GE水煤浆气化炉安全联锁优化方案

胡楠，黎辉，苏乐波，贾喆

(中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗 154100)

GE水煤浆气化炉安全联锁优化方案

胡楠，黎辉，苏乐波，贾喆

(中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗 154100)

气化炉安全联锁调试期间，模拟特殊工况条件，针对测试设计程序时所出现的阀门误动作现象，为规避潜在风险，提出了优化单阀操作、优化开氧气界区阀联锁、优化气化炉停车联锁3项优化方案，增加了部分安全联锁条件限制，经过反复试验及投料试车证明修改后的联锁逻辑严密、能够规避操作风险，气化装置运行稳定。

水煤浆 安全联锁GMR系统

中海石油华鹤煤化有限公司是以煤为原料的300kt/a合成氨、520kt/a大颗粒尿素装置，气化技术采用GE水煤浆气化技术，ESD系统采用GE公司的GMR系统。

在气化炉安全联锁调试期间，多次模拟极端条件，发现在原设计逻辑中有导致阀门出现误动作的现象，存在安全风险。为规避潜在风险，该公司技术人员和专利商共同研讨提出了优化单阀操作、优化开氧气界区阀联锁、优化气化炉停车联锁3项优化方案，增加了部分安全联锁条件限制，提高安全性。

1 优化单阀操作

单阀操作是指煤浆、氧气和氮气等切断阀处于手动状态，可由工艺人员直接操作阀门开关动作。

1.1 原设计方案

点击操作面板中“手/自动切换开关”按钮，相应阀门全部进入手动状态。该设计容易发生误操作，带来很大的安全风险。

1.2 优化设计方案

1) 增加阀门切换限制条件: 氧气泄压完毕或者手动吹扫完毕后；洗涤塔塔顶合成气压力小于0.4MPa；氧气界区切断阀关闭。上述条件全部满足后，最后进行“手/自动切换开关”操作，所有相关阀门处于手动状态。

2) 煤浆阀门另设切换条件： 气化炉处于停车步序结束或者氧气泄压结束或者手动吹扫结束时；氧气界区切断阀关闭。上述条件全部满足后，最后进行“手/自动切换开关”操作，煤浆阀门处于手动状态。

3) 增设无扰切换功能。为实现阀门由自动到手动状态无扰切换，阀门在自动状态时，激活赋值命令块，将阀门实际输出信号实时赋值给阀门手动命令，保证阀门在切换到手动状态时，手动开关命令始终跟当前阀位保持一致，实现阀门无扰切换。

2 优化打开氧气界区阀联锁

2.1 原设计氧气界区阀开关条件

原设计中氧气界区阀的开关条件： 前后压差绝对值小于4.2MPa；氧气上游切断阀关闭；氧气放空阀、切断阀关闭。上述条件全部满足时打开氧气界区阀,关阀条件为上述条件任何一条不满足，关闭阀门。

存在的安全风险： 气化炉停车后，此时“氧气界区阀门开关”为开位，如果操作人员未将开关置于关位，那么在下次开车时，当程序走完氮气反充后，会直接打开氧气界区阀门，氧气直接进到调节阀前，存在较大安全风险。

2.2 优化后氧气界区阀开关条件

在原有开阀条件下增设氧气界区阀开阀按钮，通过1个开关和1个按钮每次开阀前的确认，即使在下次开车前“氧气界区关阀开关”未置于关位，走完氮气反充压程序后，由于未触发氧气界区阀开阀按钮，氧气界区阀门也不会打开，规避了阀门误动作风险。

3 优化气化炉停车联锁

气化炉停车联锁条件共设置24条(T-1～T-24)，是气化安全联锁的核心，为确保气化炉能够安全停车，重点优化气化炉停车联锁，以T-1联锁为例，联锁逻辑说明见表1所列。

3.1T-1原联锁设计方案

如有2台或者2台以上煤浆流量计测量值低于联锁设定值时，则触发T-1联锁，发送停车信号到气化炉停车程序。

表1 T-1煤浆流量低联锁说明

3.2T-1优化后设计方案

现场智能变送器带故障电流设定功能，根据变送器电流限值特性增设仪表故障联锁程序。

以某差压变送器为例，输出信号范围： 3.84～20.50mA，故障电流值可选3.60mA或者22.80mA，根据该变送器特性，在系统程序内设定阈值： 当输出电流值超过21mA或者低于3.70mA则认为变送器处于故障状态，输出1个该变送器故障标志位。根据T-1联锁特性，将煤浆流量的故障电流设为下限值3.60mA，流量计故障标志位做“3选2”联锁。

例如： 当任意2台煤浆流量差压变送器产生故障时，程序输出工程量为0，T-1联锁触发，同时检测到2个故障标志位，T-1联锁触发，这样设计大幅提高了停车联锁的安全性与可靠性，此类优化设计适用于所有“3选2”联锁。

3.3 优化运算类联锁

气化炉停车联锁中有的运算结果作为联锁停车条件，如氧煤比高联锁，为提高运算类联锁的可靠性，采取以下优化方案： 当氧煤比运算需计算煤浆流量和氧气流量时，煤浆流量和氧气流量现场均采用3台流量计，运算法则采用“3取中，2取平均，1取1”方式，即当3台表都正常工作时，参与计算流量选取3台仪表中间值；有1台表故障时，选取其余2台仪表平均值；只有1台表工作时，只用这台仪表参与运算。由于2台仪表故障会触发T-1或者T-2联锁，气化炉安全停车，但不会影响氧煤比运算，而此时氧煤比所记录停车时的参数还是很有意义的。

4 结束语

通过气化炉安全联锁的优化，大幅提高了气化炉运行的安全性与可靠性，该公司3台气化炉均一次投料成功，证明优化联锁方案的可行性。该方案不仅节省了开车成本，而且缩短开车时间，在短时间内实现连投也证明了联锁逻辑的严密性。该公司目前气化炉装置运行稳定，连续运行记录达55d。

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胡楠(1989—)，男，黑龙江齐齐哈尔人，2012年毕业于东北石油大学测控技术与仪器专业，获学士学位，现就职于中海石油华鹤煤化有限公司，从事仪表管理工作，负责主装置ESD系统工作。

TP

B

1007-7324(2016)06-0065-02

稿件收到日期： 2016-08-30，修改稿收到日期： 2016-09-21。