煤制甲醇控制放案

1、煤制甲醇(大型裝置)行業(yè)自動(dòng)化解決方案在石化行業(yè)，浙大中控具有深厚的技術(shù)實(shí)力與優(yōu)秀的應(yīng)用業(yè)績(jī)，特別在基礎(chǔ)化工原料生 產(chǎn)控制技術(shù)方面，具備為各種裝置提供成熟自控方案與實(shí)施的能力。在大型煤制甲醇工藝過(guò) 程控制中，浙大中控可提供從煤氣化、原料氣凈化到甲醇合成、精餾等生產(chǎn)工序和包括空分、 水處理等公用工程的完備的自動(dòng)控制整體解決方案與成功的應(yīng)用案例。煤制甲醇(大型)裝置的典型流程如圖一所示：甲醇裝置與合成氨裝置具有較大的相似性，因此變換、凈化部分的控制介紹可參考浙 大中控中大型合成氨行業(yè)解決方案，本文主要介紹煤氣化、甲醇合成等控制過(guò)程策略。1 .針對(duì)Texaco氣化爐的控制策略德士古氣化爐控制主要包括

2、常規(guī)控制、順序控制和SIS安全儀表系統(tǒng)，其中SIS安全 儀表系統(tǒng)是主要難點(diǎn)與重點(diǎn)。(1 )常規(guī)控制德士古氣化爐常規(guī)控制以簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)為主，多重化的測(cè)量特點(diǎn)主要是為了保證安全，如氣 化爐溫度測(cè)量、激冷室液位測(cè)量等，控制時(shí)可選用不同的測(cè)量值作為SP值。氧煤比及負(fù)荷 升降調(diào)節(jié)是控制中較為復(fù)雜的一個(gè)回路?？刂瓶驁D如圖二所示：順序控制氣化爐急冷室下部的集渣鎖斗的控制實(shí)質(zhì)是一個(gè)順序控制系統(tǒng)，涉及充壓、集渣、卸壓、 出渣等過(guò)程，是一個(gè)交變的壓力控制系統(tǒng)。SIS安全儀表系統(tǒng)氣化爐安全系統(tǒng)分順序控制和安全聯(lián)鎖兩大部分。這兩部分的功能是相互獨(dú)立的，但安 全聯(lián)鎖功能的優(yōu)先級(jí)別要高于順序控制。無(wú)論何時(shí)，只要有異常條件出現(xiàn)

3、，安全聯(lián)鎖功能將 取代順序控制功能對(duì)裝置進(jìn)行控制。氣化爐安全系統(tǒng)是從開車、運(yùn)行，直到停車的一整套安全自動(dòng)操作監(jiān)控系統(tǒng)。氣化爐運(yùn) 行過(guò)程中，每執(zhí)行一個(gè)步驟，無(wú)論是手動(dòng)還是自動(dòng)操作，安全系統(tǒng)將連續(xù)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中極 為重要閥門的閥位狀態(tài)，并自動(dòng)調(diào)整主要的工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)裝置在正常或給定的參數(shù)下有最 佳的安全運(yùn)行狀態(tài)。如果閥門不在其應(yīng)在的正確位置或在自動(dòng)調(diào)節(jié)之后仍偏離給定的運(yùn)行參 數(shù)，系統(tǒng)將向操作人員報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)引起停車觸發(fā)器動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)停車。當(dāng)安全系統(tǒng)發(fā)出停車 信號(hào)后，系統(tǒng)的停車動(dòng)作就會(huì)自動(dòng)地一直進(jìn)行到底，不管在動(dòng)作過(guò)程中，系統(tǒng)是否已經(jīng)恢復(fù) 正常狀態(tài)，只有在整個(gè)動(dòng)作完成并復(fù)原后，系統(tǒng)才具有再次起動(dòng)開車的

4、能力。氣化爐SIS系統(tǒng)包括順序控制(開車順序、停車順序、吹掃順序)和氣化爐安全聯(lián)鎖。氣化爐開車順序：任務(wù)是使氣化裝置安全和協(xié)調(diào)地開車。在執(zhí)行開車順序前，檢查相 關(guān)條件是否具備：氣化爐應(yīng)已完成預(yù)熱達(dá)到開車溫度；已更換好工藝煤氣嘴；裝置中所有不 受安全系統(tǒng)約束的設(shè)備已開啟；灰水、燒嘴冷卻水、工藝?yán)淠认到y(tǒng)以及供油系統(tǒng)已建立 起正常的循環(huán)；氮罐壓力高于開車要求的最低壓力；氧氣和蒸汽壓力正常，已打開蒸汽和氧 氣手動(dòng)切斷閥。在完成相關(guān)步驟后，通過(guò)調(diào)整氧氣和蒸汽控制閥的開度建立氧氣和蒸汽放空，使水煤漿 和氧氣流量達(dá)到開車設(shè)定值。當(dāng)滿足開車允許條件且穩(wěn)定時(shí)間大于30S后，可按下運(yùn)行按 鈕繼續(xù)運(yùn)行開車順序。

5、所有后續(xù)步驟，一直到氣化爐加壓，均自動(dòng)進(jìn)行，不須操作人員干預(yù)。在開車順序中，如果任何不要求操作人員干預(yù)的順序步執(zhí)行時(shí)間超過(guò)預(yù)定的時(shí)限，則開 車失敗并激發(fā)停車順序。DCS報(bào)警指示開車失敗，同時(shí)指示出失敗原因。氣化爐停車順序：無(wú)論何時(shí)，當(dāng)停車激發(fā)條件出現(xiàn)或按下手動(dòng)停車按鈕，均啟動(dòng)停車 順序激發(fā)氣化裝置停車。停車順序是單向不可逆轉(zhuǎn)的，一旦被激發(fā)，就一直進(jìn)行下去直到結(jié) 束，即使在處理過(guò)程中引起氣化裝置跳車的條件已恢復(fù)正常也如此。由于停車可在任何情況下發(fā)生，故在停車的瞬間各閥門的位置是不固定的。因此停車順 序的第一步的動(dòng)作除了要切斷進(jìn)爐物料外，還需對(duì)各聯(lián)鎖程控閥的開關(guān)位置進(jìn)行設(shè)置。吹掃順序：吹掃分氧氣管

6、線吹掃和水煤漿管線吹掃兩部分，遵循先吹氧管再吹水煤漿 管、先停水煤漿管吹掃再停氧管吹掃的原則，在進(jìn)行水煤漿管吹掃期間，要持續(xù)進(jìn)行氧管吹 掃，以防止水煤漿回流進(jìn)入氧氣管線。吹掃可根據(jù)需要重復(fù)多次。安全聯(lián)鎖功能：安全聯(lián)鎖功能的作用是對(duì)裝置的運(yùn)行條件連續(xù)進(jìn)行監(jiān)視，在出現(xiàn)不安 全情況時(shí)產(chǎn)生動(dòng)作使裝置安全停車，以防止造成設(shè)備損壞或人員傷亡。開車投料期間，對(duì)相 關(guān)動(dòng)作有嚴(yán)格的時(shí)間要求。安全系統(tǒng)設(shè)置有看門狗”定時(shí)器，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有完成預(yù) 定動(dòng)作，則激發(fā)氣化裝置停車。2.針對(duì)SHELL氣化爐的控制策略SHELL氣化爐的控制主要包括磨煤系統(tǒng)聯(lián)機(jī)控制、氣化工序工藝聯(lián)鎖、SIS安全儀表 系統(tǒng)控制(其需求與Te

7、xaco氣化爐類似，不再贅述)和一些復(fù)雜控制系統(tǒng)。磨煤系統(tǒng)聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)鎖停車下列工藝條件和操作下將啟動(dòng)系統(tǒng)停車聯(lián)鎖:煤稱量給料機(jī)給煤流量低低、磨機(jī)電機(jī)停、 停車按鈕shutdown。停車聯(lián)鎖啟動(dòng)后，自動(dòng)按以下步驟停車：皮帶輸送機(jī)停、煤稱量給料 機(jī)停、磨機(jī)電機(jī)停。煤稱重給料機(jī)聯(lián)鎖條件：系統(tǒng)聯(lián)鎖停、煤稱重給料機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速低。氣化工序工藝聯(lián)鎖a.氣化開停車時(shí)序碳洗塔出口壓力低于0.5MPa、系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)復(fù)位、煤粉輸送、氧氣超時(shí)。投煤后，延時(shí)7s，氧氣流量計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，時(shí)間40s，40s后氧氣放空閥關(guān)閉，氧氣 切斷閥打開，如果閥位不正常，氣化爐聯(lián)鎖停車動(dòng)作。包括系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)復(fù)位，磨煤系統(tǒng)運(yùn)行

8、投煤，氣化爐聯(lián)鎖停車觸發(fā)器。鎖斗PLC邏輯程序鎖斗控制包括“卸壓一清洗一排渣一充壓一集渣”等過(guò)程。涉及渣水工藝聯(lián)鎖、 渣池?cái)嚢杵髀?lián)鎖、碳洗塔給料泵聯(lián)鎖、灰水泵聯(lián)鎖等。(3 )部分復(fù)雜控制系統(tǒng)說(shuō)明氧煤比控制系統(tǒng)粉煤流量的中值選擇一一粉煤流量的控制采用煤粉調(diào)節(jié)閥或改變發(fā)料罐壓力進(jìn)行控制， 對(duì)粉煤流量設(shè)計(jì)了中值選擇回路，將粉煤流量三選二后取中值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制發(fā)料罐的 壓力或煤粉調(diào)節(jié)閥的開度。氧氣流量的補(bǔ)償和純度校正一一入爐氧氣流量是影響氣化爐溫度的關(guān)鍵因素，氧氣流量 的準(zhǔn)確性尤為重要，設(shè)置了氧氣流量的溫度，壓力補(bǔ)償，補(bǔ)償計(jì)算得到的補(bǔ)償流量與氧氣純 度進(jìn)行校正，最終得到氧氣流量來(lái)進(jìn)行控制。氧煤比控

9、制一氧煤比控制采用標(biāo)準(zhǔn)比例功能和內(nèi)部?jī)x表的比例計(jì)算保證氧煤比的穩(wěn) 定，氧煤比給出值經(jīng)過(guò)乘法器計(jì)算氧氣流量OSP，作為氧氣回路的遠(yuǎn)程給定，取倒數(shù)后經(jīng) 乘法器計(jì)算出粉煤流量，作為煤粉單參數(shù)回路的遠(yuǎn)程給定，從而實(shí)現(xiàn)交互控制。煤粉流量發(fā) 生變化，通過(guò)氧煤比自動(dòng)控制，通過(guò)實(shí)測(cè)的煤粉流量計(jì)算氧氣流量，通過(guò)PID調(diào)節(jié)輸出值 控制氧氣自調(diào)閥動(dòng)作。氧氣流量發(fā)生變化，通過(guò)氧煤比自動(dòng)控制，計(jì)算對(duì)應(yīng)煤粉量，通過(guò)PID調(diào)節(jié)后的輸出 值控制煤粉調(diào)節(jié)閥，使粉煤流量按氧煤比變化。氣化爐負(fù)荷控制氣化爐負(fù)荷控制由給出，為了防止氣化爐負(fù)荷過(guò)大，設(shè)置了速度限制器，將負(fù)荷的每分 鐘變化限制在一定的范圍內(nèi)。為防止氧氣過(guò)量設(shè)置高低選擇器，

10、在粉煤回路上設(shè)置高選器， 將測(cè)量出的煤粉量與負(fù)荷給定的煤粉量進(jìn)行比較，取高者作為煤粉回路的遠(yuǎn)程給定的最終 值，在氧氣回路上設(shè)置了低選器，將測(cè)量出的煤粉量與負(fù)荷給定的煤粉量進(jìn)行比較，將其低 者作為氧氣回路的給定值。提負(fù)荷值時(shí)候，煤粉流量大于負(fù)荷給定值，被高選器選中，氧煤 比調(diào)節(jié)，氧氣流量隨之增大，降負(fù)荷時(shí)，煤粉流量低于負(fù)荷給定值，被低選器選中，先降氧 氣流量，再經(jīng)過(guò)氧煤比控制，煤粉流量隨之下降。鎖斗邏輯系統(tǒng)說(shuō)明鎖斗PLC系統(tǒng)模式包括運(yùn)行，收渣，排渣模式。涉及鎖斗安全閥，鎖斗進(jìn)口閥，鎖斗出口閥，鎖斗循環(huán)泵進(jìn)口閥，鎖斗循環(huán)泵循環(huán)閥， 鎖斗沖洗水閥，鎖斗清洗閥，鎖斗減壓閥，鎖斗充壓閥，鎖斗溢流閥，渣池

11、溢流閥，鎖斗液 位低開關(guān)，鎖斗循環(huán)泵運(yùn)行，鎖斗循環(huán)泵停，鎖斗沖洗罐液位，鎖斗壓力低開關(guān)，鎖斗壓力 高開關(guān)，鎖斗、激冷室開關(guān)，激冷室液位等閥門及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)。3.甲醇合成控制策略甲醇合成部分控制以簡(jiǎn)單控制為主，包括馳放氣一次減壓后壓力、馳放氣二次減壓后壓 力、出工段副產(chǎn)中壓蒸汽壓、閃蒸槽液位調(diào)節(jié)、甲醇分離器液位、洗醇塔液位調(diào)節(jié)、洗醇塔 底馳放氣手動(dòng)、進(jìn)工段合成手動(dòng)遙控、出工段循環(huán)氣手動(dòng)遙控、粗甲醇緩沖槽液位調(diào)節(jié)、廢 熱鍋爐出口轉(zhuǎn)化氣溫度、鍋爐給水預(yù)熱器出口水、汽包操作壓力、升溫氣體壓力等。復(fù)雜回路控制主要有鍋爐液位3沖量控制。內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)的是進(jìn)鍋爐工段給水流量，外環(huán)調(diào)節(jié)的是汽包液位，前饋是出工段副產(chǎn)中壓蒸 汽流量。合成工段涉及的安全聯(lián)鎖是在汽包液位低低（小于