基于HIMA PLCESD在多元料浆气化炉应用论文
基于HIMA PLC的ESD在多元料浆气化炉的应用探讨
中 国化 工 贸 易
Ｃｈ ｉ ｎａ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｒ ａ ｄ ｅ
第 １期
２ ０ １ ３ 年１ 月
基于 Ｈ Ｉ ＭＡ Ｐ Ｌ Ｇ的 Ｅ Ｓ Ｄ在 多元料 浆气化炉 的应用探讨
张 宝宝 吴 阳ｚ
（ １ ． 陕 西陕化化 工集 团有 限公 司 ，陕西华县 ７ １ ４１ ０ ０； ２ ． 陕西 比迪欧化 工有限 公司 。陕西华 县 ７ １ ４ １ ０ ０ ）
摘
要 ：本 文根据作者 多年参与 多元料 浆气化 炉 Ｅ Ｓ Ｄ控 制 系统的设计 、审核 、选型 以及调试 、开车和维护 经验 ，从 Ｈ Ｉ ＭＡＥ Ｓ Ｄ在本厂 气化 炉的
误停车 应 对措 施
配置和常见故障停 车的原 因和排 除展开阐述，硬 、软件 两方面有针 对性地提 出一 些改进和预防此类故障发生的方法和措施 。
１ ． ４ ． ２雷 电和 静 电造 成的干 扰 应 对措施 ：防雷 电 仪表 采用金 属保护 箱 ，桥架 采用金 属桥 架 ，并
、
ＨＩ ＭＡ Ｅ ＳＤ在 我厂气 化炉 的配置
ｌ １ ． 整体 配置 针对我 厂四 台气化 炉 ，Ｈ Ｉ ＭＡ Ｅ Ｓ Ｄ在 气化 就地 机柜 间共 配置 四套
应对 措施 ：加装保护 箱 ，制 作防雨 棚 ，及 时清灰 。 Ｉ ． ４ 干扰 造成 的误停 车 １ ． ４ ． １ 仪 表本 身测 量原理 带 来 的干扰 我 厂 煤浆 流 量采 用 电磁 流 量 计测 量 。煤浆碰 到 电磁 流量 计 电极 会被 反弹 Ｓ系统 ，每台气 化 炉一套 。四套 系统 分别 工 作 ，互不 影 响 。 这样 ，将 危险 分散 ，不 至于 出现 一 台气化 炉故 障导 致所 有气 化 炉停车 甚 至 全 厂停 车 的 事 故 发 生 。 另 在 中 控 室 配 置 一 套 远 程 Ｅ Ｓ Ｄ 系 统 （ Ｈ ４ １ Ｑ — ＨＳ ） ，用 于 操 作 工 紧 急 手 动 停 车 。下 面 介 绍 以 Ｈ５ １ Ｑ — Ｈ Ｒ Ｓ
多元料浆新型气化技术
谢谢各位领导和专家
多元料浆新型气化技术概况
西北化工研究院 2006年2月25日
西北化工研究院是原化工部唯一研究煤 气化及煤气净化为主的科研单位，煤气化 技术开发及工程化业绩显著。 建有煤质分析、料浆性能评价试验室、 料浆气化实验室试验装置、模型试验装置 和中间试验装置；建有富氧气化煤种评价 装置及干法粉煤气化评价试验装置。完成 了国内外数百个煤种的不同气化性能、气 化方法及煤炭综合利用的评价，建立了国 内约二十个省市、三十个地区600多个煤种 水煤浆气化煤种评价数据库，研究成果在 国内数家不同规模的大、中、小型煤化工 项目实现了应用。
四、多元料浆气化技术的主要应用业绩
2.已签订技术转让合同并开工建设的项目 山东华鲁恒升化工股份有限公司，二期20万吨/a甲 醇项目 （该项目于2005年6月开工建设，2007年投产） 内蒙古三维资源集团有限公司，20万吨/a甲醇项目 （该项目于2005年8月开工建设，2007年投产） 华亭中煦煤化工有限责任公司，60万吨/a甲醇项目 （该项目于2005年10月开工建设，2008年投产）
3.
4.
5.
大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。 该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣 油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有 机废水等。 长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输 送的问题。 新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特 点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延 长两倍左右。 富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了 高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料 适应性问题。
HIMA ESD系统在TEXCO气化炉安全系统上的应用
HIMA ESD系统在TEXCO气化炉安全系统上的应用
陈明平;鱼小丽;张波
【期刊名称】《中国仪器仪表》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】气化炉安全联锁系统的可靠性和完善性是煤气制备装置中最重要的性能指标之一.文中介绍的TEXCO单喷嘴气化炉安全联锁系统,确保了生产装置出现问题、事故时,装置能够进入安全状态,有效地实现系统的安全开车、运行、停车等操作,应用案例的成功经验,具有一定的借鉴和推广意义.
【总页数】4页(P52-55)
【作者】陈明平;鱼小丽;张波
【作者单位】兖矿国宏化工有限责任公司,山东,邹城,273500;兖矿国宏化工有限责任公司,山东,邹城,273500;兖矿国宏化工有限责任公司,山东,邹城,273500
【正文语种】中文
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多元料浆气化工艺过程模拟
多元料浆气化工艺过程模拟
徐红东;门长贵
【期刊名称】《化肥设计》
【年(卷),期】2008(46)2
【摘要】分析了多元料浆气流床的气化过程,建立了热力学平衡模型;在料浆特性、气化剂参数、气化压力确定的条件下,由模型预估了原料在气化炉中反应产生的气
体组成及相关气化指标;根据工艺参数的变化,研究了气化温度、气体成分、冷煤气
效率随之变化的规律.研究分析结果表明,气化操作条件得到优化,为工业装置的改造、设计和优化提供了部分依据.
【总页数】5页(P9-12,26)
【作者】徐红东;门长贵
【作者单位】西北化工研究院,陕西,西安,710600;西北化工研究院,陕西,西
安,710600
【正文语种】中文
【中图分类】TQ546.2
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伯平
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基于Aspen Plus的多元料浆气化工艺模拟与分析
表1 气化过程中主要反应
阶段
反应式
水分蒸发 挥发分的析出和燃烧
残碳的燃烧和气化
水煤浆→干煤 +H2O
H2+O2 → H2O CO+O2 → CO2 CH4+O2 → CO2+H2O
C+O2 → CO2 C+O2 → CO C+H2O → CO+H2 C+H2O → CO2+H2 C+CO2 → CO CO+H2O → CO2+H2 CO+H2 → CH4+H2O
用，选取不同的物性方法，得到的模拟结果可能大相径庭。 水煤浆气化过程中所产生气体多为非极性或弱极性气体，在 Aspen Plus 中 一 般 选 择 RENG-ROB、PR-BM 或 RKS-BM 的 物性方法，本次模拟选择 PR-BM 物性方法。煤的焓模型选用 HCOALGEN，密度模型选用 DCOALIGT。
Chen Luo-gang，Ma Ya-jun，Zhang Wei-feng
Abstract ：Taking Yan’an energy chemical gasification plant as the research object，the equilibrium model of coal water slurry gasification process was established by using Aspen Plus process simulation software，and the effects of three key control parameters， namely，coal water slurry concentration，oxygen coal ratio and gasification pressure，on gasification results were investigated.The results show that the concentration of CWS should be increased as much as possible within the temperature range of gasifier ；The content of effective gas（CO+H2）first increases and then decreases with the increase of oxygen coal ratio ；The gasification pressure has little effect on the gasification results.As far as the gasification unit of our plant is concerned，the concentration of coal water slurry should be controlled at 60%~64%，and the oxygen coal ratio should be controlled at about 0.95，so as to achieve greater economic benefits.
多元料浆气化炉烘炉方案
多元料浆气化炉烘炉方案赵伯平(陕西煤化集团陕化公司化肥厂，陕西 渭南 714100)Multi-slurry Gasifier Oven ProgramZhao BoPing(Shaanxi Coal Chemical Group of Companies fertilizer plant, Weinan 714100, China)Abstract: Multi-slurry gasif ier oven operation is the original multi-slurry gasif ication process is essential to drive the operation. This is standard directly affects the gasi f ication plant long term stable operation. To ensure that this operation can be designed according to the requirements of orderly conduct, especially the development of this program. The program includes the f ollowing: (1)preparation bef ore ignition; (2)preheat oven to establish the water cycle; (3)burner gas vents light warm-up operation; (4)ignition diesel burner nozzle preheating; (5)heating steps.Keywords: gasif i er ；oven ；steps多元料浆气化炉的烘炉操作是多元料浆气化装置原始开车过 程中必不可少的操作。
单系列多元料浆气化装置检修前的工艺处理
［摘 要］气化炉正常运行一个周期后须停车检修，而检修前的工艺处理对于创造舒适、安全的检修环 境来说非常重要。结合陕西陕化煤化工集团有限公司多元料浆气化装置 （４台气化炉，开二备二） 的实际 情况，详细介绍单系列多元料浆气化装置检修前工艺处理的步骤和方法 ［主要工艺处理步骤包括：气化炉 停车、系统泄压，黑水切换、高压煤浆泵及煤浆管线冲洗；气化炉系统氮气置换、工艺烧嘴拆除、气化炉 降温、气化炉锁斗程控系统停车；高压、低压闪蒸操作单元停车、氮气置换及排空；停大水循环建预热水 循环、倒盲碳洗塔出口煤气出工段盲板；停预热水循环，排净气化炉、碳洗塔残存积水；真空闪蒸操作单 元停车、氮气置换及排空］，以便为单系列多元料浆气化装置检修工作的高效、有序进行打下良好的基础。
积累运行经验，调整并优化工艺参数，使系统达 到最佳运行状态。
［参考文献］
［１］周柏青．全膜水处理技术 ［Ｍ］．北京：中国电力出版社，
６ 结束语
２００６：１－３００． ［２］周本省．工业水处理 ［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００２：
平朔能化除盐 水 装 置 近 ３ａ的 运 行 实 践 表
１－３１．
明，其采用的 “多介质过滤器 ＋超滤 ＋反渗透 ＋混 合 离 子 交 换 器” 工 艺 产 水 量 和 水 质 稳 定 ［产水量能够达到设计要求，可满足 ５２９ＭＰａ、 ４８５℃次高压循环流化床锅炉及其他工艺设备用
基于PLC控制的煤浆制备监控系统设计
块是 Ｓ Ｍ３ ２ ２ ． 电源模 块则是 Ｐ Ｓ ３ ０ ７ 。
键 词】Ｐ Ｌ Ｃ煤浆制备 监控 系统
既要能够实现对控 制室的集中操作同时还要能 ４程序设计 够实现现场控 制。对 于磨机的设计就是要设计
个总 的启停 控制按钮，对于磨机的控制参数 主要 是通 过成 套 Ｐ Ｌ Ｃ来读取 的。对 于磨机 助
： ０和 Ｈ ２ ，能够应 用 到生产 甲醇 、醋 酐 以 ２ ． １选择传感 器
过调节制浆 水管线上的气动薄膜调节阀来进行 Ｌ Ｃ需要根 传 感器 的灵 敏度 直接 影 响到系 统 的监控 有 效调节 ，实 际工作 过程 中系统 Ｐ 据现场传感器来测得煤粉 及助 溶剂的粉给料量 效果 。科学合 理地 选择传 感器具有十分重要地 ｌ 中人们水煤浆制备重视程度 不够 ，这样必 和所 需制浆 水量 ；制浆 水流量则应该是通过气 影响到水煤浆 的质量 。在实 际生产 过程中 意义 。在选 择传感器的过程中应该是结合各个 动薄膜调节 阀来进 行调节。三是联锁停车系统 抱 着个生产质量就必须要加 强对水煤浆制 环节 的实际特点来进行选择 。对于物 、液位测 量仪 表的选择，考虑到煤浆制备过程 中尤其是 的设计具有 重要 意义。在实际工作过程 中为 了 ［ 术 的研究这样才能够适应实际生产形势 。 在添加 剂仓 以及煤仓过程 中设备 的容积是 比较 保证系统 的正常运 行，为了避 免误操 作给整个 在 水煤奖 制备过程 中对其进 行严格监 控 ， 系统带来 的影 响，在设计 过程 中就应该专门设 ， ／ ｇ完善的监控系统是实现科 学生产 ，保证 大 的，测量范围也较大，因而要选择超声波式 液位计，对于 Ｐ Ｈ值 调节剂槽 的测量则是通过 计联停车 系统，设计了联锁停车系统之后 ，系 ； 质 量的重要方式 。Ｐ Ｌ Ｃ控制技术在构建监 统 中任 意一台设备出现故障之后 ，与此相关 的 统中的应用也将会成为今后发 展的必然选 采用 单法兰 差压液位变送器来进行测量 ，磨机 同时还要发出声光报警 。 也同样 选用的是这样一种测量仪器 。对于 阀门 联锁设备都应该停车 。 系统设计完成 之后还 需要进行专 门调试 。 的控制 形式是多种多样的 ，如果按照动力源来 调试过程 中可以采 用专门地仿真软件来进行仿 襞 浆制备 的主要 流程 进行 分类的话可 以把控制 阀分成液动控制 阀、 真模拟 ，这样 能够有效节 省成本 。 气动 控制阀、混合型控制 阀以及 电动控制 阀。 构 建完 善 的监控 系 统首 先就 需要 了解基 本 文首 先是 分析 了 当前煤 浆制 备 的主要 在 系统设计过程中对于磨煤水流量调节主要采 ｊ 生产流 程，只有在 了解 了基本 的流程 之后 流程 ，而 后从流 程出发深入分析 了煤浆制备监 用的是气动薄膜式调节阀。 够 实现 对各个环节的有效监控 。通 常煤浆 控 系统的整体设计、硬件设计 以及程序设计 。 ． ２ 系统接 地 主 要是由煤浆制备、水煤浆 以及高压 氧管 ２ 今 后对于这三方面 的设计应该保持高度重视 。 送 、气化 、灰水处理、炉渣排放这几 部分 制备 系统 中 的接地 主要 是分 为保 护接 地 ￡ 的，煤 浆制备的过程就是要把 原料煤 与添 参考文献 和工作接地两种形式 。保护接地 的主要 目的就 Ｕ 混 合磨制成气化料浆 。煤浆制 备系 统是由 ［ １ 】 邢荔 波 ， 姜英 ． 煤浆制备及其应用技术前 是 为 了保 证 设 备 和 人 身 安 全 ，为 了保 证 安全 生 Ｅ 原料储 存、料浆磨制系统 、低压 输送系统、 景浅析 ［ Ｊ ］ ．洁净煤技 术 ， ２ Ｏ ｌ ０ （ ０ ４ ） ． 产， 表 盘 是 同接 地 体 通 过 接 地 线连 接 在 一 起 的 ， 输送 系统 以及制浆原料 、添加剂供给 等系 ［ ２ 】 李瑜 煜 ， 吴荣标 ， 潘润锦 ， 孔 维杰， 吴卫平 ， 此时人一旦接触到 电压 ，已经处在危 险电压 以 ｉ 成 的。 潘俏 君 ． 生 物质 煤 浆 制备 技 术研 究 ［ Ｊ ］ ． 在 实 际制 备过程 中当合 格 的原料 煤送 到 下，从而就不会对人造成影 响。工作接 地的主 广东农 业科学 ， ２ ０ １ １ （ １ ８ ） ． 要 目的就是要能够保证仪表精确 运行。系统中 之后，袋式过滤器会把煤粉 除尘之后再放 ｆ ３ ］翟 金 国 ， 章 序 文 ，兰 建 华 ． 转速 对 油 Ｌ Ｃ控制柜都应该在控制柜 然 后再加入助溶剂来改善其料浆灰渣 熔融 的所 有现场仪表，Ｐ 煤 浆 制 备 均 匀度 的 影 响 【 Ｊ ］ ．洁 净 煤 技 里做工作接地 。 粉料 添加剂系统装置 的主要 目的就 是要 术． ２ ０ ０ ９ （ ０ ４ ） ． ｝ 煤浆 的浓 度。煤浆 Ｐ Ｈ值调 节系统 中的调
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基于HIMA PLC的ESD在多元料浆气化炉的应用探讨摘要：本文根据作者多年参与多元料浆气化炉esd控制系统的设计、审核、选型以及调试、开车和维护经验，从hima esd在本厂气化炉的配置和常见故障停车的原因和排除展开阐述，硬、软件两方面有针对性地提出一些改进和预防此类故障发生的方法和措施。
关键词：plc esd 故障误停车应对措施
esd紧急停车系统，是专门用于危险场所（如：煤化工和石油化工装置）紧急事故停车的控制系统。
esd是故障安全型的，是独立于dcs而另外设置的。
正常情况下esd处于静止状态，不需要人为干预。
当出现紧急情况时，不经过dcs系统，直接由esd发出联锁信号，先于人的反应，让现场各化工设备按照预先设定的停车次序顺次停车，确保化工生产过程不发生着火、爆炸等重大事故，避免对装置和人员的伤害以及对环境的影响。
我厂采用西北化工研究院的多元料浆气化炉生产原料气。
共四套气化炉，三开一备。
esd采用基于hima plc的h51q-hrs系统。
下面就hima esd在本厂气化炉的配置和常见故障停车原因和排除展开阐述，并有针对性地提出一些改进和预防此类故障发生的方法和措施，以供同行借鉴和参考。
一、hima esd在我厂气化炉的配置
1.整体配置
针对我厂四台气化炉，hima esd在气化就地机柜间共配置四套
h51q-hrs系统，每台气化炉一套。
四套系统分别工作，互不影响。
这样，将危险分散，不至于出现一台气化炉故障导致所有气化炉停车甚至全厂停车的事故发生。
另在中控室配置一套远程esd系统（h41q-hs），用于操作工紧急手动停车。
下面介绍以h51q-hrs为主。
2.具体配置
h51q-hrs的cpu结构为四重化结构（qmr），系统的中央处理单元共由四个微处理器构成。
四个处理器同时工作，每两个微处理器安装在一个cpu卡上，中央处理单元共有2块cpu卡，一块卡就构成1oo2d结构（满足ak6/sil3的安全标准），整体为2oo4d结构，其安全级别更高。
hima四个cpu分成两对，同时工作又相互独立，两个处理器单元通过高速双重ram接口（dpr）通讯。
当其中一对cpu诊断出故障时，则该对cpu切除，切换到2-0工作模式，剩余一对cpu以1oo2d 继续工作，这对独立的cpu仍能满足ak6/sil3安全等级要求。
当这对cpu其中再有一个故障时，系统停车。
故没有故障修复时间限制。
hima所有i/o卡件、通讯卡件、watchdog卡件和电源模块均为双重冗余配置。
物理上完全分离的冗余结构，消除了由于部分故障导致整个esd瘫痪的致命风险；并列运行的冗余方式避免了卡件切换时可能引起的扰动，实现了真正意义的“热插拔”。
二、基于hima plc的esd常见故障原因和应对措施
1.硬件故障导致的误停车原因及应对措施
1.1接触不良导致工艺误停车
当使用时间较长或产品质量较次，容易造成继电器、按钮等靠紧密接触工作的元件不能良好接触，而导致工艺误停车。
由于设备的振动等原因可能导致接线螺丝松动，进而引发esd
误停车。
应对措施：选用质量好、可靠性高的继电器、按钮等元器件定期更换；停车检修时，认真检查现场振动设备上的螺丝接线，最好逐一紧固。
1.2一次检测元件损坏导致工艺误停车
一次检测元件，如：变送器和压力开关等突然损坏，可能造成误停车。
应对措施：针对一些重要工艺参数，采取“三选二”方式。
即：选用三个元件测量，至少两个元件满足停车条件才会导致停车。
如：我厂气化炉的气源压力、煤浆流量和氧气流量等均采用该方法。
1.3由于环境因素导致的esd误停车
工艺现场往往灰尘较多，尤其是煤化工现场。
由于灰尘积累，容易造成电路元件短路；空气潮湿，也极易引起电弧，导致电气元件短路甚至烧毁。
应对措施：加装保护箱，制作防雨棚，及时清灰。
1.4干扰造成的误停车
1.4.1仪表本身测量原理带来的干扰我厂煤浆流量采用电磁流
量计测量。
煤浆碰到电磁流量计电极会被反弹，导致瞬时流量偏小，氧煤比偏高，造成工艺误停车。
在开车时，曾经碰到过这样的情况。
应对措施：设置阻尼时间，开启仪表本身的3秒求平均功能，可有效避免由于测量原理本身带来的“波动”干扰。
1.4.2雷电和静电造成的干扰
应对措施：防雷电仪表采用金属保护箱，桥架采用金属桥架，并保证保护箱、穿线管和桥架等均良好接地。
防静电 plc i/o端并接电容以释放静电积累。
进入esd控制室内，穿防静电工作服。
hima esd机柜装有防静电护腕，带此护腕操作可有效避免静电对hima esd的影响。
1.4.3变频器电磁干扰造成esd误停车
由于变频器会产生高次谐波，所以在plc的i/o端可能出现干扰，造成esd误停车。
应对措施：plc i/o端加隔离卡，可有效阻断干扰信号；仪表和电气电缆分开敷设；对变频器做全屏蔽。
1.5plc本身硬件故障造成误停车
plc本身由于其卡件损坏或与dcs的通讯故障，会导致误停车。
1.5.1 应对措施：①cpu卡、i/o卡和通信卡均采用双冗余方式。
hima cpu的4-2-0模式比ge三选二表决更可靠。
1.5.2 尽量少用通讯口通讯的方式传递联锁信号，所有dcs和esd之间通讯的停车联锁信号均采用硬线连接。
1.5.3来自现场的停车触发信号经安全栅或信号分配器一分为
二，一路进dcs显示报警，一路进esd联锁停车。
2. 软件抗干扰措施
2.1加软延时器
plc设计中常用软延时器屏蔽现场信号的“抖动”。
plc加软延时可屏蔽掉频率较高的干扰（如尖刺状干扰）。
2.2加软开关
例如：a1、a2（常开触点、正常得电闭合）均可导致a产生停车触发信号（断电断开）而停车。
但由于干扰， a1、a2未动作，a 仍动作，导致误停车。
应对措施： esd内加软开关。
将a1、a2串联和a并联，可有效屏蔽这种干扰信号。
2.3 两位阀限位开关干扰误停车两个限位开关esd软件加互锁抗干扰。
三、结束语
化工生产中，安全是第一位的。
esd紧急停车系统的任何故障（包括干扰）都可能导致系统非正常停车，从而对企业造成严重的经济损失和安全隐患。
而排除这类故障，更非一朝一夕之功，需要平时的细心观察和长期的经验积累。
我们仪表从业人员应养成精益求精、一丝不苟的工作习惯，绝不放过任何潜在隐患。
参考文献
[1]张万忠. 刘明芹．电器与plc控制技术．化学工业出版社，2005.
[2]廖常初．s7-300/400 plc应用技术．机械工业出版社，2008.。