李野

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

水煤漿加壓氣化技術(shù)包括單噴嘴與多噴嘴氣化爐技術(shù)，燒嘴零件在水煤漿加壓氣化設(shè)備中占據(jù)著極為重要的地位，它的主要工作就是運(yùn)輸氧氣與煤漿工作與霧化工作，以此使令物料得到最大程度的混合。如今已經(jīng)投入工作的水煤漿加壓氣化設(shè)備，氣化爐的內(nèi)部溫度大約為1200℃左右，而壓力則被分為三種等級(jí)，其分別為4、6.5 和8.7MPa。

燒嘴首部的工作溫度較高，因此，為了增加燒嘴零件的使用時(shí)間，在它的首部放置了冷卻水室，在其工作時(shí)，會(huì)源源不斷地加入冷卻水來(lái)冷卻燒嘴。冷卻燒嘴的冷卻水通常會(huì)使用40℃、壓力為2.5MPa 的脫鹽水。因?yàn)闊炝慵墓ぷ鳝h(huán)境為高壓、高溫且容易發(fā)生爆炸，所以，零件極易遭受到高溫物料的沖擊與有毒氣體的損害等傷害，甚至還會(huì)發(fā)生火災(zāi)等安全事故。所以，燒嘴冷卻水聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的安全將會(huì)直接影響工作效率與人員安全狀況。

1 燒嘴冷卻水系統(tǒng)介紹

水煤漿加壓氣化設(shè)備的燒嘴冷卻水工作過(guò)程如圖1。

圖1 水煤漿加壓氣化設(shè)備的燒嘴冷卻水工作過(guò)程圖

多噴嘴氣化爐設(shè)備包括4 條相同設(shè)備的冷卻管線(xiàn)。燒嘴冷卻水泄漏一般會(huì)出現(xiàn)在燒嘴冷卻水管頭部位置，在燒嘴冷卻水管線(xiàn)處設(shè)置多個(gè)停車(chē)連鎖值，如燒嘴冷卻水入口流量低停車(chē)連鎖為10m3/h,燒嘴冷卻水出口溫度高聯(lián)鎖為70℃等，同時(shí)，燒嘴零件冷卻水出入位置的線(xiàn)路上裝備著測(cè)量?jī)x，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)檢測(cè)冷卻水的溫度、流量、溫差等數(shù)據(jù)信息，在回水線(xiàn)路上還裝備著CO 檢測(cè)設(shè)備。燒嘴零件的冷卻水出現(xiàn)泄漏的狀況時(shí)，測(cè)量?jī)x設(shè)備出現(xiàn)的數(shù)據(jù)體現(xiàn)為：燒嘴冷卻水入口水量因?yàn)樽枇ι仙陆担灰驗(yàn)楦邷貧怏w入侵，燒嘴冷卻水出入口的壓力、溫度都有所升高。出口溫度響應(yīng)速度較低，出入位置的流量響應(yīng)速度比較快；少量泄漏的時(shí)候，進(jìn)口壓力、出口流量響應(yīng)速度比較快，CO 監(jiān)測(cè)設(shè)備也可以及時(shí)判斷出儀表少量的泄漏情況。所以，冷卻水是否發(fā)生泄漏的問(wèn)題，可以根據(jù)上述儀器數(shù)據(jù)的改變進(jìn)行評(píng)判，聯(lián)鎖保護(hù)體系也會(huì)依據(jù)聯(lián)鎖設(shè)置自動(dòng)進(jìn)行關(guān)閉冷卻水出入閥等命令。

2 燒嘴冷卻水聯(lián)鎖保護(hù)方案

水煤漿氣化技術(shù)是從20 世紀(jì)末期從國(guó)外引入中國(guó)的，迄今為止，此技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)有了20 多年的歷史。而在此技術(shù)用于工業(yè)化的過(guò)程中，許多客戶(hù)都在持續(xù)不斷地對(duì)燒嘴零件的冷卻水保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行更進(jìn)一步的完善，同時(shí)，也制定出了許多聯(lián)鎖保護(hù)方法。下面深入對(duì)比部分廠(chǎng)家如今推行的聯(lián)鎖方法，以此得出最佳的聯(lián)鎖保護(hù)方式。

2.1 四選二聯(lián)鎖

初期的水煤漿氣化設(shè)備內(nèi)燒嘴冷卻水聯(lián)鎖保護(hù)使用的是冷卻水出口溫度高高、入口壓力高高、出口流量高高、入口流量低低的四選二聯(lián)鎖。4 項(xiàng)數(shù)值中有2 項(xiàng)與聯(lián)鎖值不符合，聯(lián)鎖保護(hù)是進(jìn)行關(guān)閉系統(tǒng)出入口閥門(mén)與停車(chē)的行為（多噴嘴的氣化爐設(shè)備是只關(guān)閉觸發(fā)聯(lián)鎖的燒嘴零件的冷卻水出入閥門(mén)）。但是，這種聯(lián)鎖保護(hù)只適合那些燒嘴前部或燒嘴線(xiàn)路受損的狀況，如果冷卻水泵受損受其他方面的影響而造成斷水時(shí)，就不能及時(shí)進(jìn)行保護(hù)。

2.2 單參數(shù)三選二聯(lián)鎖

冷卻水單參數(shù)三選二聯(lián)鎖，其參數(shù)——入口流量低低三選二、入口壓力高高三選二、出口流量高高三選二與入口壓力高高三選二聯(lián)鎖，如果其中一個(gè)數(shù)據(jù)聯(lián)鎖觸發(fā)，則系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行關(guān)閉燒嘴設(shè)備的冷卻水出入閥門(mén)并停車(chē)的行為。

上述聯(lián)鎖保護(hù)方法的長(zhǎng)處為:如果水泵受損不打量或因?yàn)槭艿狡渌矫娴挠绊懚鴶嗨畷r(shí)，入口流量低低三選二會(huì)引起聯(lián)鎖，而降低了四選二聯(lián)鎖缺點(diǎn)的影響。

上述聯(lián)鎖保護(hù)方法的問(wèn)題為：所有數(shù)據(jù)都需使用實(shí)際儀表測(cè)點(diǎn)與SIS 點(diǎn)數(shù)，這也增加了成本投入，特別是針對(duì)多噴嘴的氣化爐設(shè)備，需要加入的儀器比較多，導(dǎo)致布置工作環(huán)境時(shí)極為不便利。

2.3 四選二與進(jìn)出口流量差聯(lián)鎖

以冷卻水四選二聯(lián)鎖為基礎(chǔ)，再加入冷卻水進(jìn)出口流量差高高聯(lián)鎖設(shè)備，如果發(fā)生四選二聯(lián)鎖或進(jìn)出口流量差時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立刻進(jìn)行關(guān)閉燒嘴裝置的冷卻水出入位置的閥門(mén)與停車(chē)的行為。

上述聯(lián)鎖保護(hù)方法的優(yōu)點(diǎn)為：不需要加入儀表測(cè)點(diǎn)與額外的成本投入，并且可以快速地觸發(fā)聯(lián)鎖。上述聯(lián)鎖保護(hù)方法的問(wèn)題為：出入位置的流量計(jì)是單表，如果某臺(tái)流量計(jì)發(fā)生設(shè)備故障問(wèn)題，很容易因?yàn)槌鋈胛恢玫牧髁坎疃l(fā)聯(lián)鎖停車(chē)，從而導(dǎo)致氣化爐設(shè)備誤停車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)增加。

2.4 單參數(shù)聯(lián)鎖

燒嘴冷卻水系統(tǒng)單參數(shù)聯(lián)鎖一共包含的4 個(gè)單參數(shù)，分別是進(jìn)口時(shí)的流量低低、出入口溫度差高、出入口流量差高、出口時(shí)的溫度高高。這四個(gè)參數(shù)中的一個(gè)參數(shù)在受到觸發(fā)后，就會(huì)立即使聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，緊接著，立即將工藝燒嘴冷卻水的進(jìn)出口閥門(mén)關(guān)閉并且停止所有的工作。該方案的實(shí)行不需要花費(fèi)大額的投資、降低投資風(fēng)險(xiǎn)等。此外，該方案還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是在遇到風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候，觸發(fā)聯(lián)鎖響應(yīng)機(jī)制能夠迅速地做出反應(yīng)，以便相關(guān)工作人員能夠及時(shí)地解決問(wèn)題。但是，從實(shí)際操作的角度考慮，上述優(yōu)勢(shì)都存在一定的失敗的風(fēng)險(xiǎn)，因此，相關(guān)工作人員在設(shè)計(jì)該方案的時(shí)候應(yīng)提前優(yōu)化儀表以及工作回路，提高設(shè)備抗風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，以此避免問(wèn)題的發(fā)生。

3 聯(lián)鎖優(yōu)化改進(jìn)方案

3.1 增設(shè)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組

由于事故燒嘴冷卻水泵的EFS 無(wú)法滿(mǎn)足冷卻水泵的正常需求，因此，把舊EPS 電源設(shè)備廢棄，加入1臺(tái)功率500kW、電壓400V、HLGF-500 型的柴油發(fā)電機(jī)組和400 Ⅴ電源切換柜1 面、400V 電源饋出線(xiàn)柜1 面與控制屏的獨(dú)立事故電源。柴油發(fā)電機(jī)組是變電所0 段母線(xiàn)的備用電源，也可以確保在市電失電后水泵、空壓機(jī)油泵、甲醇?jí)嚎s機(jī)油泵的正常供電。當(dāng)市電失電時(shí)，LCD 屏幕開(kāi)始開(kāi)機(jī)倒計(jì)時(shí)，預(yù)熱完成后，繼電器進(jìn)行輸出，柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)動(dòng)完成后，則為安全工作階段。發(fā)電機(jī)組正常工作時(shí)，如果市電正常，則進(jìn)入電壓延時(shí)，后再依次進(jìn)行停機(jī)延時(shí)與高速散熱延。

3.2 燒嘴冷卻水泵改為全電壓直接啟動(dòng)

在原配電柜內(nèi)改造2臺(tái)燒嘴冷卻水泵，把回路內(nèi) 的SM40R-630/32082、SC1-500A 型 接 觸 器、QB52-200 型軟啟動(dòng)器等設(shè)備拆除；空氣開(kāi)關(guān)增容調(diào)整為ABB T6S630 MA630/3150-6300630A 開(kāi)關(guān)，接觸器增容調(diào)整為ABB AF580-30-11800A 型。依據(jù)開(kāi)關(guān)、接觸器的安裝需求，改變固定支架，使用開(kāi)關(guān)至刀閘、接觸器至開(kāi)關(guān)、接觸器至電機(jī)的分支母排，調(diào)整電流互感器、分支母排、電纜等設(shè)備。把控制電器的方法由軟啟動(dòng)調(diào)整為全電壓直接啟動(dòng)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化配后電柜內(nèi)設(shè)備簡(jiǎn)潔，電器元器件間的空間也有所增大，大大提升了配電柜的冷卻狀況，增強(qiáng)了電氣設(shè)備的工作安全性 。

3.3 DCS 組態(tài)優(yōu)化燒嘴冷卻水泵工作狀態(tài)

以燒嘴冷卻水泵滿(mǎn)足供水壓力低為基礎(chǔ)，使用DCS 組態(tài)，同時(shí)，加入供水壓力低備用泵自啟動(dòng)聯(lián)鎖回路。把預(yù)先備用的自啟動(dòng)聯(lián)鎖調(diào)整為二選一控制，如此不論哪個(gè)自動(dòng)狀態(tài)下的燒嘴冷卻水泵，在面對(duì)供水壓力低或主泵暫停工作的情況時(shí)，都可以確保備用泵的及時(shí)打開(kāi)。

此外，使用DCS 組態(tài)把2臺(tái)燒嘴冷卻水泵回路的接觸器常閉接點(diǎn)串聯(lián)進(jìn)供水壓力低事故燒嘴自啟動(dòng)聯(lián)鎖回路中，只要燒嘴處于工作狀態(tài)下，且冷卻水泵為停車(chē)狀態(tài)，就可以確保事故燒嘴冷卻水泵的及時(shí)發(fā)動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)燒嘴冷卻水系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)方案進(jìn)行優(yōu)化后，不僅可以將傳統(tǒng)四選二聯(lián)鎖方案的缺陷有效克服，同時(shí)，也沒(méi)有帶來(lái)投資與硬件測(cè)點(diǎn)的增加，防護(hù)效果也得到了較好提升。在未來(lái)的技術(shù)應(yīng)用和研發(fā)過(guò)程中，對(duì)于燒嘴冷卻水聯(lián)鎖保護(hù)方案，可優(yōu)先選擇使用“四選二聯(lián)鎖+出口流量低低聯(lián)鎖”的方式，同時(shí)，在使用的過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)保護(hù)好燒嘴頭部，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行維修與采購(gòu)。