項飛

（中國昆侖工程公司，北京100037）

聚酯裝置的工藝廢水主要來源包括：酯化反應產(chǎn)生的工藝水，主要有害雜質(zhì)由乙二醇、乙醛、二惡烷等有機物組成；縮聚反應尾氣在尾氣洗滌塔中經(jīng)工藝水淋洗后產(chǎn)生的廢水。聚酯裝置的廢氣來源亦包括兩部分：酯化工藝塔塔頂尾氣；縮聚真空系統(tǒng)產(chǎn)生的尾氣。

由于國內(nèi)各地對環(huán)保的要求越來越嚴格，有毒、有害的廢水、廢氣不可隨意排放至自然環(huán)境中?；诃h(huán)保的要求，中國昆侖工程公司在自主研發(fā)的聚酯工藝包中增加了一個流程用于處理其裝置中產(chǎn)生的廢水、廢氣，即工藝水汽提裝置，并且經(jīng)工藝水汽提裝置處理后的氣相物質(zhì)還可送入熱媒爐內(nèi)作為燃料燃燒，進一步實現(xiàn)了節(jié)能優(yōu)化的目的。

在尾氣處理及燃燒的流程中，需要設置相關的邏輯聯(lián)鎖，以保證整個過程的安全可靠。盡管工藝水汽提裝置在聚酯裝置上的應用已有數(shù)十套，然而由于業(yè)主的操作習慣、要求以及各設計人員認知的不同，上述的邏輯聯(lián)鎖的設置亦不盡相同，甚至有個別項目未設置相關聯(lián)鎖保護，操作均由操作人員手動完成。筆者將近些年所參與的項目中設置的相關聯(lián)鎖進行闡述，提供一種較為優(yōu)化的方案，以供同行參考。

1 工藝流程概貌

工藝水汽提裝置的基本流程如圖1所示。來自聚酯裝置的廢水收集在工藝廢水收集槽（47-T01）中，再通過廢水輸送泵（47-P01）把聚酯廢水送入汽提塔（47-C01）頂部向下噴淋，聚酯廢氣經(jīng)蒸汽噴射泵（47-J01）引入汽提塔中上段，0.3 MPa蒸汽從汽提塔底部引入，當廢水與蒸汽充分接觸后，廢水中低沸點的有機物如乙醛、二惡烷等雜質(zhì)從廢水中脫除并進入氣相，氣相尾氣從汽提塔塔頂排出，經(jīng)三通閥排放至大氣或送入熱媒站熱媒爐內(nèi)焚燒，進一步實現(xiàn)節(jié)能的目的。汽提塔塔底的凝液經(jīng)此流程處理后，幾乎不含乙醛、二惡烷等有機物，其廢水COD值大幅下降。處理后的凝液經(jīng)廢水出料泵（47-P02）及工藝廢水換熱器（47-E02）冷卻換熱后送至污水處理系統(tǒng)做最終處理。另外流程中增設工藝廢水換熱器（47-E01）用于聚酯工藝廢水同塔底凝液的熱交換，從而提高了處理效果，節(jié)省了能源消耗。

圖1 工藝水汽提裝置基本流程示意

上述流程中，經(jīng)汽提處理后的氣相尾氣由于有可燃氣體存在，具有危險性，且其最終處理后的尾氣可送入熱媒爐內(nèi)燃燒，該控制燃燒的過程，需要設置一定的相關邏輯聯(lián)鎖，才能保證其整個過程的安全可靠。因此，在工藝流程的設置上，增設一條氮氣管線，連接在三通閥與去各路熱媒爐爐前開關閥之間的管線上。當尾氣燃燒操作啟動前及停止后，必須向該段管道中充入一定量的氮氣，保證管道內(nèi)的可燃氣體排凈或者維持爆炸下限以及保持一定的正壓，以避免下次啟動燃燒操作過程時，發(fā)生熱媒爐回火事故。除工藝流程的安全措施外，尾氣燃燒的相關安全操作需要靠儀表的設置以及相應的聯(lián)鎖進行保護。

2 尾氣燃燒操作過程及邏輯聯(lián)鎖分析

2.1 尾氣燃燒操作的影響因素

1）汽提塔塔頂尾氣壓力。汽提塔塔頂尾氣出口管線上設置了壓力變送器（PIA-47005），其信號引入PLC，并且在PLC系統(tǒng)內(nèi)設置高報警及低報警。如果出口壓力過高，會對熱媒爐內(nèi)的燃燒火焰產(chǎn)生沖擊，壓力過低又易引起回火，因而只有此處壓力未發(fā)生高、低報警的情況下才可進行尾氣燃燒過程。

2）熱媒爐允許燃燒信號。該信號來自于熱媒爐隨機控制柜，是熱媒爐控制系統(tǒng)根據(jù)熱媒爐運行情況進行綜合判斷而送出的信號。該信號可以是PLC自動送出的，亦可為操作人員通過判斷熱媒爐運行情況，通過熱媒爐隨機控制系統(tǒng)手動送出的允許燃燒信號。

3）尾氣燃燒操作前進行的充氮過程。充氮操作可有限避免熱媒爐回火以及爆炸情況的發(fā)生。進行尾氣燃燒操作需保證充氮過程在15 min內(nèi)完成，15 min后，禁止手動尾氣燃燒操作，需重新進行充氮過程后方可操作。

2.2 尾氣燃燒的操作過程

汽提塔尾氣燃燒或排放，即熱媒爐（50 H01A，50H01B，50H01C，50H01D）爐前尾氣進氣閥（XV-47031～47034）的開或關，均受控于熱媒爐隨機控制柜給出的允許燃燒信號。4臺熱媒爐中有1臺或2臺送出允許燃燒信號即可燃燒尾氣。打開爐前進氣閥的操作需手動完成：當操作站顯示收到熱媒爐允許燃燒的信號時，操作人員在操作站上采用手動控制方式，先打開充氮氣閥（XV-47017），吹掃管道5 min后，自動關閉XV-47017。然后可手動打開允許燃燒尾氣熱媒爐的爐前進氣閥（在XV-47031～47034中選擇）及汽提塔尾氣控制閥（XV-47016）。若允許燃燒的信號消失，自動關閉相應熱媒爐的爐前進氣閥（XV-47031～47034）。當允許燃燒信號全部消失時，自動切換汽提塔XV-47016閥至放空狀態(tài)。工藝廢水汽提塔尾氣出口壓力（PI-47015）設置高報警和低報警，供操作人員判斷尾氣壓力狀況，并參與相關尾氣燃燒聯(lián)鎖。另在尾氣燃燒之前的充氮過程結束后，若15 min內(nèi)未打開任何爐前進氣閥，則需重新進行充氮過程，才可實施手動燃燒尾氣操作。當汽提塔XV-47016閥由“送氣”狀態(tài)轉(zhuǎn)為“放空”狀態(tài)時，亦自動進行5 min的充氮操作。

3 尾氣燃燒邏輯聯(lián)鎖的實現(xiàn)

由于工藝水汽提的控制、顯示、報警、邏輯的實現(xiàn)會由于項目的不同而不同，有的是單獨采用一套PLC控制，有的裝置是信號引入聚酯DCS，并且不同項目PLC或DCS的品牌亦不盡相同。為了使文中所述邏輯聯(lián)鎖具有通用性，下面將以符合ANSI/ISA-5.2—1976標準的邏輯圖的形式對其進行表述，其操作系統(tǒng)擬采用PLC控制系統(tǒng)。

3.1 充氮操作邏輯

在PLC控制系統(tǒng)操作界面上設置手動開關HS-47017O及HS-47017C，分別用于開關XV－47017閥，當點擊HS-47017O時打開XV-47017閥，5 min后自動關閉。另當尾氣燃燒過程時，XV-47016閥由“燃燒”狀態(tài)轉(zhuǎn)為“排放”狀態(tài)時，XV-47017閥亦進行相同動作，邏輯功能見表1所列。

表1 充氮操作邏輯功能

3.2 熱媒爐前尾氣進氣閥開/關邏輯聯(lián)鎖

在PLC控制系統(tǒng)操作界面上設置手動開關HS-47031O及HS-47031C，分別用于開關熱媒爐爐前尾氣進氣閥（XV-47031），只有保證工藝廢水汽提塔尾氣出口壓力（PI-47015）未有高報警和低報警，進氣閥對應熱媒爐送出尾氣燃燒允許信號，且充氮過程在15 min之內(nèi)完成，即可手動打開XV-47031閥。若上述條件有任一因素未滿足，則XV-47031閥無法打開，且尾氣燃燒過程中若發(fā)生PI-47015異?；蛟试S燃燒信號消失，則自動關閉XV-47031閥，邏輯功能見表2所列。

表2 熱媒爐前尾氣進氣閥開/關邏輯功能

3.3 汽提塔氣相出口三通閥排放/燃燒邏輯聯(lián)鎖

PLC控制系統(tǒng)操作界面上設置緊急排放按鈕開關（HS-VENT），用于當發(fā)生緊急狀態(tài)時，操作人員手動切斷所有尾氣燃燒管線。同時，此邏輯還應實現(xiàn)當進行尾氣燃燒時，有任一爐前尾氣進氣閥打開時，XV-47016閥自動切換為“燃燒”閥位狀態(tài)，而所有爐前尾氣進氣閥關閉時，XV-47016閥自動切換為“排放”閥位狀態(tài)。邏輯功能見表3所列。

表3 三通閥排放/燃燒邏輯功能

4 結束語

文中關于汽提塔尾氣燃燒邏輯聯(lián)鎖的設置可作為此類項目的參考，然而在邏輯聯(lián)鎖實現(xiàn)的過程中，由于受用戶的實際操作水平、操作習慣等因素的影響，最終方案亦有所不同。例如筆者所參與的項目中，有的用戶就取消了汽提塔尾氣出口壓力（PI-47015）高、低報警的聯(lián)鎖條件，而僅作為操作人員判斷尾氣狀況的提示報警，防止由于汽提塔操作的波動而引起的尾氣燃燒過程的時常中斷，而同時也失去了相應的安全級別，需要操作人員有很高的經(jīng)驗水平；也有用戶取消了熱媒爐爐前進氣閥在PLC上設置的對應手動開關，如HS-47031O和HS-47031C等，取而代之的是當熱媒爐尾氣允許燃燒信號為“1”時，自動打開XV-47031閥。因此，在實現(xiàn)邏輯聯(lián)鎖的過程中，在完成功能測試之前，應與最終用戶協(xié)商，結合用戶的意見和建議，選取最優(yōu)的方案。

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