煤气鼓风机与焦炉点火放散装置联锁控制优化与改进

煤气鼓风机与焦炉点火放散装置联锁控制优化与改进

常玉龙

酒钢【集团】有限责任公司 甘肃嘉峪关 735100

摘要: 焦炉煤气鼓风机是焦化厂核心设备，主要输送和加压焦炉产生的焦炉煤气，其运行的稳定性直接关系到焦化厂焦炉生产工艺以及化产品回收后序脱硫、液氨、粗苯等工序的正常生产。煤气鼓风机一旦发生故障，整个焦化生产工艺秩序将会打乱，防止荒煤气逸散起到非常重要的作用，面对越来越严峻的环保形势，保证其稳定运行的设备管理压力巨大。焦炉自动点火装置可以保障集气管压力过高时的煤气放散，同时点燃煤气保护大气环境，降低焦炉冒烟现象，但是往往由于工艺控制或人为操作原因，点火放散装置压力信号采集存在滞后性，当煤气鼓风机发生故障或意外停机响应不及时，造成荒煤气逸散，给环境带来巨大危害。因此，本文针对煤气鼓风机与焦炉点火放散装置增加电气联锁功能做主要论述，通过本文方案实现当煤气鼓风机故障停机时，焦炉点火放散能够同步动作并快速响应，解决因煤气鼓风机停机造成环境污染的问题。

关键词： 煤气鼓风机；焦炉点火放散；联锁，环境；

1、简介

焦化厂现有4座焦炉，分别为3-4#焦炉和5-6#焦炉，3-4#焦炉为JN60-6型6米复热式顶装焦炉，分别为50和60孔，3#焦炉炉顶装有2个放散管，4#焦炉炉顶装有3个放散管，各配置一套PLC控制柜； 3-4#焦炉配置煤气回收、净化系统，即焦化一化产，设置有4台煤气鼓风机，其中一台运行，三台备用。焦炉煤气处理量为9万m3/h。5-6#焦炉为2×55孔TJL5550D型复热式捣固焦炉，每座炉顶各装2个放散管，各配备一套PLC控制柜；5-6#焦炉共用一套煤气回收、净化系统，即焦化二化产。焦化厂二化产鼓风机为5#、6#捣固焦炉煤气回收和外送提供动力，现有俩台D1550-1.5/0.80离心鼓风机，风机间采用岛式布置，液力偶合器调速，其中一台运行，一台备用。

2、焦炉自动点火放散控制流程：

焦炉煤气自动放散控制系统由中心控制柜现场控制箱PLC计算机控制系统，点火温度检测报警系统，放散同体工艺管道火炬燃烧器信号电力控制电缆仪器仪表组成。焦炉煤气管压由微差压变送器检测后直接送至西门子SMART 200 PLC控制器，当压力高于预设值上线（根据焦炉工艺要求一般设定为300Pa），使PLC控制系输出开关量信号提示准备点火，伴烧器用焦炉煤气的电磁阀开启，同时点火器动作使伴烧煤气点火，当火焰监测器监测到火焰，则点火器停止打火，延迟15秒后，如集气管煤气压力持续走高，PLC控制系统将打开放散翻板阀，荒煤气经放散筒体（一般为DN500㎜），在火炬燃烧器你处，被伴烧器点燃，为保证系统压力的稳定，系统将自动把放散阀开度调节到25%-30%左右，同时开启蒸汽拢火装置，利用蒸汽冲力提升火苗高度，提高荒煤气的燃烧，当集气管压力低于设定值下线时（根据焦炉工艺要求一般设定为140-150Pa）时，延迟15秒后如果集气管压力低于预设值下线，点火放散阀关闭同时开启蒸汽灭火阀，关闭放散翻版阀延迟一分钟后，压力低于给定上线值则关闭点火电磁阀，蒸汽吹扫阀打开延迟50S，蒸汽吹扫阀关闭，同时关闭蒸汽拢火阀，放散过程结束，进入下一次放散准备。点火放散装置有三种操作方式，自动、手动和强制点火操作，集气管压力高、低设定值，延时启动时间，翻板阀打开和关闭信号均可通过控制柜上触摸屏设置和监控。

3、存在的问题及改进措施

煤气鼓风机是焦化厂核心动力设备，其产生的吸力及控制承担着实时平衡输送焦炉煤气的关键任务，对焦化生产稳定、环保和安全等发挥着重要作用。鼓风机组的故障停机会引起整个生产装置的全面停产，恶劣的环境保护事件，给企业造成巨大的经济损失。焦炉点火放散控制系统根据集气管压力变化，防止荒煤气放散管翻板工作幅度过大对集气管压力造成波动影响，有效保证焦炉压力系统的稳定，同时解决鼓风机组故障或意外停机造成的环境污染问题。但是在焦炉生产过程中，煤气鼓风机故障停机造成了两次集气管、放散管冒荒煤气的环保事故，经过分析，原因之一是焦炉放散管自动点火装置反应与鼓风机不同步，自动点火装置反应明显滞后于煤气鼓风机跳机时间，为解决此问题，从煤气鼓风机引出跳闸信号，与自动点火装置电气联锁，一旦煤气鼓风机跳机，自动点火装置自动开启点火功能，缩短荒煤气冒黄烟的时间。具体改进措施如下：

敷设KVVP4*1.5mm²电缆自焦炉点火放散柜沿电缆桥架至集气管管廊，沿管廊敷设至煤气鼓风机控制室内，在控制室内安装鼓风机电流监控箱，电流监控箱安装多功能数显表，实时显示电流，方便岗位对鼓风机运行电流进行实时监控，从现煤气鼓风机控制柜内分别引入电流信号（0-5A），经配电箱内电流变送器转换为模拟量4-20mA标准信号，一路送至多功能数显表，另一路送至鼓风机控制系统，通过利用设置电流限值，触发内部继电器动作的功能，即对每台鼓风机设置电流下限值（继电器动作阈值设为10A），当煤气鼓风机停机或处于备用时，多功能数显表检测电流值小于10A时，数显表内部继电器输出动作，即常开触点闭合；当煤气鼓风机正常运行时电流大于10A，内部继电器不动作，即输出常开触点；利用这一功能，将在用和备用鼓风机的动作信号进行串联，通过电缆传送至焦炉点火放散控制柜内加装的跳闸继电器，跳闸继电器的常开触点再送至点火放散PLC控制器中，经过对项目实施，数显表功能设置、打点测试及PLC程序修改，将鼓风机跳闸信号串联在自动点火控制程序中，实现点火放散装置与煤气鼓风机电气联锁功能，提高自动点火的响应速度。此外，电流变送器、多功能数显表及信号电源为AC220V，取自煤气鼓风机控制系统UPS应急电源，保证了自动点火系统在鼓风机突然停电的情况下电气联锁功能仍然有效。

1#煤气鼓风机

0~5A电流信号

N

L

1. ②

⑤ ⑦

⑥ ⑧

② ⑦

④ ⑧

OUT1:4~20mA

4~20mAAA

数显表1

2#煤气鼓风机

0~5A电流信号

自动点火放散PLC控制柜

② ⑦

④ ⑧

① ②

⑤ ⑦

⑥ ⑧

AC220继电器

ZJ

OUT1:4~20mA

4~20mAAA

数显表2

ZJ1 ZJ2

电气联锁示意图

4. 结束语

在焦炉生产过程中,一旦发生电网停电、煤气鼓风机发生设备故障或控制系统故障、煤气管网压力大幅度波动等异常状况,荒煤气不能顺利导出,引起焦炉集气管压力上升,严重时冲破上升管水封盖，而此时自动点火放散装置没有及时反应或压力检测异常时，就会造成大量荒煤气直接排入空气中，造成严重污染环境事件，经过本文技术改造，对自动点火放散增加鼓风机跳闸电气联锁，能够保证自动点火放散系统与煤气鼓风机保持同步，做出快速响应，有效的降低了因煤气鼓风机故障停机造成的环境风险。

参考文献：[1]焦炉自动放散点火系统分析与改进 《大众标准化》