生產調度信息化在天然氣凈化廠的開發(fā)與應用

庾年偉

（中國石化達州天然氣凈化有限公司，四川達州635000）

中國石化達州天然氣凈化有限公司（以下簡稱天然氣凈化廠）以上游高含硫酸性氣為原料生產天然氣和硫黃，共建有6套12列凈化裝置及配套設施，設計處理原料氣120億m3/a、生產硫黃2 400 kt/a，總投資130.28億元，2009年10月12日開始投料試車，是國內規(guī)模較大的高含硫天然氣凈化廠。

信息化逐漸成為企業(yè)創(chuàng)新管理模式、優(yōu)化資源配置、提高決策水平的推動力，信息化水平已成為衡量企業(yè)現(xiàn)代化和綜合實力的重要標志。生產調度管理全廠的人力、工藝、設備、安全信息，其管理效能直接影響全廠的生產經營。生產調度的信息化是支持調度中心效率的工具和手段，通過對大量的信息進行分析處理，最終形成決策，協(xié)調指揮生產。信息化管理成為調度指揮中心架構中最重要的環(huán)節(jié)，提高生產調度中心的信息化水平具有重要意義。

1 生產調度信息化關鍵技術研究

天然氣凈化廠生產調度信息系統(tǒng)主要包括：氣體泄漏監(jiān)測信息化管理系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、應急指揮系統(tǒng)、擴音對講及應急廣播系統(tǒng)、門禁及人員定位系統(tǒng)、程控電話系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、周界防入侵報警系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫、電子巡更、視頻會議及無線集群、紅外熱成像系統(tǒng)、氣象及雷電預警系統(tǒng)、智能調配信息化管理系統(tǒng)等。

1.1 氣體泄漏監(jiān)測信息化管理系統(tǒng)

利用多點布控監(jiān)測技術，構建有毒氣體泄漏應急監(jiān)測系統(tǒng)?？稍诃h(huán)境中檢測二氧化硫、硫化氫等有毒氣體以及氧氣和可燃性氣體等，通過監(jiān)控軟件，計算機可同時對多臺檢測儀進行數(shù)據(jù)采集和控制，可以提供實時檢測信息并當現(xiàn)場氣體濃度超限時啟動警報信號。監(jiān)控人員可在監(jiān)控室內實時監(jiān)控區(qū)域內有毒氣體的濃度。

1.2 火災自動報警信息化管理

對全廠關鍵控制部位的火災事故進行實時監(jiān)控與報警，其主要設備包括：火災自動報警主機、感煙探測器、線型感溫探測器、手動報警按鈕、光電聲光報警器、MM8000危險管理軟件、聯(lián)動模塊等。其系統(tǒng)有25臺主控制器，1 000多個火災探測器，3萬多米感溫探測器，遍布全廠各個角落。

1.3 視頻監(jiān)控信息化管理

采用模擬信號傳輸并通過矩陣控制，對全廠生產裝置和室內關鍵設備進行視頻監(jiān)控。全廠共有2套控制矩陣，分別設在第一、第二臺地的中心控制室及第三臺地的區(qū)域控制室，系統(tǒng)的主要設備包含：攝像機256臺、數(shù)字硬盤錄像機15臺、視頻矩陣2套、視頻監(jiān)視器32臺、網(wǎng)絡交換機2臺、視頻分配器12臺、視頻服務器2套和工作站1臺。

1.4 應急廣播信息化管理

在全廠及周邊輻射區(qū)域范圍內出現(xiàn)危險緊急狀況時，發(fā)揮應急調度指揮作用，開展報警、通知、疏散、區(qū)域信息通信等工作。系統(tǒng)由報警中央控制單元、調度室指揮單元、現(xiàn)場區(qū)域防爆揚聲器、區(qū)域防爆電話站等組成。系統(tǒng)接收來自調度室的控制信號，分別發(fā)出氣體泄漏、火警等信號，向全廠區(qū)發(fā)出相應的報警音，確保廠區(qū)內所有生產工作人員及時接收到從中控室發(fā)出的報警信息及相關指令。

北京市境內北運河流域，一級至五級支流110條，總長1 562km。其中一級支流2條，河道長度138km；二級支流25條，河道長度609km；三級支流56條，河道長度588km；四級支流23條，河道長度195km；五級支流4條，河道長度32km。

1.5 門禁及定位信息化管理

天然氣凈化廠門禁及人員定位系統(tǒng)主要分為兩部分，第一部分為“門禁管理”，第二部分為“人員定位”。廠區(qū)一、二、三號大門安裝有門禁管理設備，實現(xiàn)人員識別和考勤。中控室裝有4個電子門鎖，防止未經許可人員進入。在6個聯(lián)合裝置、中控室、火炬、8個逃生門、3個大門安裝有人員定位設備，對這些區(qū)域的人員進行實時跟蹤，并將人員信息上傳至服務器，通過服務器終端可查看上述各個裝置人員信息。

1.6 周界防范信息化管理

天然氣凈化廠周界光纜長度約7 km共68個防區(qū)，防區(qū)編號為27#至94#，圍墻為金屬鐵藝柵欄，圍墻高度1.8 m。周界防范入侵報警系統(tǒng)由三部分組成，分別為現(xiàn)場設備、控制設備和上層軟件，現(xiàn)場設備主要是感應光纜，在感應光纜起始端有起始器，末端有終端器，處于起始器和終端器之間的光纜用于感應?？刂圃O備一旦發(fā)現(xiàn)非法入侵，上層軟件立即會得到通知，同時在軟件地圖上顯示位置，并且聯(lián)動相應的攝像機。

2 現(xiàn)場應用及效果

2.1 搭建信息化系統(tǒng)

安全聯(lián)鎖系統(tǒng)：分全廠、區(qū)域、單元、設備4個級別聯(lián)鎖關斷。

H2S泄漏預警系統(tǒng)：H2S探頭1 028個；周邊就地式聲光報警儀79臺、激光對射系統(tǒng)2套；中控室聲光警示燈6臺。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)：324臺固定監(jiān)控視頻。

火災報警系統(tǒng)：可燃氣體報警器51個、感煙探頭836個、紅外熱成像21個、感溫電纜25 150 m。

應急廣播系統(tǒng)：廠內設236個報警揚聲器，118部擴音對講電話；廠外2 km范圍內，設45個報警揚聲器。

按照廠涉硫區(qū)域分級管控規(guī)定，分區(qū)域、分專業(yè)對全廠涉硫區(qū)域開展全面排查整治。對排查出的隱患問題進行統(tǒng)計、分類分析、論證，合理制定有效防控措施和整治方案，確保隱患及時得到整治和防控。

2.2 泄漏定義與分級

T12級泄漏（突發(fā)性一般泄漏）：硫化氫檢測儀示值大于等于0.000 3%小于0.002%，且邊界硫化氫探頭無顯示。未造成人員傷亡或重大社會影響的，不納入生產安全事故進行管理。

T2級泄漏（逸散性）：揮發(fā)物料發(fā)生非預期或隱蔽泄漏（肥皂水驗漏發(fā)現(xiàn)有氣泡）。不納入生產安全事故進行管理。

2.3 明確各部門職責

1）生產辦公室是泄漏處置管理部門，負責制定泄漏管理規(guī)定，信息接收、報送和統(tǒng)計分析、應急預案演練、應急處置組織，牽頭組織泄漏引起的生產異常事件的調查。

2）HSE辦公室負責完善泄漏應急預案，要設置泄漏物料收集裝置，對泄漏物料妥善處置；對火災報警處置進行指導。

3）設備管理辦公室是動、靜設備等分管業(yè)務范圍內泄漏的業(yè)務主管部門，負責業(yè)務范圍內的泄漏原因分析，參與泄漏事件的調查，制定預防管控措施。

4）技術管理辦公室負責源頭控制工藝管線泄漏，采用先進的工藝路線，減少密封點，針對工藝泄漏引起的報警進行指導。

5）各車間（站）是泄漏、報警管理的責任主體，負責根據(jù)各級泄漏點的性質、危險性及泄漏量情況執(zhí)行分級掛牌管理，做好泄漏點的日常監(jiān)控和整改工作；對于泄漏引起的各類報警負責進行確認、統(tǒng)計和協(xié)助分析。

2.4 規(guī)范泄漏處置

1）發(fā)生泄漏時，事發(fā)崗位應在第一時間進行判斷和分析，確認泄漏部位（區(qū)域）、介質和泄漏量，并采取措施，并按照《普光分公司突發(fā)事件信息報送管理規(guī)范》逐級上報。

2）各車間要利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對可能發(fā)生泄漏的部位和區(qū)域進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)泄漏點。

3）突發(fā)性泄漏（T11、T12）應當按照生產安全事故進行管理，及時報告、處置，分析產生泄漏的原因，制定針對性的防范措施，避免泄漏事故重復發(fā)生。

4）發(fā)生突發(fā)性泄漏（T11、T12）時，崗位人員立即采取防范措施，設置警戒區(qū)，處置泄漏點，收集處理泄漏物料，防止事態(tài)擴大，必要時申請立即停車處置。

5）對于不能及時消除的泄漏應當進行風險評估，采取針對性防范措施，加強巡檢和監(jiān)控，并列為隱患限期整改。

2.5 規(guī)范報警處理

1）崗位操作人員發(fā)現(xiàn)上述報警時，應在第一時間進行確認，包括及時安排外操和儀表等相關人員進行確認，進行判斷和分析，并采取措施。如認為屬于誤報的，應安排外操和儀表等相關人員進行確認，直至找到報警的真正原因，并采取措施消除誤報。按照程序向生產調度匯報處置過程，并做好報警記錄。

2）多個報警同時發(fā)生，崗位操作人員應迅速切換至報警頁面，并優(yōu)先解決最可能影響裝置安全的報警；同時，派外操人員現(xiàn)場確認，按相關程序處置。

3）在緊急情況下，班組長有權按照“先處置，后匯報”的原則采取緊急停車措施。

4）如因管線和設備泄漏或火災造成有毒有害和火災報警的，應按照應急預案，啟動相應層級的應急預案進行響應、處理和恢復。

2.6 應用效果

天然氣凈化廠自2015年至今共發(fā)生工藝管道和設備泄漏事件67次，包括66次T12級泄漏和1次T2級泄漏。其中，2015年發(fā)生21次泄漏，2016年發(fā)生16次泄漏，2017年發(fā)生13次泄漏，2018年發(fā)生12次泄漏，2019年發(fā)生2次泄漏，2020年發(fā)生2次泄漏，2021年發(fā)生1次泄漏。

目前，凈化處理系統(tǒng)共統(tǒng)計密封點數(shù)量751 000個，泄漏率0.008%，小于《中石化煉化企業(yè)設備檢查細則》要求的0.05%。

按照泄漏介質分類，氣體（部分含硫化氫）泄漏35次、溶液（部分含硫化氫）泄漏31次，鹽酸泄漏1次。發(fā)生泄漏后第一時間進行科學有效處置，均未造成人身傷害和環(huán)境污染以及次生事故。按照工藝單元分類，凈化裝置脫硫單元發(fā)生49起泄漏，硫黃回收單元發(fā)生6起泄漏，尾氣處理單元發(fā)生11起泄漏，公用工程水處理站發(fā)生1起泄漏。泄漏事件統(tǒng)計見表1。

表1 泄漏事件統(tǒng)計

2015年以來，凈化處理系統(tǒng)平均每年發(fā)生5次左右含硫化氫介質的泄漏事件，主要發(fā)生在富胺液入塔管線、涉酸管線的法蘭、公共介質與含酸管線介質的結合處，泄漏量不大，現(xiàn)有H2S泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的監(jiān)控、巡查有效，泄漏總體可控。

3 結語

通過生產調度信息化的應用，生產調度指揮中心能夠實時掌握險情預警、聯(lián)動監(jiān)控、應急疏散、信息共享、生產環(huán)節(jié)等有效數(shù)據(jù)信息，利用科學的手段、現(xiàn)代化的技術指揮全廠高效有序運轉，顯著提高了工作效率，具有較好的推廣借鑒意義。