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联锁序号用途

IS-1301

气化炉联锁

SIS

IS-1302

料浆储槽联锁

DCS

IS-1303

烧嘴冷却水泵P1302联锁

SIS

IS-1304

事故烧嘴冷却水阀XV1306联锁

SIS

IS-1305

烧嘴冷却水进出口阀联锁

SIS

IS-1306

急冷水备用阀联锁

SIS

IS-1308

锁斗联锁

DCS

IS-1309

烧嘴燃料流量低联锁

SIS

IS-1315

灰水泵P1305温度联锁

DCS

IS-1317

高压冷凝液加压泵联锁温度

DCS

1、气化工艺流程

1.1原料流程：

煤浆制备生产的合格的煤浆（浓度60%左右，粘度低于1000CP）经小煤浆泵输送至大煤浆槽。

在大煤浆槽中经过短暂存放后由高压煤浆泵加压至7.0Mpa左右送入工艺烧嘴的内环隙。

空分生产的高纯氧（压力8.3Mpa左右，纯度大于99.6%）经由氧管线分两路分别进入工艺烧嘴的中心环隙和外环隙。

煤浆与氧气在工艺烧嘴投入充分雾化、混合后喷入气化炉，瞬间发生反应，在气化炉内生成以CO+H2为主要成分的工艺气。

气化炉本体上关键的测量仪表包括：

气化炉炉膛温度、炉壁温度、托砖板温度、气化炉压力、气化炉液位等。

炉膛温度的高低和气化效率密切相关，同时也影响炉膛向火面耐火砖的使用寿命，炉温是气化炉长周期稳定运行的重要参数。

气化炉炉膛温度监测点，TE1303～TE1306，（分别气化炉筒体上下两个平面360º均匀分布、两两相对），正常运行时使用TE1304、TE1305，其中TE0704测量的是热面砖后的温度，用于监测热面砖的减薄程度。

TE0705为常用点，气化炉烘炉时装升温热偶，烘炉至800℃时更换为工艺热偶。

工艺热偶的使用寿命很短，20天左右，在工艺热偶烧坏后可以根据粗煤气中CH4含量的高低及排出炉渣的形状来估测炉温的高低。

B型热电偶为贵金属热电偶。

偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（BP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为30%，含铂为70%，负极（BN）为铂铑合金，含铑为量6%，故俗称双铂铑热电偶。

该热电偶长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃。

优点：

B型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。

适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。

B型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿，因为在0~50℃范围内热电势小于0.003mv.

缺点：

B型热电偶不足之处是热电势率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。

另外性能曲线是非线性的。

气化炉是压力容器，工作压力为6.5MPa（G）。

气化炉耐火砖在运行过程中不断减薄，热电偶的插入长度也不是一个固定值，需在现场测量温度计测量口处耐火砖的厚度，决定插入长度）气化炉测温热电偶是一个组合式结构。

其结构应能满足以下要求：

－承受气化炉压力和高温

－便于与气化炉承压炉体连接和安装

－便于拆卸

－套管烧穿后，能够保持密封，不使气化炉高温气体由热电偶处泄漏

Ø气化炉高温热电偶保护管采用多层结构，内层为刚玉保护管，外层为MS型二硅化钼金属陶瓷保护管，最外层为300mm长的石墨保护管；气化炉高温热电偶与气化炉体采用高压法兰连接；为了制造成承压测量元件，非金属材料的陶瓷或刚玉套管只能组合固定在金属法兰套管上。

其主要结构由以下部分组成：

－承压连接法兰接管，材质为耐热不锈钢，与炉体法兰连接，保持与炉内密封。

－不锈钢温度计套管，保护热电偶，且内与陶瓷和刚玉套管连接，其长度用螺纹给以调节，有万向转动对中机构，便于安装。

外与热电偶接线盒和吹气机构连接。

－陶瓷外套管，刚玉内套管，一般是双套管结构。

用专用粘结剂与不锈钢套管连接。

－测温热电偶，B型分度。

尾部与外接线连接，以引至接线盒。

－热电偶密封材料，保持热电偶与外界密封，防止热电偶烧坏后气化气外泄。

Ø气化炉高温热电偶的安装和更换

气化炉停车后，考虑到耐火材料与压力容器的减压效应和热胀冷缩问题，气化炉的泄压和置换过程是缓慢进行的，应在炉子压力基本降到大气压且完全置换后，炉温在1000℃（800）以上时，趁熔融的炉渣尚未完全冷凝下来，把温度计由炉内抽出来。

其实，1000℃的炉渣已经基本凝固，热电偶陶瓷套管已经拔不出来，只能拔出后部的金属部分，陶瓷套管一般用专用工具打入炉内。

为避免热电偶陶瓷套管拔不出来，在炉内部分的陶瓷套管的外面套了一层石墨的套管。

Ø安装新的热电偶时，将组装好的热电偶放在专用的支架上，支架放在带轮的小车上，使热电偶刚好对准气化炉热电偶设备接管正中。

向炉内缓慢推进热电偶，约每5分钟10mm，使热电偶避免遭受热冲击。

注意：

法兰与炉壁安装孔同心，否则容易造成刚玉管断裂。

Ø安全方面1）首先气化炉要泄压，抽负后，才能拆检热电偶。

拆装过程注意炉内火焰喷出伤人。

2）在敲击螺栓时，要摘掉手套使用手锤，防止手锤滑落伤人。

3）穿戴好劳保用品，安全帽要固定牢靠。

4）安装拆卸时，要抱牢大法兰，防止大法兰脱离砸伤人员。

5）施工时注意高空落物伤人，要把楼板间隙遮挡。

Ø质量方面：

1）打通保护管安装孔。

孔径里外要一般粗细，不能有坡度,与安装法兰同心。

2）测量炉壁与安装法兰距离，电偶安装长度应小于此距离2CM.3）根据测量的长度，调整钢球距离，使保护管长度符合安装要求。

钢球要用四氟带缠绕密封，防止漏气。

4）热电偶在气化炉升温达后600℃时进行安装，二硅化钼、刚玉管、电偶丝在插入时速度一定要慢，约每5分钟10mm,防止受热不均匀，激坏保护管。

5）检查钢圈、四氟垫完好完整，无破损和伤痕，安装时分工协作，不得碰坏外保护管。

6）紧固螺栓时要对角紧固，用力均匀。

防止紧偏法兰，造成泄露。

泄压，长度，同心，密封，紧固。

华鲁恒升发生故障现象：

1、法兰泄露。

注意：

对角紧固，螺丝紧固用力均匀。

八角垫没有伤痕损坏。

2、法兰出现裂纹，6个月着色探伤一次，更换情况09年3月A炉更换法兰，09年5月B炉更换法兰，09年8月C炉更换法兰，11年4月D炉更换法兰，共更换4台法兰短接，使用周期约5年时间。

原因是金属疲劳造成裂纹。

3、法兰短接与炉膛安装孔要同心，否则容易造成刚玉管断裂。

通过测量炉壁温度间接掌握炉膛的气化燃烧情况和炉砖减薄情况，为气化炉的安全操作提供依据。

碳一气化炉燃烧室与E炉相同，炉膛壳体内径3200，共分8个温区，拱顶2个、直筒段6个。

在DCS上显示为26个温度点，但每个温度点只是测量出某个区域的表面温度，若温度超标，若要知道具体哪一点超标还需要现场用侧温枪进行实际测量。

出口气温度TE1309PT100热电阻。

约为250度左右。

参与气化炉联锁。

由于气体的冲刷作用，对安装位置特殊要求，安装在垂直管道上，且在管道内侧，

托砖板温度TE1320～1323，测温点位于气化炉燃烧室与激冷室之间的筒节上，360º均匀分布，向内伸入至托砖板锥面上，托砖板温度能直接反映出渣口砖的运行情况。

在气化炉燃烧室筒体上还设置有气化炉压力测量点，取压管为2"，与TE1305安装高度一致。

用于测量、监控气化反应温度，

由此测压点引出两个关键的压差：

PDIA1316、PDIA1306，烧嘴压差和渣口压差。

（1）烧嘴压差，测量的是煤浆入炉前压力PI1331与燃烧室压力PI1305之间的差值，用于反映工艺烧嘴和高压煤浆泵的运行状态。

DCS计算得出

（2）渣口压差，测量的是燃烧室压力与气化炉工艺气出口压力之间的差值，通过渣口压差可以反映出气化炉渣口、下降管以及工艺出口管线的运行状态。

差变测量得出

上述两个压差为气化炉稳定提供重要的参考依据。

炉膛压力PI1304\1305

PDISA1320炉膛与锁斗压差，DCS计算得出

PDS1319炉膛与氮气压差，DCS计算得出

激冷室液位LIAS1303\1304\1305参与气化炉联锁，液位低低时气化炉停车，关闭XV1308阀，在气化炉联锁中位运行联锁，华鲁三期改为开车联锁

激冷室液位LIAS1303\1304\1305,采用双法兰差压变送器测量，带冲洗水装置

气化激冷室液位对出口黑水流量的串级调节系统

目的：

迅速克服对液位和流量的各种干扰因素，精确控制液位。

控制原理：

LT1303、LT1304、LT1305双法兰变送器测量激冷室液位，三选中运算，（LY1305是DCS组态的一个选择模块，由操作人员选择采用哪一个液位并送到LIC1305,再次进行调节运算，）其输出作为FICA1312的设定值，在FICA1312中与FT0712测得的流量进行比较运算，调节器的输出送至选择器FY0712,再次决定把控制信号送到HIC0712A1或HIC0712A2，HIC0712A1或HIC0712A2同为手操器，在自动时，将HICA0712A1的控制信号送至调节阀FV0712A1，HICA0712A2则把控制信号送到调节阀FV0712A2,对液位进行调节，在手动时由操作工操作调节，正常操作，HICA0712A1与HICA0712A2只允许其中一个处于自动，另一个应处于手动状态。

定时发出脉冲信号，阀门定时小开度打开，阀门进行冲洗，华鲁取消此功能原因是液位波动对生产影响大

双、单法兰差压变送器应用于激冷室液位，灰水流量、洗涤塔液位、料浆压力测量

1变送器膜片是316L不锈钢材质，使用周期短，膜片损坏严重，严重时膜片脱落，硅油流失。

根本原因:

氢离子渗透造成。

膜片材质不适应气化炉的工作环境。

在高温高压下，喷入气化炉燃烧室的水煤浆与氧气进行部分氧化反应，生成CO、H2为有效成分的粗煤气。

H2具有强渗透性，可渗透进膜片内，破坏膜片的晶体结构，使膜片变脆，产生裂纹，降低了钢的机械性能，使得膜片在高温高压环境下变形脱落、损坏，内部硅油流失，变送器丧失了正常的工作能力。

采取的措施：

1）改变膜片的材质，由316L材质改为哈氏合金，并且增加膜片的厚度，在制造条件允许的情况下比普通膜片增厚150微米，使变送器膜片抵抗H2的侵蚀性能增强，使用寿命延长，

2、外部影响因素：

1冲洗水水质，采用加压后的锅炉热水150℃，2正负侧冲洗水的阀门开度，对变送器膜片有一定的影响。

3温度对膜片的影响

都使用了冲洗水，安装结构是在紧靠法兰膜片的地方加有一个冲洗水短接，入水管径8毫米，水量小，通过不停的向管道加高压水，来防止煤灰的堆积，气化炉经过一年的运行使用，逐渐暴露处一些问题，冲洗压力高于气化炉内部压力，加入冲洗水后，冲洗水2个根部阀门开度大小很难保持一致，并且冲洗水的压力对变送器的膜片有一定的影响，产生附件误差，造成仪表指示不准确，波动大，影响工艺的正常操作。

同时由于冲洗水温度为220℃-240℃，而变送器隔离膜片允许温度最高为246℃，隔离膜片长期运行在允许温度上限，必然会造成膜片变形，焊接部分开焊甚至造成硅油流失，使仪表无法正常检测，因而影响气化炉装置的控制与运行周期及装置安全

2）改进措施：

利用停车检修的机会，逐步对冲洗水的结构进行改造，把原冲洗水短接去掉，更换一段长短接，把冲洗水导管（四分管）直接焊接到短接上，焊接点与膜片有一定的距离，减小了冲洗水对膜片附加压力的影响。

同时冲洗水管道焊接比螺纹连接牢靠，避免螺纹连接因振动大而出现的断裂现象，提高了检测的稳定性。

通过改造，仪表指示不再波动，提高仪表的稳定性，延长了仪表使用寿命。

原料流程上关键的仪表及阀门包括：

煤浆程控阀XV1301、XV1302，煤浆流量计FT1301、FT1302、FT1306，其中FT1301、FT1306在煤浆泵出口循环管线前，FT1302在循环管线后。

氧管线程控阀XV1303、XV1304、XV1305，氧流量调节阀FV1307、HV1307。

煤浆及氧管线程控阀及氧气流量参与气化炉安全联锁系统。

料浆流量FT1301、FT1302、FT1306低低参与联锁

料浆管线。

料浆切断阀XV-1302（开5S关5S，华鲁开3S关3S）。

料浆循环阀XV-1301（开5S关5S，华鲁开3S关3S）。

氮气吹扫阀XV-1321（开3S关3S）。

阀门动作时间应在规定时间之内

料浆流量计（电磁式流量计）FT-1301，FT-1302，FT-1306（此流量华鲁二期无）。

2.料浆流量计：

华鲁使用的是开封仪表厂生产的分体式流量计，安装位置不限。

但最好安装在垂直管道，流体自下而上。

经过多次改进，现在内衬里采用聚氨酯，电极采用不锈钢加涂碳化钨。

在使用初期流量波动大，阻尼时间长（15S）。

测量反应滞后。

在正常生产中，料浆浓度越高，流量显示值波动越大。

该公司料浆浓度控制在60%左右。

在停炉检修时，需对电磁流量计拆检，检查衬里冲刷磨损情况，有无划痕及衬里有无鼓包现象。

（新的电磁流量计使用后5个月需要检查，以后每次停炉都需检查）。

使用周期大约一年至一年半。

煤浆流量计：

1、对电磁流量计的要求：

耐冲刷，耐高压；入口需要保护法兰，保护衬里，减小冲刷；内部衬里聚氨酯；电极采用不锈钢镀碳化物，初次使用时波动较大，电极需要磨损一段时间后流量显示稳定。

事例：

1、发生电磁流量计衬里冲刷严重损坏，导致内部线圈短路，无法显示数值。

2、衬里内部起包，影响测量。

原因管道负压造成起包现象。

聚氨酯衬里能耐高压高温，但是不能在负压环境下使用。

3、流量显示波动较大。

原因：

电极磨损严重，衬里起包，煤浆含铁质杂质。

铁质来源1、本身煤矿石中含有铁性物质，2、在煤矿采掘中使用大型挖掘器材，磨损，碰触产生铁销3、磨机在研磨煤的过程中，铁销进入煤浆，4、煤浆管道氧化物质脱落进入煤浆内。

铁性金属杂质对测量影响的分析：

1、显示偏低2、显示0，3显示偏大,4、显示突变。

华鲁恒升煤质影响测量实例：

2008年10月出现4台气化炉10台煤浆流量计一期波动，检查趋势波动时间一致，同时波动，当时煤炭价格上涨，煤炭中含有较多的煤矿石，造成铁性金属杂质增多。

4、南化出现煤浆回流，流量有显示，造成过氧，气化炉爆炸。

内部设置为单向测量，阻尼时间尽量小，我厂15s，国外产品可以设定3s，而且运行稳定，波动小。

齐鲁石化德国科隆流量计，费用高。

缺点：

1、显示波动频繁2、内部阻尼时间设置较长。

措施：

正常运行定期检查6个月拆检一次，趋势发现波动大，及时检修。

三：

氧气管线。

氧气管线参与气化安全联锁的有：

XV-1303，XV-1304，XV-1305，XV-1320，FV-1309，XV-1306，HV-1315，HV-1309。

1.在氧气管线上所有的仪表都要求禁油，在检修前对使用的工具及检修人员的手指都要进行脱脂处理。

最好使用铜质工具，对氧气管线上的仪表，除计划检修外，如果没有出现故障，尽量不要拆检。

2.设计原理图与我公司不同之处。

华鲁3期：

A.无中心氧氮气吹扫阀HV-1309。

B.在高压氮吹扫阀XV-1320旁加了一个小附线XV-32阀，在气化炉停车时，中心氧调节阀HV-1315留有20%开度。

吹扫时XV-1320、XV-32阀同时打开给中心氧和氧气管线吹扫。

吹扫24S后XV-1320关，XV-32阀继续打开，此设计是为了保持烧嘴不被烧坏。

我公司：

在停车后中心氧阀HV-1315关闭，XV-1320打开，延时1S后HV-1309打开，吹扫25S后XV-1320关闭。

吹扫24S后HV-1309关闭。

3.故障：

华鲁公司曾发生过氧气调节阀FV-1307阀杆断裂事故（调节阀是梅索尼兰）。

现象：

在生产中此调节阀动作有些异常，氧流量调节不稳，停炉后对此调节阀拆检发现阀杆与阀芯连接处断裂。

初步判断为：

由于阀杆与阀芯采用丝扣连接，在安装时可能有间隙，长时间在高速流体中冲刷，使阀芯来回摆动，磨损阀杆，造成阀杆断裂，后改为阀杆与阀芯焊接。

4.

1.2工艺气流程：

气化反应生成粗煤气出气化炉燃烧室，沿下降管进入激冷室水浴。

与水直接接触进行冷却后沿下降管与导气管之间的环隙上升，经激冷室上部折流板折流分离出部分粗煤气中夹带的水分后温度约为249℃的气体，从气化炉旁侧的出气口引出，经文丘里管J1302喷水湿润后直接进水洗塔C1301，水洗塔为板式塔，进塔气经灰水洗涤、变换冷凝液洗涤冷却后（温度243.9℃、压力6.26MPa（G）），再经旋流板、除沫器除去气体夹带的雾沫后送至变换工段。

工艺气流程上关键的仪表及阀门包括：

TE1309、HV1304、HV1305、PV1311及自动分析。

气化炉工艺气出口温度TIA1309参与气化炉安全联锁系统，超过运行指标会造成气化炉跳车或急停。

气化炉压力调节阀HV1305、PV1311操作条件比较苛刻，前后温差大、压差大、流速大并且介质含颗粒，磨蚀严重。

经常出现的故障为PV1311卡涩。

华鲁增加电动切断阀

6高压氮气N1工艺流程

来自空分界区压力为5.9MPa的中压氮气经高压氮气压缩机C0701A/B加压至13.2MPa后送往高压氮气储罐V0704A/B/C。

其中，V0704A/B的高压氮气一部分在开停车时通过XV0720、XV0721的程序控制对氧管线及煤浆管线进行吹扫，吹扫阀与气化炉的安全联锁系统连接。

另一部分通过流量计FG0701送入炉头取压管，起密封保护作用。

还有一部分在气化炉投料前引氧时通过减压阀PV0721减压至8.5MPａ左右，然后通过HV0733加入至单炉氧管线系列阀后，对氧管线预先充压以降低引氧时流速过快造成氧管线燃烧的风险。

V0704C的高压氮气在气化炉停车时通过XV0706控制送至氧气两切断阀XV0703、XV0704之间，用来对氧管线进行隔离，防止氧气进入气化炉。

为保证氧管线隔离氮气压力稳定，在V0704C与高压氮气主管之间设置有稳压阀PV0724，及时补充V0704C设备内压力。

高压氮气系统参与的联锁：

（1）吹扫阀XV0720、XV0721参与气化炉安全联锁

（2）高压氮罐V0704A/B进气压力三选二低低，延时3S气化炉跳车

（3）气化炉与高压氮气压力之间差值PDIA0719LL时，氧管线吹扫阀XV0720打不开