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        智能煤氣排水器在鞍鋼的利用

        2021-04-23 06:24:54胡少敏吳丹楊殿勇趙雙鵬呂強楊金海
        冶金動力 2021年2期
        關鍵詞:污水池煤氣中毒煤氣

        胡少敏,吳丹,楊殿勇,趙雙鵬,呂強,楊金海

        (鞍鋼股份有限公司能源管控中心,遼寧鞍山 114003)

        前言

        冶金企業(yè)副產煤氣主要采用濕法凈化工藝。煤氣在管道輸送過程中會隨著溫度降低,飽和蒸汽冷凝成水,同時由于濕法工藝會產生機械水。除此之外,焦爐煤氣中還含有酚、萘、硫化氫等其他雜質,如這些雜質和冷凝水無法及時排出,會造成煤氣管網壓力波動,甚至會造成煤氣管網塌落。煤氣排水器用來將這些污物順暢排出,確保煤氣管網安全運行。目前鞍鋼的煤氣管道長度達到230 km,排水器有900多臺,分布比較分散。雖然有專業(yè)人員組成專業(yè)檢查組,但由于對煤氣排水器安全技術管理知識不全面,以及巡檢內容不規(guī)范,存在重大安全隱患。再加上排水器數(shù)量多,分布廣,工作環(huán)境差,勞動強度大,用人工很難對每個排水器的隱患檢查出來。隨著物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展,結合APP應用實現(xiàn)排水器智能化操作勢在必行。

        1 事故案例

        2005年10月26日首鋼煤氣排水器擊穿發(fā)生煤氣泄漏,造成9人煤氣中毒死亡。2006年6月10日首鋼發(fā)生煤氣排水器泄漏煤氣,造成7人煤氣中毒,其中2人死亡。2009年12月19日天津榮程集團唐山特鋼煤氣排水器發(fā)生煤氣壓力突然升高擊穿排水器大量泄漏煤氣,造成3人煤氣中毒死亡。某鋼鐵企業(yè)2014、2018年先后發(fā)生煤氣排水器水位不夠造成的煤氣泄漏造成2人中毒。

        避免煤氣排水器安全運行保障人身及生產設備安全,構建智能煤氣排水器監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要。

        2 智能化排水器

        2.1 排水器介紹

        排水器的工作原理是利用排水器中水封高度克服煤氣壓力,從而封住煤氣,排出冷凝水。

        排水器的基本結構如圖1。

        2.2 智能化排水器基本結構

        智能化煤氣排水器的主要功能是通過各處排水器監(jiān)測信號通過云傳輸方式將數(shù)據(jù)傳到計算機上,壓力數(shù)據(jù)來判斷排水器排水是否正常,溫度數(shù)據(jù)來判斷排水器的電熱帶工作是否正常,水位計數(shù)據(jù)判斷排水器水封高度是否正常,液位計數(shù)據(jù)判斷污水池水位高度。智能排水器主要設備安裝見如圖2。

        圖1 智能排水器的基本結構

        圖2 煤氣排水器集中狀態(tài)監(jiān)控裝置示意圖

        2.2.1 主要監(jiān)測設備與用途

        (1)數(shù)據(jù)采集控制箱:現(xiàn)場儀表的供電、采集信號的處理和發(fā)送、接收信號的執(zhí)行等。

        (2)溫度測量儀:防止排水器溫度過高或過低。過高會造成水分蒸發(fā),過低會造成水結冰,引起排水器煤氣泄漏。控制電伴熱啟停。遠程檢測報警。

        (3)水位計:低水位或無水會造成煤氣泄漏。遠程檢測報警。

        (4)煤氣壓力表:當排水器煤氣壓力低于正常值時,有可能是進口管道堵塞,或是排水器煤氣泄漏。遠程檢測報警。

        (5)CO檢測儀:當CO傳感器檢測到超過標準時,排水器煤氣有可能泄漏。遠程檢測報警。

        (6)電磁閥:當溫度、水位、煤氣壓力、煤氣泄漏有一個或多個條件異常報警時,遠程控制(手動/自動)關閉進口管道電磁閥,并將開關狀態(tài)遠傳到控制室。

        (7)現(xiàn)場聲光報警器:當溫度、水位、煤氣壓力、煤氣泄漏時(有一個或多個條件),控制室將信號遠傳給排水器,現(xiàn)場聲光報警。

        (8)現(xiàn)場聲光提示器:當有外來人員進入時提醒:煤氣區(qū)域,當心中毒,請盡快離開。

        2.2.2 智能化排水器操作應用

        (1)排水器的排塵管設有壓力信號,對排塵管中的煤氣壓力進行數(shù)字實時傳輸。在主控計算機上,對壓力設有二級報警信號。一級信號為該管網壓力±2 000 Pa,如管網壓力下降或者上升達到此范圍時,計算機顯示數(shù)值會變黃,同時發(fā)出預報警信號;二級信號為該管網壓力±3 000 Pa,如管網壓力下降或者上升達到此范圍時,計算機顯示數(shù)值會變紅,計算機發(fā)出警報,提示壓力異常,同時通過云端觸發(fā)排塵管上面的電磁閥切斷煤氣,以防煤氣竄出,發(fā)生煤氣中毒事故。

        (2)排水器低壓側安裝水位計,對煤氣排水器中的水位進行云端實時監(jiān)測。以往水封高度不夠,擊穿煤氣排水器,觸發(fā)煤氣大量泄漏,造成煤氣中毒事故;在計算機上對水位計設有兩級預警,一級是當?shù)蛪簜人坏陀谝缌骺谔?00 mm時,發(fā)出黃色數(shù)據(jù)提示;二級信號當?shù)蛪簜人坏陀谝缌骺?00 mm時,發(fā)出紅色警報,并觸發(fā)電磁閥切斷煤氣。

        (3)排水器安裝溫度計,將溫度信號實時傳輸?shù)接嬎銠C,同時溫度設有三級信號。一級信號為排水器桶體溫度達到20℃時,會觸發(fā)電熱帶自動啟停開關,進入到保溫狀態(tài),電熱帶停止工作,節(jié)省冬季電量的損耗;二級信號,當溫度低于10℃,觸發(fā)電熱帶啟停開關,電熱帶進入運行狀態(tài);三級信號,當溫度低于5℃時,計算機會發(fā)出紅色報警,并提示溫度異常,需聯(lián)系電氣及相關人員查明原因。

        (4)排塵管與排水器連接處設有CO聲光報警儀,同時設有三個信號,CO濃度大于10×10-6會發(fā)出黃色預警;當CO濃度達到24×10-6時,會連續(xù)發(fā)出紅色預警,同時觸發(fā)電磁閥快速切斷煤氣,現(xiàn)場CO聲光報器發(fā)出響亮的聲音,提示周圍人員迅速遠離,當心煤氣中毒。

        (5)安裝在污水池上方的液位計,當污水池中的污水達到離污水池滿還有300 mm時,發(fā)出黃色預警,當污水池中的污水,達到離滿流還有200 mm時,發(fā)出紅色預警,提示需要抽水,當污水池中的污水,達到離滿還有100 mm時,會發(fā)出刺耳的報警,并觸發(fā)電磁閥切斷煤氣,以防污水外溢,帶污水池的液位計,液位低于離滿流500 mm時,電磁閥打開,排水器正常運行。

        3 網絡系統(tǒng)方案

        因鞍鋼煤氣排水器比較分散,個別區(qū)域偏遠,不適用光纖網絡方案,根據(jù)不同區(qū)域的不同狀況,分別采用有線(光纜)網絡、5G網絡兩種方式共用,實現(xiàn)各區(qū)域煤氣排水器的數(shù)據(jù)上傳。

        3.1 有線(光纖)網絡系統(tǒng)

        網絡結構采用星型結構,具備聯(lián)網功能的就地煤氣排水器狀態(tài)監(jiān)控裝置就近接入大集控系統(tǒng)的區(qū)域交換機,將數(shù)據(jù)上傳至集控中心服務器。有線(光纖)網絡結構如圖3。

        圖3 有線(光纖)網絡結構

        有線網絡拓撲(其他區(qū)域相似)各區(qū)域就近匯聚原則,對排水器分片、分區(qū)進行聯(lián)網匯聚,最終形成區(qū)域匯聚,上傳至能源網。

        3.2 5G網絡系統(tǒng)

        煤氣排水器就地智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)5G網絡或數(shù)據(jù)電臺,將實時數(shù)據(jù)直接發(fā)送至能源集控中心數(shù)據(jù)服務器。5G網絡結構如圖4。

        圖4 5G網絡結構

        5G網絡拓撲(各區(qū)域相似)針對位置偏遠的煤氣排水器進行5G網絡或數(shù)據(jù)電臺形式傳輸實時狀態(tài)數(shù)據(jù)信息。

        通過設備的聯(lián)網組態(tài),與HMI之間的通信,監(jiān)測信息的實時上傳和在線配置功能;通過溫度,壓力,液位變送器對煤氣排水器的狀態(tài)進行檢測、數(shù)據(jù)上傳和報警,并遠傳于特定手機提示報警。通過手機安裝APP可以隨時查看各項數(shù)據(jù)。手機界面如圖5。

        4 智能排水器優(yōu)點

        目前鞍鋼運行的智能煤氣排水器監(jiān)控系統(tǒng)有如下優(yōu)點。

        (1)能協(xié)助巡檢人員找出正在運行的故障報警排水器并停止其運行,避免煤氣泄漏等事故發(fā)生。

        (2)可以根據(jù)定期上傳的排水器的各項參數(shù)打印報表,使工藝人員了解排水器狀態(tài)并能提早發(fā)現(xiàn)問題。

        (3)溫度自動控制功能可以在冬季對管道保溫進行溫度控制,避免了電能的浪費。

        圖5 手機界面

        5 結語

        煤氣管網壓力波動較大時,最大壓力有時超出煤氣排水器自身設計極限值,或是,由于排水器補水不及時、主體內部隔板泄漏、內部工作管銹蝕漏洞(導致水封高度降低)等原因容易導致煤氣泄漏。煤氣泄漏極易引發(fā)煤氣著火、爆炸、中毒等惡性安全事故的發(fā)生。應用智能排水器提高了系統(tǒng)的安全性,同時智能排水器使用后大大降低了用工成本,以及冬季電保溫的成本。

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