低压氮气引入仪表空气管网的研究与应用

低压氮气引入仪表空气管网的研究与应用

王孟 

（陕西长青能源化工有限公司   陕西  宝鸡  721000）

摘要：基于国内水煤浆气化的发展趋势和行业改造效果，生产装置选用艾默生控制系统，自动化控制水平较高，装置控制阀数量较多，大部分为气控阀，所以在生产运行过程中，如仪表空气发生故障，极易造成控制阀误动作，从而发生装置停车或其它安全事故。另各装置生产过程为连续生产，其中各工序中一个关键控制阀出现问题，可能造成装置全线停车，鉴于以上原因，仪表空气是否安全、可靠更显得特别重要，而原设计仪表空气来源单一，为生产装置稳定生产带来隐患。通过此次改造，为了公司生产系统安全、稳定、长期优质运行奠定了良好基础。

Based on the development trend of domestic coal water slurry gasification and industry transformation effect, production device choose Emerson control system, automation control level is higher, device control valve is more, most of the gas control valve, so in the process of production operation, such as instrument air failure, easily cause control valve error, device parking or other safety accidents. In addition, the production process of each device is continuous production, and a key control valve in each process may cause the shutdown of the device. In view of the above reasons, whether the instrument air is safe and reliable is particularly important, while the air source of the original design instrument is single, and the stable production of the unproduction device brings hidden dangers. Through this transformation, for the company's production system stable, long, full, excellent operation has laid a good foundation.

关键词： 仪表空气，连通，安全

1前言

近年来,化工企业安全生产受到越来越多的关注，为确保企业安全生产，仪表空气和工厂空气系统在化工生产中受到高度重视。陕西长青能源化工有限公司（以下简称“长青能化”）60万吨/年煤制甲醇项目选用艾默生控制系统，自动化控制水平较高，装置控制阀数量较多，大部分为气控阀，生产工艺主要是以煤为原料，采用水煤浆加压气化、低温甲醇洗、克劳斯硫回收、卡萨利合成等先进技术的危化品生产企业。始终致力于建设本质型安全企业,为提高事故应急处理能力，多次对氮气和仪表空气系统进行升级和改造，形成了一套独特的保安系统，在应急事故处理中发挥重要作用。

正常生产期间仪表空气、工厂空气由宝钢气体公司84000Nm3/h 空分装置提供，另一台6000Nm3/h小空压站做为备用(正常情况下，处于联锁备用状态)。

2 研究背景

仪表空气在化工生产中必不可少，在我公司仪表空气主要用于气动执行机构(如:阀门、气缸等)的驱动气源；要求压力≥0.45MPa，用量约3000Nm'/h。正常生产时，仪表空气由两套空分机组供应,空分开车或停车阶段由小空压站系统供应。随着技术的进步，自动化程度越来越高，气动调节阀是化工装置实现自动化控制最关键的环节之一，基于空分供应仪表空气压力范围和满足气动阀门要求，公司正常使用的仪表空气压力一般控制在0. 61MPa，保证满足气动阀门动作压力要求。

工厂空气主要用于锅炉布袋除尘、气力除灰、公用工程及分析仪器等，工厂空气一般控制在0.51MPa，保证满足锅炉布袋除尘、气力除灰要求。实际生产过程中工厂空气管网失压引发锅炉布袋除尘器吹灰困难，极易造成锅炉冒正压，造成极大的经济损失和安全隐患。

低压氮气压力要求0.45MPa,来自空分装置,主要用途是煤储运装置筒仓保护气、净化装置低温甲醇洗的气提气、硫回收炉头的保护气、低压系统置换气和合成甲醇罐区保护气等。

3仪表空气失压后的危害

在正常生产中，由于生产系统仪表空气、工厂空气压力丧失，极易造成控制阀误动作，从而发生装置停车或其它安全事故。另各装置生产过程为连续生产，其中各工序中一个关键控制阀出现问题，整个生产系统就处于被动状态，生产系统中气动调节阀多为FO和FC，失气后全开或全关会造成生产管网以及各工序压力大幅波动，严重时超压，可能造成生产系统全线停车，发生安全事故，并且整个生产系统重新开车时间较长，鉴于以上原因，我公司相关人员进行认真调查、研究，制定了以下方案，并进行改造。

4仪表空气失压后的解决方案

在气化渣水二层管廊平台处连通氮气管线与仪表空气管线（DN150管线），设置双阀，双阀间设置导淋和监测压力表，在氮气侧设置止逆阀，防止空气进入氮气管线；在冰机厂房和1#合成压缩机厂房一楼（DN50 管线）连通管线。系统正常运行时，两道手阀关闭，中间法兰螺栓松开，法兰面微开，保持不憋压状态。

为保障锅炉使用工厂空气运行稳定，动力装置工厂空气进行改造：在动力 9.5 米平台处，将动力界区内工厂空气管网与低压氮气管网进行连通（DN100管线，双阀间加导淋和现场压力表），A 渣仓处工厂空气管网增加一道手阀和止逆阀（DN150）。当大、小空压机组同时故障无法启动时，补充低压氮气供锅炉布袋除尘及气力除灰使用。

仪表、工厂空气不能正常供应时，通知空分提升低压氮气压力不低于0.55MPa，气化装置打开低压氮气至仪表空气连通双阀门，将低压氮气做为仪表空气气源；动力装置打开低压氮气至工厂空气连通双阀门，关闭工厂空气管网新增手阀，用低压氮气为锅炉布袋除尘器和气力除灰提供气源。

低压氮气引入仪表空气官网需注意几点：1.各分析仪器用仪表空气作为载气，应关闭其界区阀，避免仪器故障；2.低压氮气作为仪表空气和工厂空气气源时，现场人员要注意动力装置布袋除尘器提升阀室、动力干灰库顶布袋除尘器室、动力CMES小室、硫回收CMES小室、灌装站CMES小室、主装置(气化、净化、合成)工艺气在线分析小屋等密闭场所内仪表气源泄漏，防止氮气聚集导致人员窒息；3.仪表空气恢复供应后，压力接近低压氮气管网压力时，及时通知相关装置关闭与氮气管网连通阀，打开连通阀之间管线导淋，避免串气。

5技术改造效果

仪表空气工厂空气方案改造完成后，发生多次空压站仪表空气故障事故，通过低压氮气气源及时投入运行，避免了装置停车事故，极大提高了生产系统的安全、稳定运行，为公司带来了较大的经济效益。

参考文献：

[1]李胜利,卢金芳.石油化工装置安全仪表系统的设计[J].石油化工自动化,2007(2):18 -22.

[2]周明,王耸,范伟.仪表氮气保安系统在化工企业的升级改造.2012年第41卷:62-63

[3]窦金澎.基层建设2018年第19期

[4]黄畅.浅谈化工装置仪表空气可靠性改造探讨.
[5]刘小英：探讨化工装置仪表空气可靠性改造.2017.[6]

作者简介：王孟，男，汉族，毕业于西安理工大学，工程师职称。就职于陕西长青能源化工有限公司生产运行部运行主任，