DCS系统在煤气化工艺中的应用

《DCS系统在煤气化工艺中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DCS系统在煤气化工艺中的应用（3页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、DCS 系统在煤气化工艺中的应用摘要：目前，煤气化技术高速发展，要保证煤气化生产安全、有序的进行，需 要 DCS 系统对生产过程进行实时监控。因此，对 DCS 系统在煤气化装置中的应用 进行探讨，对于提高产品质量，保障生产安全进行具有重大意义。本文分析了煤 气化装置中DCS系统的设计方案，介绍了 DCS系统在煤气化装置主要设备中的应 用。关键词：DCS系统；设计方案；煤气化装置煤气化控制思路非常复杂，对各个参数要求相当严格，因此DCS控制系统在 整个生产过程控制中显得尤为重要。DCS系统应用于煤气化装置中不但有效地保 障生产安全、可靠性的进行，有助于提高企业经济效益，同时更为推动化工企业 实现

2、良好的发展打下坚实基础。一、DCS系统的功能特点DCS控制系统的主要特点有：控制功能强、计算速度快、系统的可靠性高； 采用 CRT 或液晶显示器作为操作站界面安全、可靠、方便； DCS 系统的软件、硬 件采用积木式结构。系统容易设计开发，可变规模的设计风格，满足不同用户的 需求，降低用户的成本。软件上采用专用的监控软件、组态软件，DCS系统的软 件功能丰富、操作容易、安全性好，专用的软件包有利于DCS功能的开发.提升 DCS 系统的潜能，满足特定生产过程控制的需要。DCS系统最大和最显著的特点是控制功能分散、操作管理集中、结构冗余。 分散的方面主要有以下方面：1）分散智能：中央控制器功能完全分

3、散。过程控制单元是以微处理器为基础 的、各种常规的或先进的控制算法都毹独立完成。2）分散显示：中央操作站和本地操作站，都具有分散显示功能。3）分散数据库：每个单元都有本地数据库。数据库是采用分布式的数据库系 统现场控制站也可以设置本地数据库，并为全系统共享。4）分散通信：各个过程单元在网络中可互相通信，各站具有平等的通信控制 权。5）分散供电：分散的供电系统分别为各个过程控制单元进行供电有利于提 高供电系统的可靠性。6）分散负荷：一十控制站，只负责分散控制系统中的小部分控制负荷。操作 管理集中是指一个大型工厂只设置一个中央控制室所有的操作、管理都在一个 中央控制室内完成。在中央控制室内可以安装

4、置、单元进行详细的划分，以利于 装置生产、维修、检修和管理的要求。结构冗余是指为了提高DCS控制系统的可靠性，增加系统的可用性，在DCS 系统设计时可以根据需要采用冗余的设计原则进行设计，主要包括以下几个方面1）控制站冗余：设置两套完全相同的控制站，一套为主站，一套为备用站， 主站出现故障时备用站进行工作，当主站修复之后，可通过命令切换到主站工 作，恢复从站的备用功能。2）电源冗余：在一个控制站内设置块电掠模块两块模块同时工作，一块模 块故障后另一块继续工作。3）控制器冗余：在一个控制器内同时设置两块控制器，一个为主控器，另一 个为备用控制器，当主控制器故障时切换到备用控制器工作，当主控制器修

5、复 后，通过命令再备用控制器切换到主控制器进行工作。4 ）I0 卡冗余：对主要的控制或监视回路同时设置两块相同的模块。两块模 块之间可以通过软件（硬件）互备，一块设置为主模块，另一块设置为副模块， 构成备用关系，提高控制的可靠性。二、DCS系统在国内某煤气化装置的应用实例DCS 系统的设计方案（I）本项目采用一个中心控制室（CCR）和多个现场机柜室（FRR）共同管 理的控制模式。操作站集中在CCR内，控制站分布于各个装置FRR，每个FRR配 置 1 台操作站和 1 个独立的工程站用于本装置数据库组态、开工测试和日常维护 同时独立的工程师站还具备历史站和 SOE 站的功能；（ 2）煤气化装置区域

6、设置 FRR， DCS 机柜放置于 FRR 内；（3）煤气化装置 DCS 操作员站放置于 CCR 内，操作人员在 CCR 对煤气化装 置进行实时监制；（4）CCR 与 FRR 之间通过冗余单模铠装光纤进行信息传递，形成整个控制网 络；（5）操作员站和工程站选用DellT5500； CPU：双核XEON2.4GHZ、4G内存、 250G7200 转硬盘、 GeforceFX580 的显卡、 FTE 接口为 100Mb 双通道；移动工程 师站选用 DellE6400 机型；（6）GDS （可燃有毒气体）系统不再进DCS，独立成系统，煤气化装置GDS 系统设置远程 I/O， GDS 控制器放在 CC

7、R 内；（7）煤气化装置 FRR 配置一台独立的 OPCServer 站，包含必须的软件和硬件 用于完成先进控制的数据通讯；（8）DCS 系统管理功能具有对 DCS 所有网络设备、控制器、 I/O 卡件、 DCS 通讯网络在线自诊断功能，并在 DCS 画面进行故障报警和实时显示；（9）本项目配置 OPC 服务器、历史数据服务器、 WEB 服务器、网络管理服 务器、 DCS 防病毒服务器和时钟同步服务器等；（10）过程控制站的控制器、电源卡、通讯卡以及相应的内部连接电缆和控 制用的 I/O 卡按 1： 1 冗余配置；控制器 CPU 采用专用 CPU， CPU 具备在线自诊断 和出错自纠正和自恢复

8、能力；（II）DCS 系统软件具有图形画面、数据库、历史趋势、逻辑图编程组态功 能、报警功能和报表功能；（12）煤气化装置接地采用等电位接地方式，接地电阻小于 4 欧姆；三、DCS 系统在煤气化装置主要设备中的应用1、煤气化工艺简介 煤气化装置包含三个工序：煤粉制备工序、煤粉给料及气化工序和渣水处理工序。原煤送至磨煤机进行煤粉制备，合格的煤粉通过惰性气体输送至气化炉与 氧气进行气化反应，产生的合成气输送到下游工序；同时气化炉底部产生的渣水 需要进行处理才能排放或循环再利用。2、DCS 系统在煤气化装置主要设备中的应用（1）磨煤机进料的比例控制。来自原料煤贮仓的原料煤及来自助熔剂仓的石 灰石按照

9、比例送入到磨煤机中，被轧辊在研磨台上磨成粉状，并由来自热风炉的 高温惰性气体进行干燥和输送。原料煤和石灰石按照比例输送在 DCS 中完成，属 于复杂控制回路中的比例控制；（2）气化炉的控制。 DCS 实现氧煤比例控制：来自空分单元的氧气，经氧气预热器加热后与中压过热蒸汽混合，经烧嘴的氧气/蒸汽通道送入气化炉。氧气流 量与粉煤流量为比例控制，以防止气化炉超温；DCS对气化炉液位的控制：气化 炉液位是正常生产操作中一个非常关键的操作参数，它直接影响系统的稳定运行。 气化炉液位过低，使气体洗涤效果不好，给后系统增加负担，还容易造成合成气 出口温度偏高，危害系统安全。气化炉液位过高，容易造成气体带水，

10、影响粗煤 气洗涤效果；DCS对气化炉温度的控制：气化炉反应温度应根据煤的灰熔点及煤灰渣的粘 温特性确定，气化炉的操作温度一般应高于煤的灰熔点。通过调整02/C比设定 值来调节气化炉反应温度；DCS对激冷水流量的控制：激冷水的作用是使出气化 室的高温气体得到冷却和洗涤，气体中水蒸汽得到饱和，冷却激冷环、下降管， 建立气化炉液位。如果激冷水流量过低，则容易造成偏流、激冷环温度高、气化 炉出口气体温度高，严重时可能烧毁激冷环、下降管，使气化炉内件受损害，因 此在操作时应严密监视激冷水流量，严防激冷水流量过低或断流。(3) 水洗塔的控制。DCS对水洗塔出口合成气的温度和水气比例控制：如果 合成气出口温

11、度不稳定，会造成水气比波动增大，造成水洗塔液位控制困难，影 响洗涤效果。DCS 对水洗塔液位的控制：水洗塔液位过高，容易造成合成气带水，影响变 换工段的催化剂寿命。液位过高时，通过加大水洗塔去高压闪蒸罐的黑水流量、 加大激冷水泵出口流量、减少高压灰水泵加入水量等手段来调节。水洗塔液位偏 低，严重时可能造成激冷水泵抽空。DCS系统在化工生产领域得到广泛的应用。DCS系统的合理运用，不仅可以 帮助化工企业提高产品质量，还能保证人身安全。参考文献：1程立.在线水质分析仪器应用技术的发展J.分析仪器，2013 (2)： 76-77. 2 殷永泉，邓兴彦，张凯.石油化工废水处理技术研究进展 J .环境污染 与防治， 2012(5)： 9.3 陈家军，杨卫国.水质在线监测系统及其应用J.现代仪器，2013( 6)： 63-64.4 陈继明，申忠和，都延星.集成污水水质在线监测装置的研制J.化工 自动化及仪表， 2013(4)： 55-56.