工藝水汽提裝置尾氣燃燒邏輯聯(lián)鎖的設(shè)置

項(xiàng)飛

（中國(guó)昆侖工程公司，北京100037）

聚酯裝置的工藝廢水主要來(lái)源包括：酯化反應(yīng)產(chǎn)生的工藝水，主要有害雜質(zhì)由乙二醇、乙醛、二惡烷等有機(jī)物組成；縮聚反應(yīng)尾氣在尾氣洗滌塔中經(jīng)工藝水淋洗后產(chǎn)生的廢水。聚酯裝置的廢氣來(lái)源亦包括兩部分：酯化工藝塔塔頂尾氣；縮聚真空系統(tǒng)產(chǎn)生的尾氣。

由于國(guó)內(nèi)各地對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越嚴(yán)格，有毒、有害的廢水、廢氣不可隨意排放至自然環(huán)境中?；诃h(huán)保的要求，中國(guó)昆侖工程公司在自主研發(fā)的聚酯工藝包中增加了一個(gè)流程用于處理其裝置中產(chǎn)生的廢水、廢氣，即工藝水汽提裝置，并且經(jīng)工藝水汽提裝置處理后的氣相物質(zhì)還可送入熱媒爐內(nèi)作為燃料燃燒，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了節(jié)能優(yōu)化的目的。

在尾氣處理及燃燒的流程中，需要設(shè)置相關(guān)的邏輯聯(lián)鎖，以保證整個(gè)過(guò)程的安全可靠。盡管工藝水汽提裝置在聚酯裝置上的應(yīng)用已有數(shù)十套，然而由于業(yè)主的操作習(xí)慣、要求以及各設(shè)計(jì)人員認(rèn)知的不同，上述的邏輯聯(lián)鎖的設(shè)置亦不盡相同，甚至有個(gè)別項(xiàng)目未設(shè)置相關(guān)聯(lián)鎖保護(hù)，操作均由操作人員手動(dòng)完成。筆者將近些年所參與的項(xiàng)目中設(shè)置的相關(guān)聯(lián)鎖進(jìn)行闡述，提供一種較為優(yōu)化的方案，以供同行參考。

1 工藝流程概貌

工藝水汽提裝置的基本流程如圖1所示。來(lái)自聚酯裝置的廢水收集在工藝廢水收集槽（47-T01）中，再通過(guò)廢水輸送泵（47-P01）把聚酯廢水送入汽提塔（47-C01）頂部向下噴淋，聚酯廢氣經(jīng)蒸汽噴射泵（47-J01）引入汽提塔中上段，0.3 MPa蒸汽從汽提塔底部引入，當(dāng)廢水與蒸汽充分接觸后，廢水中低沸點(diǎn)的有機(jī)物如乙醛、二惡烷等雜質(zhì)從廢水中脫除并進(jìn)入氣相，氣相尾氣從汽提塔塔頂排出，經(jīng)三通閥排放至大氣或送入熱媒站熱媒爐內(nèi)焚燒，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。汽提塔塔底的凝液經(jīng)此流程處理后，幾乎不含乙醛、二惡烷等有機(jī)物，其廢水COD值大幅下降。處理后的凝液經(jīng)廢水出料泵（47-P02）及工藝廢水換熱器（47-E02）冷卻換熱后送至污水處理系統(tǒng)做最終處理。另外流程中增設(shè)工藝廢水換熱器（47-E01）用于聚酯工藝廢水同塔底凝液的熱交換，從而提高了處理效果，節(jié)省了能源消耗。

圖1 工藝水汽提裝置基本流程示意

上述流程中，經(jīng)汽提處理后的氣相尾氣由于有可燃?xì)怏w存在，具有危險(xiǎn)性，且其最終處理后的尾氣可送入熱媒爐內(nèi)燃燒，該控制燃燒的過(guò)程，需要設(shè)置一定的相關(guān)邏輯聯(lián)鎖，才能保證其整個(gè)過(guò)程的安全可靠。因此，在工藝流程的設(shè)置上，增設(shè)一條氮?dú)夤芫€，連接在三通閥與去各路熱媒爐爐前開(kāi)關(guān)閥之間的管線上。當(dāng)尾氣燃燒操作啟動(dòng)前及停止后，必須向該段管道中充入一定量的氮?dú)?，保證管道內(nèi)的可燃?xì)怏w排凈或者維持爆炸下限以及保持一定的正壓，以避免下次啟動(dòng)燃燒操作過(guò)程時(shí)，發(fā)生熱媒爐回火事故。除工藝流程的安全措施外，尾氣燃燒的相關(guān)安全操作需要靠?jī)x表的設(shè)置以及相應(yīng)的聯(lián)鎖進(jìn)行保護(hù)。

2 尾氣燃燒操作過(guò)程及邏輯聯(lián)鎖分析

2.1 尾氣燃燒操作的影響因素

1）汽提塔塔頂尾氣壓力。汽提塔塔頂尾氣出口管線上設(shè)置了壓力變送器（PIA-47005），其信號(hào)引入PLC，并且在PLC系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置高報(bào)警及低報(bào)警。如果出口壓力過(guò)高，會(huì)對(duì)熱媒爐內(nèi)的燃燒火焰產(chǎn)生沖擊，壓力過(guò)低又易引起回火，因而只有此處壓力未發(fā)生高、低報(bào)警的情況下才可進(jìn)行尾氣燃燒過(guò)程。

2）熱媒爐允許燃燒信號(hào)。該信號(hào)來(lái)自于熱媒爐隨機(jī)控制柜，是熱媒爐控制系統(tǒng)根據(jù)熱媒爐運(yùn)行情況進(jìn)行綜合判斷而送出的信號(hào)。該信號(hào)可以是PLC自動(dòng)送出的，亦可為操作人員通過(guò)判斷熱媒爐運(yùn)行情況，通過(guò)熱媒爐隨機(jī)控制系統(tǒng)手動(dòng)送出的允許燃燒信號(hào)。

3）尾氣燃燒操作前進(jìn)行的充氮過(guò)程。充氮操作可有限避免熱媒爐回火以及爆炸情況的發(fā)生。進(jìn)行尾氣燃燒操作需保證充氮過(guò)程在15 min內(nèi)完成，15 min后，禁止手動(dòng)尾氣燃燒操作，需重新進(jìn)行充氮過(guò)程后方可操作。

2.2 尾氣燃燒的操作過(guò)程

汽提塔尾氣燃燒或排放，即熱媒爐（50 H01A，50H01B，50H01C，50H01D）爐前尾氣進(jìn)氣閥（XV-47031～47034）的開(kāi)或關(guān)，均受控于熱媒爐隨機(jī)控制柜給出的允許燃燒信號(hào)。4臺(tái)熱媒爐中有1臺(tái)或2臺(tái)送出允許燃燒信號(hào)即可燃燒尾氣。打開(kāi)爐前進(jìn)氣閥的操作需手動(dòng)完成：當(dāng)操作站顯示收到熱媒爐允許燃燒的信號(hào)時(shí)，操作人員在操作站上采用手動(dòng)控制方式，先打開(kāi)充氮?dú)忾y（XV-47017），吹掃管道5 min后，自動(dòng)關(guān)閉XV-47017。然后可手動(dòng)打開(kāi)允許燃燒尾氣熱媒爐的爐前進(jìn)氣閥（在XV-47031～47034中選擇）及汽提塔尾氣控制閥（XV-47016）。若允許燃燒的信號(hào)消失，自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)熱媒爐的爐前進(jìn)氣閥（XV-47031～47034）。當(dāng)允許燃燒信號(hào)全部消失時(shí)，自動(dòng)切換汽提塔XV-47016閥至放空狀態(tài)。工藝廢水汽提塔尾氣出口壓力（PI-47015）設(shè)置高報(bào)警和低報(bào)警，供操作人員判斷尾氣壓力狀況，并參與相關(guān)尾氣燃燒聯(lián)鎖。另在尾氣燃燒之前的充氮過(guò)程結(jié)束后，若15 min內(nèi)未打開(kāi)任何爐前進(jìn)氣閥，則需重新進(jìn)行充氮過(guò)程，才可實(shí)施手動(dòng)燃燒尾氣操作。當(dāng)汽提塔XV-47016閥由“送氣”狀態(tài)轉(zhuǎn)為“放空”狀態(tài)時(shí)，亦自動(dòng)進(jìn)行5 min的充氮操作。

3 尾氣燃燒邏輯聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)

由于工藝水汽提的控制、顯示、報(bào)警、邏輯的實(shí)現(xiàn)會(huì)由于項(xiàng)目的不同而不同，有的是單獨(dú)采用一套PLC控制，有的裝置是信號(hào)引入聚酯DCS，并且不同項(xiàng)目PLC或DCS的品牌亦不盡相同。為了使文中所述邏輯聯(lián)鎖具有通用性，下面將以符合ANSI/ISA-5.2—1976標(biāo)準(zhǔn)的邏輯圖的形式對(duì)其進(jìn)行表述，其操作系統(tǒng)擬采用PLC控制系統(tǒng)。

3.1 充氮操作邏輯

在PLC控制系統(tǒng)操作界面上設(shè)置手動(dòng)開(kāi)關(guān)HS-47017O及HS-47017C，分別用于開(kāi)關(guān)XV－47017閥，當(dāng)點(diǎn)擊HS-47017O時(shí)打開(kāi)XV-47017閥，5 min后自動(dòng)關(guān)閉。另當(dāng)尾氣燃燒過(guò)程時(shí)，XV-47016閥由“燃燒”狀態(tài)轉(zhuǎn)為“排放”狀態(tài)時(shí)，XV-47017閥亦進(jìn)行相同動(dòng)作，邏輯功能見(jiàn)表1所列。

表1 充氮操作邏輯功能

3.2 熱媒爐前尾氣進(jìn)氣閥開(kāi)/關(guān)邏輯聯(lián)鎖

在PLC控制系統(tǒng)操作界面上設(shè)置手動(dòng)開(kāi)關(guān)HS-47031O及HS-47031C，分別用于開(kāi)關(guān)熱媒爐爐前尾氣進(jìn)氣閥（XV-47031），只有保證工藝廢水汽提塔尾氣出口壓力（PI-47015）未有高報(bào)警和低報(bào)警，進(jìn)氣閥對(duì)應(yīng)熱媒爐送出尾氣燃燒允許信號(hào)，且充氮過(guò)程在15 min之內(nèi)完成，即可手動(dòng)打開(kāi)XV-47031閥。若上述條件有任一因素未滿足，則XV-47031閥無(wú)法打開(kāi)，且尾氣燃燒過(guò)程中若發(fā)生PI-47015異?；蛟试S燃燒信號(hào)消失，則自動(dòng)關(guān)閉XV-47031閥，邏輯功能見(jiàn)表2所列。

表2 熱媒爐前尾氣進(jìn)氣閥開(kāi)/關(guān)邏輯功能

3.3 汽提塔氣相出口三通閥排放/燃燒邏輯聯(lián)鎖

PLC控制系統(tǒng)操作界面上設(shè)置緊急排放按鈕開(kāi)關(guān)（HS-VENT），用于當(dāng)發(fā)生緊急狀態(tài)時(shí)，操作人員手動(dòng)切斷所有尾氣燃燒管線。同時(shí)，此邏輯還應(yīng)實(shí)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行尾氣燃燒時(shí)，有任一爐前尾氣進(jìn)氣閥打開(kāi)時(shí)，XV-47016閥自動(dòng)切換為“燃燒”閥位狀態(tài)，而所有爐前尾氣進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)，XV-47016閥自動(dòng)切換為“排放”閥位狀態(tài)。邏輯功能見(jiàn)表3所列。

表3 三通閥排放/燃燒邏輯功能

4 結(jié)束語(yǔ)

文中關(guān)于汽提塔尾氣燃燒邏輯聯(lián)鎖的設(shè)置可作為此類項(xiàng)目的參考，然而在邏輯聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，由于受用戶的實(shí)際操作水平、操作習(xí)慣等因素的影響，最終方案亦有所不同。例如筆者所參與的項(xiàng)目中，有的用戶就取消了汽提塔尾氣出口壓力（PI-47015）高、低報(bào)警的聯(lián)鎖條件，而僅作為操作人員判斷尾氣狀況的提示報(bào)警，防止由于汽提塔操作的波動(dòng)而引起的尾氣燃燒過(guò)程的時(shí)常中斷，而同時(shí)也失去了相應(yīng)的安全級(jí)別，需要操作人員有很高的經(jīng)驗(yàn)水平；也有用戶取消了熱媒爐爐前進(jìn)氣閥在PLC上設(shè)置的對(duì)應(yīng)手動(dòng)開(kāi)關(guān)，如HS-47031O和HS-47031C等，取而代之的是當(dāng)熱媒爐尾氣允許燃燒信號(hào)為“1”時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)XV-47031閥。因此，在實(shí)現(xiàn)邏輯聯(lián)鎖的過(guò)程中，在完成功能測(cè)試之前，應(yīng)與最終用戶協(xié)商，結(jié)合用戶的意見(jiàn)和建議，選取最優(yōu)的方案。

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