氣體液化裝置自動變工況模式的研究與創(chuàng)新

劉 曉 王世峰

安陽鋼鐵集團公司制氧廠 河南 安陽 455000

4#23500制氧機液化裝置于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)效提供了堅強的設備支撐。由于公司生產(chǎn)用氣不均衡，根據(jù)液化裝置的設備性能，經(jīng)常需要在生產(chǎn)液氧、液氮兩個工況間進行切換，操作人員需頻繁操作設備。另外，設備剛剛投產(chǎn)，操作人員對設備的熟知、操作方法等掌握程度不一樣，曾經(jīng)出現(xiàn)過變工況操作時間太長，引起氧氣、氮氣的放散，造成浪費，甚至可能操作過程中引起參數(shù)越限導致安全閥起跳、液化裝置停車事故發(fā)生，影響整個液體生產(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，有時一個班切換工況達5次以上，增加了職工的勞動強度。

2、操作員變工況操作時時間較長，引起氧、氮的放散，造成浪費。

3、手動操作不當可能造成參數(shù)越限，聯(lián)鎖液化裝置停車。

二、實施過程

工藝過程如圖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參數(shù)的關聯(lián)性，手操閥門的操作經(jīng)驗值等，編寫出工況轉換之間的操作步驟。

2、工藝、儀控專業(yè)一起討論變工況過程中需監(jiān)測的安全參數(shù)點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。

液氧轉液氮工況

條件:液化裝置運行正常，自動轉工況投入及轉液氮軟按鈕都滿足條件。

步驟:①V4003以每秒0.065%速率關閉，大概10分鐘關閉；同時V4004閥門液位控制投自動。

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

③V4006關閉到2%后，PIC4110置手動全關。

④V4006關到2%及V4003關閉到0%，自動轉工況完成。

液氮轉液氧工況

條件:液化裝置運行正常，自動轉工況投入及轉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%；同時檢測TI4109如果低于7℃，停止開V4003.

②開V4003的同時V4110置手動開2%，等待壓力PI4110于設定值差值小于0.2mpa時投自動

③檢測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時停止開V4006，V4006最大開到60%。

④V4006開度到55%及V4003開度到39%，自動轉工況完成。

4、變換工況投入試運行，自動轉換約12分鐘，比人員操作節(jié)省時間，轉換過程只需點擊幾個按鈕，避免誤操作事故發(fā)生。

5、根據(jù)工藝要求，繼續(xù)修改、完善自動變工況調節(jié)程序，如:設計氮氣量最小負荷，氧氣閥門開啟速度及等待條件等并正式投入運行。具體邏輯如下圖所示:

圖2 自動變工況邏輯

三、取得效果

液化裝置變工況模式的研究與創(chuàng)新完全依靠本廠內部的技術力量，經(jīng)過從最初的設計預案到反復的斟酌、調試，再經(jīng)過多次實驗，不斷滿足工藝操作的要求，最終確定了最佳改造方案。設計方案在不增加任何投入的情況下，通過DCS組態(tài)對相關閥門調節(jié)過程進行精確調控，實現(xiàn)了液化裝置氮氧切換過程的自動轉換。

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

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

2、每次切換時間延長15分鐘，高壓氧氣的放散一種浪費，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強度，避免誤操作引起的液化裝置連鎖停車事故，提高了設備生產(chǎn)的安全性、連續(xù)性和智能化水平，間接經(jīng)濟效益顯著。