索公司的甲醇合成专利技术。硫回收采用荷兰荷丰公司超级克劳斯专利技术。

关键词： 水煤浆气化炉;联锁改进;自动控制

气化装置简介

气化装置采用西北化工研究院多元料浆加压气化技术，三套系统两开一备，设计水煤浆处理量为156m3/h。高压煤浆泵（P1301）将合格水煤浆加压至7.8MPaG后，连同空分送来的高压氧气（8.3Mpa，30℃）通过工艺烧嘴（Z1301）雾化、喷入气化炉（F1301）。在气化炉中水煤浆与氧在6.5MPa（G）、1350～1400℃发生不完全氧化还原反应，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体，再经气化炉激冷室、文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤、除尘后得到含尘量小于1mg/Nm3的合格粗煤气送至下游工段。气化炉和洗涤塔连续排放的黑水送至黑水处理工段进行处理。水煤浆加压气化工艺介质的特点是：高温、高压、易燃、易爆且具有腐蚀性。因此，对煤气化装置安全要求非常高。为了保证操作人员人身安全和确保装置安全生产，整个气化装置设有多个仪表保护功能。对一些重要测量信号，采用三路测量元件检测。三取二表决参与联锁。

气化炉初始联锁设计：

紧急停车开关动作，HS-13001A-1/2/3三取二。

烧嘴冷却水系统故障。

煤浆泵停车，P1301A-S信号来。

仪表空气压力低低，PI-6808–1/2/3≤0.4MPa三取二。

煤浆和气化炉压差高高，PDT-13005A≥2.0MPa。

气化炉和出气口压差高高，PDT-13006A≥0.16MPa。

煤浆和气化炉压差低低，PDT-13005A≤0.5MPa。

氧气建立超时。

煤浆建立超时。

激冷室液位低低，LI-13003A≤28.6%、LI-13004A≤40%、LI-13005A≤40%三取二。

气化炉粗煤气出口温度高高，TI-13009A1/A2/A3三取二。

煤浆循环阀阀位高，XVH-13001A、XVL-13001A、XZI-13001A>5%阀位信号三取二。

煤浆切断阀阀位低，XVH-13002A、XVL-13002A、XZI-13002A<95%阀位信号三取二。

煤浆流量低低，SI-P1301A、FI-13001A、FI-13002A≤30M3/H，延时1S。

氧气上游切断阀阀位低，XVH-13003A、XVL-13003A、XZI-13003A<95%阀位信号三取二。

氧气下游切断阀阀位低，XVH-13004A、XVL-13004A、XZI-13004A<95%阀位信号三取二。

氧气分管流量高高，FI-13007A1/A2/A3≥45000NM3/H。（氧气未经补偿）

氧气分管流量低低，FI-13007A1/A2/A3≤15400NM3/H。（氧气未经补偿）

氧煤比高，FFC-13007A≥580，延时10S。20、氧煤比高高，FFC-13007A≥600。

激冷室入口灰水流量低低，FI-13010A1/A2/A3≤250M3/H。

氧气放空阀阀位高，XVH-13005A、XVL-13005A、XZI-13005A>5%阀位信号三取二。

以上任一联锁触发，输出如下结果：1、中心氧气流量调节阀（HV-13006A）关闭2、上游氧气切断阀（XV-13003A）关闭3、下游氧气切断阀（XV-13004A）关闭 煤浆切断阀（XV-13002A）关闭。

氧气流量调节阀（FV-13007A）关闭，不可控。

合成气出工段閥HV-13004A关闭，不可控。

高压煤浆泵自动停车SV-P1301A。

煤浆循环阀（XV-13001A）保持全关状态。

氧气放空阀（XV-13005A）保持全关状态。

气化炉联锁的优化：

咸阳化工自2009年开车运行以来，工艺技术人员结合自身实际，不断摸索气化炉稳定运行和安全运行之间的平衡。对多个联锁进行了改进。目前来看，这些改进既保证了气化炉的稳定运行，也保证了设备安全。

气化炉激冷室液位低低：

气化炉液位初始设计28.6%，40%，40%。更改为15%，20%，20%。气化炉激冷室液位过低会使合成气带灰严重，堵塞洗涤塔;合成气温度升高损坏下游管线。设计中有激冷室入口灰水流量低低联锁，另外有气化炉粗煤气出口温度高高联锁。都可以有效的防止合成气温度升高带来的危险，因此这个值进行调整不会影响气化炉安全运行。

气化炉激冷室入口灰水流量低低

气化炉激冷室入口灰水流量低低原先设计1S延迟停车。当工况、流量出现波动的时候容易引起气化炉停车。给这个联锁加一个延迟，给操作工一个反应的时间。另一方面，气化炉还有激冷室液位低低联锁，激冷水泵也有流量低自启动联锁。所以这个延迟不会危及气化炉安全。

气化炉和出气口压差高高

该联锁是为了防止气化炉渣口或合成气出口堵塞，气化炉燃烧室超压。实际生产中改值容易出现波动后有恢复的情况，因此设置一个延时，防止误动作。

煤浆建立超时

煤浆建立超时计时器实际要靠煤浆切断阀模拟量反馈XZI-13002≥95%来复位防止触发。之前出现过由于反馈故障而导致的停车事件。我们将XZI-13002单个条件不满足就触发停车更改为开反馈XVH-13002，关反馈XVL-13002和模拟量反馈XZI-13002三选二表决。更改后再没有发生过类似的波动。

氧煤比

气化炉氧煤比原设计是三个氧气流量取平均除以三个煤浆流量取平均。现场遇到的问题是：煤浆流量是一个带坏值剔除的三取平均模块，当其中一个偏差超过设定值的时候。就会被认为是“坏值”而被剔除掉。当这个时候，模块会选择剩余两个流量中较大的作为输出，这时候当这个流量出现向下波动的时候，氧煤比会高高停车。我们认为这种模拟量的三取平均模块存在缺陷，因此将其改造为氧气取平均之后分别除以三个煤浆流量，得到的三个比值与氧煤比停车值做三选二停车的开关量选择。自从改动之后，再没有出现因煤浆流量波动而造成停车。

结束语

咸阳化工的气化炉安全联锁经过上述改造之后，气化炉历经多次的开停车，都运行的稳定安全。实现了气化炉的安、稳、长、满、优。

参考文献

张军.德士古气化炉安全停车联锁系统优化改进浅析[J].中氮肥，2018，3：23–26.

何宏克，杨绍军，崔守志，等.气化系统停车联锁问题分析及解决办法[J].化工自动化及仪表，2013，40 （9）：1188–1189.