一种用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁，所述的压差安全联锁包括设置在高压煤浆泵（1）出口处的煤浆管线（2）上的煤浆测压点（5）、设置在气化炉（3）出口处的工艺气管线（4）上的工艺气测压点（6），煤浆测压点（5）和工艺气测压点（6）分别通过信号线与差压变送器（7）相连，差压变送器（7）通过信号线与压差判断机构（8）相连，压差判断机构（8）通过信号线与控制系统（9）相连。本实用新型的压差安全联锁消除了煤浆泄漏或烧嘴故障时气化炉系统的重大安全隐患，进一步提高气化炉系统安全性；三选二表决机构、延时机构和测压点的设置提高了联锁动作的可靠性，具有易实施、投资少的特点，适宜推广使用。
【专利说明】一种用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水煤浆加压气化领域的气化炉安全技术，具体的是一种通过压差的测量判断以提高气化炉系统安全性能的用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁。
【背景技术】
[0002]水煤浆加压气化采用水煤浆和高纯氧在高温下(1250°C )进行部分氧化反应，用于制取工艺气。目前水煤浆气化装置设置氧碳比高高等安全联锁，主要防止反应过程中存在氧气过量的风险。但生产过程中还可能发生煤浆管线泄漏、阀门误操作、流量计故障等问题，致使工艺气和纯氧经过气化炉烧嘴倒回煤浆管线，导致气化炉及其煤浆管线发生爆炸；另外气化炉烧嘴严重磨蚀时，煤浆雾化不好，会造成气化炉系统过氧超温或爆炸。
[0003]一般在水煤浆加压气化工艺技术中，煤浆系统的安全联锁主要有:煤浆流量低(3选2表决)气化炉联锁停车、氧气和煤浆比例高(3选2表决)气化炉联锁停车和高压煤浆泵停运气化炉联锁停车等。这些安全联锁在一定程度上增加了气化炉系统运行的安全性，但不能解决以下问题:1)当高压煤浆泵出口和气化炉烧嘴之间的煤浆管线发生泄漏、误打开高压煤浆泵出口导淋阀或者高压煤浆泵出口的煤浆循环阀开启时，上述气化炉安全联锁系统不能动作，此时气化炉内高温高压工艺气和氧气会倒流至煤浆管线，引起煤浆管线爆轰。(2008年，某水煤浆气化装置就曾发生过因为操作人员错误打开正在运行的高压煤浆泵出口导淋而造成的煤浆管线爆炸事故，事故造成一死三伤)。2)当气化炉烧嘴煤浆通道严重磨蚀时，煤浆雾化不好，上述气化炉安全联锁系统不能动作，这将可能导致过量的氧气进入碳洗塔，造成爆炸事故。
[0004]一般在水煤浆加压气化工艺技术中，煤浆系统的安全联锁主要有:煤浆流量低(3选2表决)气化炉联锁停车、氧气和煤浆比例高(3选2表决)气化炉联锁停车和高压煤浆泵停运气化炉联锁停车等。这些安全联锁在一定程度上增加了气化炉系统运行的安全性，但不能解决以下问题:1)当高压煤浆泵出口和气化炉烧嘴之间的煤浆管线发生泄漏、误打开高压煤浆泵出口导淋阀或者高压煤浆泵出口的煤浆循环阀开启时，上述气化炉安全联锁系统不能动作，此时气化炉内高温高压工艺气和氧气会倒流至煤浆管线，引起煤浆管线爆轰。(2008年，某水煤浆气化装置就曾发生过因为操作人员错误打开正在运行的高压煤浆泵出口导淋而造成的煤浆管线爆炸事故，事故造成一死三伤)。2)当气化炉烧嘴煤浆通道严重磨蚀时，煤浆雾化不好，上述气化炉安全联锁系统不能动作，这将可能导致过量的氧气进入碳洗塔，造成爆炸事故。
[0005]通过专利检索，发现了以下若干专利:1) 一种德士古气化炉安全跳车联锁(发明专利，专利号:CN 102010754 A) ；2) 一种德士古气化炉安全跳车联锁系统(实用新型专利，专利号:CN 201762292 U);前两个专利都是采用高压煤浆泵入口的压力作为气化炉联锁跳车条件；3) —种气化炉炉壁温度超温联锁保护装置(专利号:CN 202989077 U)，该实用新型专利采用气化表面热电偶作为气化炉联锁跳车条件；4) 一种预防气化炉过氧超温的联锁保护系统(专利号:CN 202989078 U)，该实用新型专利通过对合成气的成份进行在线分析的结果作为气化炉联锁跳车条件。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种通过为水煤浆加压气化装置设置煤浆和工艺气的压差联锁，即在高压煤浆泵出口管线上和气化炉出口工艺气管线上分别设置远传测压点，利用差压变送器或压力变送器测量并计算出两者的压差，当此压差值低于设定值时，气化炉联锁停车。
[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的:
[0008]一种用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁，其特征在于所述的压差安全联锁包括设置在高压煤浆泵出口处的煤浆管线上的煤浆测压点、设置在气化炉出口处的工艺气管线上的工艺气测压点，煤浆测压点和工艺气测压点分别通过信号线与差压变送器相连，差压变送器通过信号线与压差判断机构相连，压差判断机构通过信号线与控制系统相连。
[0009]所述的煤浆测压点包括第一煤浆测压点、第二煤浆测压点和第三煤浆测压点，工艺气测压点包括第一工艺气测压点、第二工艺气测压点和第三工艺气测压点，所述的第一煤浆测压点和第一工艺气测压点分别通过信号线与第一差压变送器相连，第二煤浆测压点和第二工艺气测压点分别通过信号线与第二差压变送器相连，第三煤浆测压点和第三工艺气测压点分别通过信号线与第三差压变送器相连，第一差压变送器、第二差压变送器和第三差压变送器分别通过信号线与第一压差判断机构、第二压差判断机构和第三压差判断机构相连，第一压差判断机构、第二压差判断机构和第三压差判断机构之间相互并联且皆通过信号线与控制系统相连。
[0010]所述的控制系统内设有三选二表决机构和延时机构，三选二表决机构和延时机构之间通过信号线相连且三选二表决机构位于延时机构之前。
[0011]所述的差压变送器选用隔膜式变送器。
[0012]本实用新型与现有技术相比有如下优点:
[0013]本实用新型通过设置煤浆和工艺气的压差联锁，消除了当煤浆泄漏或烧嘴故障时气化炉系统的重大安全隐患，进一步提高气化炉系统安全性；采用可靠的三选二表决机构、延时机构和测压点的设置，避免了高温和堵塞，提高了联锁动作的可靠性，避免了因单个测量点故障或系统瞬间波动导致的误动作；该压差安全联锁易实施、投资少，采用隔膜式压差变送器(压力变送器)等常规仪表，适宜推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图1为本实用新型的原理结构图。
[0015]其中:1 一高压煤浆泵；2—煤浆管线；3—气化炉；4一工艺气管线；5—煤浆测压点；5-1—第一煤浆测压点；5-2—第二煤浆测压点；5-3—第三煤浆测压点；6—工艺气测压点；6-1—第一工艺气测压点；6-2—第二工艺气测压点；6-3—第三工艺气测压点；7—差压变送器；7-1—第一差压变送器；7-2—第二差压变送器；7-3—第三差压变送器；8—压差判断机构；8_1—第一压差判断机构；8_2—第一压差判断机构；8_3—第二压差判断机构；9一控制系统；10—二选二表决机构；11—延时机构。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0017]如图1所示:一种用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁，其特征在于所述的压差安全联锁包括设置在高压煤浆泵I出口处的煤浆管线2上的煤浆测压点5、设置在气化炉3出口处的工艺气管线4上的工艺气测压点6，煤浆测压点5和工艺气测压点6分别通过信号线与隔膜式的差压变送器7相连，差压变送器7通过信号线与压差判断机构8相连，压差判断机构8通过信号线与控制系统9相连。为更一步强化该压差安全联锁的准确性，上述煤浆测压点5包括第一煤浆测压点5-1、第二煤浆测压点5-2和第三煤浆测压点5-3，工艺气测压点6包括第一工艺气测压点6-1、第二工艺气测压点6-2和第三工艺气测压点6-3 ;且第一煤浆测压点5-1、第二煤浆测压点5-2和第三煤浆测压点5-3与气化炉3的烧嘴之间的距离逐渐缩短，第一工艺气测压点6-1、第二工艺气测压点6-2和第三工艺气测压点6-3与气化炉3的工艺气出口之间的距离逐渐扩大；上述的第一煤浆测压点5-1和第一工艺气测压点6-1分别通过信号线与第一差压变送器7-1相连，第二煤浆测压点5-2和第二工艺气测压点6-2分别通过信号线与第二差压变送器7-2相连，第三煤浆测压点5-3和第三工艺气测压点6-3分别通过信号线与第三差压变送器7-3相连，第一差压变送器7-1、第二差压变送器7-2和第三差压变送器7-3分别通过信号线与第一压差判断机构8-1、第二压差判断机构8-2和第三压差判断机构8-3相连，第一压差判断机构8-1、第二压差判断机构8-2和第三压差判断机构8-3之间相互并联且皆通过信号线与控制系统9相连。在上述机构的基础上，该控制系统9内设有三选二表决机构10和延时机构11，三选二表决机构10和延时机构11之间通过信号线相连且三选二表决机构10位于延时机构11之前，延时机构11的实现是通过集散型控制系统DCS或安全仪表系统FSC等现代仪表的一种逻辑执行功能实现的；在本实用新型中，延时机构11的作用主要指压差在达到联锁条件后要经过一定时间的延迟才会触发联锁动作，避免仪表误指示、波动等引起不必要的联锁停车。另外，图1中的字母符号有如下意义=PDT表示压差变送器，如隔膜式差压变送器；PDIA—带报警功能的差压指示；SS表示安全联锁；L表示低报警；LL表示低低报警。
[0018]当气化炉3正常运行时，煤浆管线2和工艺气管线4之间的压差主要为气化炉3的烧嘴环隙压差和气化炉3的渣口压差之和，当煤浆管线2泄漏或者烧嘴故障时，该压差值会大幅降低并低于正常值。本实用新型通过在高压煤浆泵I出口处的煤浆管线2上取三个远传测压点，在气化炉3出口处的工艺气管线4上也取三个远传测压点，利用差压变送器7(或压力变送器)测量(或运算)出三组压差值，当控制系统9内的三选二表决机构10检测到两组压差低于设定值时，说明煤浆管线2压力异常，可能会发生工艺气和氧气倒流或存在烧嘴故障，这时控制系统9发出指令停车，联锁切断进入气化炉3的煤浆和氧气，使反应迅速终止，气化炉3安全停车。为了防止煤浆和工艺气仪表根部接管堵塞，煤浆管线2和工艺气管线4之间的差压变送器7采用隔膜式差压变送器，煤浆管线2上的测压点设置在煤浆管线2的顶部并尽可能靠近烧嘴，煤浆管线2的测压点不宜设置根部阀；工艺气管线4上的测压点设置在气化炉3出口处的工艺气管线4的顶部，远低于炉膛温度且不易堵塞，压差检测准确灵敏；可以根据气化炉3的烧嘴煤浆通道的正常压差值设置联锁值；为了防止系统瞬间压差波动导致联锁误动作，可以设置2-5秒的联锁延时，即在控制系统9内设置延时机构11，三选二表决机构10发出的停车信号需要通过延时机构11才能传送给控制系统9内的指令发送单元，延时机构11的设置避免了因单个测量点故障或系统瞬间波动导致联锁误动作，提高了联锁动作的可靠性。
[0019]本实用新型的压差安全联锁当煤浆管线2发生泄漏造成工艺气或氧气倒流，或者烧嘴损坏导致煤浆雾化不好时，能及时切断入炉氧气和水煤浆等介质，实现气化炉系统的安全自动停车；测压点设置在煤浆管线2和工艺气管线4上，解决了气化炉3的炉膛取压点容易堵塞的技术问题。
[0020]本实用新型通过设置在煤浆管线2和工艺气管线4上的压差联锁，消除了当煤浆泄漏或烧嘴故障时气化炉系统的重大安全隐患，进一步提高气化炉系统安全性；采用可靠的三选二表决机构10、延时机构11和测压点的设置，避免了高温和堵塞，提高了联锁动作的可靠性，避免了因单个测量点故障或系统瞬间波动导致的误动作；控制逻辑只需在装置SIS系统中增加即可；该压差安全联锁易实施、投资少，采用隔膜式压差变送器(压力变送器)等常规仪表，适宜推广使用。
[0021]以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁，其特征在于所述的压差安全联锁包括设置在高压煤浆泵(I)出口煤浆管线(2)上的煤浆测压点(5)、设置在气化炉(3)出口处工艺气管线(4)上的工艺气测压点(6)，煤浆测压点(5)和工艺气测压点(6)分别通过信号线与差压变送器(7)相连，差压变送器(7)通过信号线与压差判断机构(8)相连，压差判断机构(8)通过信号线与控制系统(9)相连。
2.根据权利要求1所述的用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁，其特征在于所述的煤浆测压点(5)包括第一煤浆测压点(5-1)、第二煤浆测压点(5-2)和第三煤浆测压点(5-3)，工艺气测压点(6)包括第一工艺气测压点(6-1)、第二工艺气测压点(6-2)和第三工艺气测压点(6-3)，所述的第一煤浆测压点(5-1)和第一工艺气测压点(6-1)分别通过信号线与第一差压变送器(7-1)相连，第二煤浆测压点(5-2)和第二工艺气测压点(6-2)分别通过信号线与第二差压变送器(7-2)相连，第三煤浆测压点(5-3)和第三工艺气测压点(6-3)分别通过信号线与第三差压变送器(7-3)相连，第一差压变送器(7-1)、第二差压变送器(7-2)和第三差压变送器(7-3)分别通过信号线与第一压差判断机构(8-1)、第二压差判断机构(8-2)和第三压差判断机构(8-3)相连，第一压差判断机构(8-1)、第二压差判断机构(8-2)和第三压差判断机构(8-3)之间相互并联且皆通过信号线与控制系统(9)相连。
3.根据权利要求2所述的用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁，其特征在于所述的控制系统(9)内设有三选二表决机构(10)和延时机构(11)，三选二表决机构(10)和延时机构(11)之间通过信号线相连且三选二表决机构(10)位于延时机构(11)之前。
4.根据权利要求1所述的用于水煤浆加压气化装置气化炉的压差安全联锁，其特征在于所述的差压变送器(7)选用隔膜式变送器。
【文档编号】C10J3/48GK203754659SQ201420044349
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】谢东升, 朱宁, 汪泽强, 裴志, 汪根宝, 许荣发, 于锋, 关春子, 张磊 申请人:中石化南京工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司