氣體液化裝置自動(dòng)變工況模式的研究與創(chuàng)新

劉 曉 王世峰

安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)公司制氧廠 河南 安陽(yáng) 455000

4#23500制氧機(jī)液化裝置于2020年6月投產(chǎn)，為制氧廠液體產(chǎn)品的生產(chǎn)保供、液體產(chǎn)品銷售創(chuàng)效提供了堅(jiān)強(qiáng)的設(shè)備支撐。由于公司生產(chǎn)用氣不均衡，根據(jù)液化裝置的設(shè)備性能，經(jīng)常需要在生產(chǎn)液氧、液氮兩個(gè)工況間進(jìn)行切換，操作人員需頻繁操作設(shè)備。另外，設(shè)備剛剛投產(chǎn)，操作人員對(duì)設(shè)備的熟知、操作方法等掌握程度不一樣，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)變工況操作時(shí)間太長(zhǎng)，引起氧氣、氮?dú)獾姆派?，造成浪費(fèi)，甚至可能操作過(guò)程中引起參數(shù)越限導(dǎo)致安全閥起跳、液化裝置停車事故發(fā)生，影響整個(gè)液體生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性。

一、現(xiàn)狀分析

1、液氧、液氮生產(chǎn)模式需經(jīng)常切換，尤其中夜班，有時(shí)一個(gè)班切換工況達(dá)5次以上，增加了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2、操作員變工況操作時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，引起氧、氮的放散，造成浪費(fèi)。

3、手動(dòng)操作不當(dāng)可能造成參數(shù)越限，聯(lián)鎖液化裝置停車。

二、實(shí)施過(guò)程

工藝過(guò)程如圖1所示:

圖1 液化裝置工藝流程圖

1、生產(chǎn)車間梳理實(shí)際變工況的具體操作流程。由操作人員根據(jù)變工況的操作順序及相關(guān)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，手操閥門的操作經(jīng)驗(yàn)值等，編寫出工況轉(zhuǎn)換之間的操作步驟。

2、工藝、儀控專業(yè)一起討論變工況過(guò)程中需監(jiān)測(cè)的安全參數(shù)點(diǎn)并確定方案的可行性。

3、儀控專業(yè)按方案離線編寫變工況程序并模擬試驗(yàn)。

液氧轉(zhuǎn)液氮工況

條件:液化裝置運(yùn)行正常，自動(dòng)轉(zhuǎn)工況投入及轉(zhuǎn)液氮軟按鈕都滿足條件。

步驟:①V4003以每秒0.065%速率關(guān)閉，大概10分鐘關(guān)閉；同時(shí)V4004閥門液位控制投自動(dòng)。

②檢測(cè)TI4109大于7℃，V4006以每秒0.09%的速率關(guān)閉到2%，中間如果TI4109小于2℃，則停止關(guān)閉V4006，等待溫度上升。

③V4006關(guān)閉到2%后，PIC4110置手動(dòng)全關(guān)。

④V4006關(guān)到2%及V4003關(guān)閉到0%，自動(dòng)轉(zhuǎn)工況完成。

液氮轉(zhuǎn)液氧工況

條件:液化裝置運(yùn)行正常，自動(dòng)轉(zhuǎn)工況投入及轉(zhuǎn)液氧軟按鈕都滿足條件。

步驟:①V4003以每秒0.03%速率打開，大概20分鐘開到40%；同時(shí)檢測(cè)TI4109如果低于7℃，停止開V4003.

②開V4003的同時(shí)V4110置手動(dòng)開2%，等待壓力PI4110于設(shè)定值差值小于0.2mpa時(shí)投自動(dòng)

③檢測(cè)TI4005溫度小于―150℃，V4006以每秒0.06%的速率開，如果FI4110〈FI4109，則一直開V4006，直到TI4005〈―180℃并且FI3000時(shí)停止開V4006，V4006最大開到60%。

④V4006開度到55%及V4003開度到39%，自動(dòng)轉(zhuǎn)工況完成。

4、變換工況投入試運(yùn)行，自動(dòng)轉(zhuǎn)換約12分鐘，比人員操作節(jié)省時(shí)間，轉(zhuǎn)換過(guò)程只需點(diǎn)擊幾個(gè)按鈕，避免誤操作事故發(fā)生。

5、根據(jù)工藝要求，繼續(xù)修改、完善自動(dòng)變工況調(diào)節(jié)程序，如:設(shè)計(jì)氮?dú)饬孔钚∝?fù)荷，氧氣閥門開啟速度及等待條件等并正式投入運(yùn)行。具體邏輯如下圖所示:

圖2 自動(dòng)變工況邏輯

三、取得效果

液化裝置變工況模式的研究與創(chuàng)新完全依靠本廠內(nèi)部的技術(shù)力量，經(jīng)過(guò)從最初的設(shè)計(jì)預(yù)案到反復(fù)的斟酌、調(diào)試，再經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，不斷滿足工藝操作的要求，最終確定了最佳改造方案。設(shè)計(jì)方案在不增加任何投入的情況下，通過(guò)DCS組態(tài)對(duì)相關(guān)閥門調(diào)節(jié)過(guò)程進(jìn)行精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了液化裝置氮氧切換過(guò)程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

液化裝置自動(dòng)變工況程序投用后，取得了一定的效益具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1、液化裝置每小時(shí)液化液氧約4.3方，每次切換時(shí)間延長(zhǎng)15分鐘，每次少液化液氧1方，每天按切換1次計(jì)算，液氧價(jià)格按每噸700元算，一月可多創(chuàng)效1/1.14*700*30＝18421元。

2、每次切換時(shí)間延長(zhǎng)15分鐘，高壓氧氣的放散一種浪費(fèi)，按照液化裝置的生產(chǎn)能力，如只按壓氧單耗0.2KW/m3算，2650*0.2*15/60*30＝3975元，每月可節(jié)省電耗3975元。

3、可有效減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，避免誤操作引起的液化裝置連鎖停車事故，提高了設(shè)備生產(chǎn)的安全性、連續(xù)性和智能化水平，間接經(jīng)濟(jì)效益顯著。