自動點火系統(tǒng)在鹽酸合成爐中的應(yīng)用

趙 鳳 戴繼湘

湖南百利工程科技股份有限公司 湖南 岳陽 414000

引言

鹽酸生產(chǎn)過程涉及氯氣、氫氣等劇毒和易燃易爆物料,屬于政府安監(jiān)部門重點監(jiān)管的“兩重點一重大”生產(chǎn)裝置,其中氫氣、氯氣為政府安監(jiān)部門重點監(jiān)管的危險化學(xué)品。根據(jù)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》,鹽酸屬于中度危害,氯的毒害程度為II級高度危害。生產(chǎn)用的原料氫氣為甲類可燃氣體,易燃易爆,氯氣為高毒氣體,易中毒,一旦發(fā)生氫氣爆炸或氯氣泄漏事故時,將對操作人員的人身安全造成極大的威脅。

鹽酸合成爐是用于氫氣和氯氣在高溫下燃燒、反應(yīng)合成制取氯化氫的反應(yīng)設(shè)備。合成爐是立式圓筒形石墨設(shè)備,它由爐體、冷卻裝置、燃燒反應(yīng)裝置、安全防爆裝置以及物料進出口、視鏡孔、點火孔等部分組成。

鹽酸合成爐點火期間非常危險,氫氣在封閉的爐腔內(nèi)極易產(chǎn)生爆炸事故。傳統(tǒng)的手動點火雖然操作較簡單,但受生產(chǎn)準備和操作人員熟練度影響,極易產(chǎn)生危險,且自控水平低,抗干擾能力差,氯氣和氫氣壓力及純度波動時,易發(fā)生跑氯乃至閃爆事故。而自動點火系統(tǒng)安全性能高,對生產(chǎn)過程進行安全聯(lián)鎖保護,自動化水平提高,點爐時減少人為操作,不需要直接與氫氣接觸,大大增加了安全系數(shù)[1]-[2]。目前,隨著自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展和進步,鹽酸合成爐自動點火裝置技術(shù)日益成熟,被廣泛應(yīng)用于氯堿行業(yè)中。

1 自動點火系統(tǒng)的應(yīng)用及優(yōu)點

自動點火系統(tǒng)是采用爐內(nèi)氫氣點火方式的全新技術(shù),在行業(yè)中獲得應(yīng)用與贊譽。與傳統(tǒng)人工點火相比較,安全性能高,點爐時減少人為操作,不需要直接與

氫氣接觸,大大增加了安全系數(shù)。自動點火系統(tǒng)滿足國家提出的設(shè)計安全規(guī)范與現(xiàn)場使用環(huán)境要求,能在各個噸位設(shè)備上和不同的工藝參數(shù)下長周期運行。自動點火裝置在安全性能方面完全滿足以下基本要求:耐腐蝕,適合HCl合成爐特殊生產(chǎn)要求;防爆等級高于國家標準對氫氣防爆等級的要求;引火裝置通過國家及國際相關(guān)機構(gòu)的安全檢測。

自動點火裝置是一個相對獨立的單元,由一套完整的現(xiàn)場儀表和安裝在操作

室的點火控制柜組成,該裝置包括自動引火部分和自動點火部分。

1.1 自動引火系統(tǒng) 自動引火部分的引火器全部用耐腐蝕金屬材料鑄造、加工,可長期埋入合成爐爐膛內(nèi),具有耐腐蝕、耐高溫、長壽命的特點。同時,根據(jù)實際工況的特殊性,還具備不積碳和氯化物不吸附的特點,并附帶引火檢測是否成功的功能。引火燃燒器中的點火棒體采用高科技材料的封固技術(shù),不倒流,保證在長期使用中不泄漏。點火棒可以在水中發(fā)火,發(fā)火成功率100%,防止因為冷凝酸吸附而造成再次點火失敗。引火由氫氣和空氣完成,氫氣與空氣自動配比,體現(xiàn)更高的安全性,目前這項技術(shù)屬于國際領(lǐng)先。所有引火用的閥門、控制部件都集成在引火控制系統(tǒng)的柜子內(nèi),不需要在現(xiàn)場配管,只需要引管接入氫氣、空氣和氮氣即可?，F(xiàn)場安裝簡潔、方便、美觀。引火控制集成系統(tǒng)還帶有失電、失氮的保護聯(lián)鎖系統(tǒng),在異常情況下可以自行對柜子的大量貴重控制儀表進行保護,防止氯化氫返流進系統(tǒng)。自動引火部分設(shè)備見表1。

表1 自動引火部分設(shè)備一覽表

1.2 自動點火系統(tǒng) 自動點火系統(tǒng)裝置自帶PLC程序控制系統(tǒng),由專屬的控制程序軟件來完成自動引火與自動點火工作的整個過程,引火與點燃爐膛內(nèi)燈光的小火一次性完成,無需人工值守和干涉。DCS上也可以進行操作點火按鈕,并可監(jiān)控整個點火過程。自動點火裝置還帶有檢測爐壁溫度的功能,可以引入DCS畫面監(jiān)控。自動點火部分設(shè)備見表2。

表2 自動點火部分設(shè)備一覽表

1.3 自動清洗裝置 為自動點火系統(tǒng)配套的自清洗式紫外火焰檢測器除了具備靈敏度可調(diào)節(jié),一體化式特點外,還具備自動除污除垢功能,可以克服爐膛由于水汽、過氯、嚴重過氫等工況下造成玻璃視鏡結(jié)垢與污染而無法獲得檢測信號的問題,確保惡劣環(huán)境工況下的安全、可靠在線檢測,使得整個自動點火系統(tǒng)更加可靠和安全。

1.4 自動聯(lián)鎖保護系統(tǒng) 自動連鎖保護系統(tǒng)設(shè)有:氫氣壓力低、氯氣壓力低、冷卻水流量低、汽包壓力、汽包液位、氫氣流量與氯氣流量比值、火焰在線監(jiān)測、防爆膜在線監(jiān)測、VCM合成系統(tǒng)緊急停車等9個連鎖保護,當任何一個聯(lián)鎖條件滿足時,系統(tǒng)立即自動執(zhí)行停車保護程序,并進行自動充氮保護,同時還設(shè)置了DCS及現(xiàn)場緊急停車按扭,以備特殊情況下使用,確保裝置的安全。

2 鹽酸合成爐自動點火注意事項

鹽酸合成爐點火之前必須充分充氮氣抽負壓,對系統(tǒng)內(nèi)的剩余氣體含氫量進行分析,達到開爐規(guī)定,含氫量要求一般≤0.5%。氫氣的純度必須嚴格控制在≥98%,合成爐嚴禁超溫超壓操作,因某種原因造成系統(tǒng)壓力急劇下降時,必須立刻緊急停車處理。

3 結(jié)語

采用自動點火系統(tǒng)的鹽酸爐,只要自動點火程序和連鎖控制方案設(shè)計合理、自控設(shè)備穩(wěn)定可靠,操作人員只要按下啟動點火按鈕鍵,系統(tǒng)就能自動檢測和完成整個點火過程,具有自動化程度高、可無人值守、一鍵啟動、簡單便捷等優(yōu)點,

從根本上克服手動點火的弱點,實現(xiàn)鹽酸爐的簡便操作和安全運行。