應(yīng)用背景
我公司所用三套多噴嘴對置式新型水煤漿氣化技術(shù)屬于國家“十五”期間“863”課題，由兗礦集團和華東理工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、第一套千噸級氣化裝置。該氣化爐的比氧耗、比煤耗、合成氣有效氣體成分、碳轉(zhuǎn)化率、灰渣可燃物含量均優(yōu)于國外引進的先進技術(shù)。可以說該氣化爐技術(shù)是世界上最先進的氣流床煤氣化技術(shù)之一。
該項目自動控制部分由Honeywell公司的Experion PKS 系統(tǒng)和GE智能平臺的GMR緊急停車系統(tǒng)共同完成，其中GMR系統(tǒng)主要負責(zé)氣化爐的開停車邏輯管理。
從空分工段來的氧氣和氣化高壓煤漿泵送來的濃度63.5％的煤漿在一定的安全聯(lián)鎖條件下（由程序自動控制），通過特制的燒嘴混合后噴入氣化爐內(nèi)，進行迅速的氧化和部分氧化反應(yīng)。正常生產(chǎn)條件下，爐溫1300～1450℃、壓力
2.7ＭＰａ，生成的水煤氣經(jīng)洗滌塔洗滌后送往后續(xù)變換工段，制取合成氣。
氣化主要反應(yīng)機理如下：
氣流床反應(yīng)器中物料停留時間較短（僅數(shù)秒鐘），且氧氣直接參與氧化和部分氧化反應(yīng)。氧煤比是氣流床氣化反應(yīng)中極重要的工藝條件之一，如果控制不好氧煤比就可能發(fā)生爆炸等事故，造成巨大損失，具有化工行業(yè)中高溫，高壓，易燃，易爆，有毒等危害。這里就要求根據(jù)工藝條件如煤漿流量低通過ESD系統(tǒng)緊急停車以保證安全。
解決方案
1 系統(tǒng)構(gòu)架
ESD(氣化爐緊急停車保護)系統(tǒng)使用的是GE 智能平臺公司的90TM－70PLC，本系統(tǒng)采用了三重優(yōu)化方案，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)由四大部分組成：上位機、總線、PLC控制器、輸入/輸出模塊。
主要性能：
結(jié)構(gòu)緊湊單槽的CPU模塊，在CPU模塊中有兩個處理器。分別處理模擬量和高速的開關(guān)量。
CPU具有處理浮點運算的能力。
系統(tǒng)機架采用標(biāo)準(zhǔn)的VME總線結(jié)構(gòu)，可安裝第三方的VME標(biāo)準(zhǔn)模塊。
系統(tǒng)90－70PLC I/O容量最大為開關(guān)量12288點，模擬量8192點。
CPU的內(nèi)存從512K字節(jié)到6M字節(jié)。
具有系統(tǒng)和模塊自診斷功能，極易排除故障。
系列90－70PLC可構(gòu)成ESD的三重優(yōu)化GMR系統(tǒng)配置。
系列90－70PLC具有功能很強的編程及組態(tài)軟件。
2 硬件組成
在硬件方面，模擬量和開關(guān)量輸入都采用三選二表決輸出到CPU中，即一個信號分別進入到三個模塊中。對于開關(guān)量輸出，采用的是H型輸出模式，輸出信號在DO模塊里進行表決。即每一個現(xiàn)場輸出模塊是兩個Genius源輸出模塊和兩個Geniusl漏輸出模塊來表決輸出。
GMR三重優(yōu)化冗余系統(tǒng)最重要的特點是其具有消除任何故障的特有能力。基于三個獨立的PLC和廣泛的診斷系統(tǒng)，GMR三重化冗余系統(tǒng)通過3選2的表決來提供高可靠性和無誤差的操作，以此來保證聯(lián)鎖的實現(xiàn)。
圖二 采用IO類型以及結(jié)構(gòu)
圖三 實時監(jiān)控卡件狀態(tài)以及輸出結(jié)果
3 系統(tǒng)的HMI界面
圖四 系統(tǒng)監(jiān)控畫面
實施結(jié)果
通過GE 智能平臺在多噴嘴對置式新型水煤漿氣化緊急停車系統(tǒng)上成功應(yīng)用，使我公司三套系統(tǒng)安全順利開車，實現(xiàn)了生產(chǎn)安全穩(wěn)定的運行，同時使生產(chǎn)可視可控達到管控一體化。希望GE智能平臺通過其先進的技術(shù)為更多控制行業(yè)提供更安全更強大的成功案例，不斷促進中國過程控制水平的提高。
