【doc】火焰检测器在4万t／a硫磺回收装置的应用

【doc】火焰检测器在4万t／a硫磺回收装置的应用 火焰检测器在4万t,a硫磺回收装置的应 用 火焙检测器在4万t/a硫磺回收装置的应用——刘海云——49 火焰检测器在4万t/a硫磺回收装置的应用 金陵石化建安公司仪表车间刘海云 摘要:舟绍了火焰检测器在4万,/a硫磺回收装置的应用.包括火焰检 测器的工作原理,工作过程以及 在安装调试过程中所存在的问题及解决. 主题词:火焰检测器系统光谱燃烧器继电器联锁 1前言 金陵石化炼油厂4万t/a硫磺回收装置采用 的是意大利KTI公司技术.它包括硫回收与尾气 处理两个单元,将炼厂装置所产生的酸性气 (s)在cIAus(克劳斯)部分的反应炉B101(酸 性气燃烧炉)中部分燃烧.再经过两个常规的 cIAus催化反应器.处理后的尾气被送入RAR (还原,吸收,循环)部分.经RAR还原,吸收后的 净化尾气.进入13201尾气焚烧炉,把所有的硫化 物转变成SO2,经烟囱排人大气,并且排放达到国 家环保标准.酸性气燃烧炉,尾气焚烧炉是该装 置中的两个主要设备,它们的运行状态是整个工 艺生产过程的关键,而火焰检测器在这两个燃烧 炉中起着监控火焰,安全保护的作用.反应炉,焚 烧炉中各有两套火焰检测器:它们分别为BE一 10O1,BE一1002,BE一2001,BE一2002. 2火焰检测器的工作原理 火焰检测器包括火焰观察头和火焰信号放大 器. IRIS500IRX2型双色火焰观察头(见图1 下部)在红外火焰检测方面使用了一种新的概念, 使用一种固态的红外”双色”检测器,井且和能够 利用火焰的高频闪烁特性的电子电路配合使用. 这种”双色”检测器由一个独特的能够”透视”的硅 质光电体前部元件和一个硫化铅光导体后部元件 构成,该硅元件覆盖的光谱范围为350,llOOum. 而硫化铅探测器覆盖的范围则从硅元件衰减的 110Onm起.直至300Onmo两个探1蜊器的信号放 大后进行迭加或混合,产生一个很宽的光谱范围, 能够将整个视力范围覆盖到更长的红外波长中, 能探测光谱波长为340,3000rim高频红外闪烁, 光学元件为红外镜头.透光度为209,3600nm. 观察头通过短管,球阀,旋转接头,法兰等与燃烧 炉的设备口相连,观察头上吹扫气源压力应大于 将观察头和燃烧室隔开所需要的密封压力.观察 头与火焰信号放大器相连接的电缆是5× 1.5ram~全屏蔽电缆,由于光闸驱动电路对电缆的 回路阻抗要求不得大于10fl,因此连接电缆的长 度不能太长.该火焰检测器具有100%故障安全 功能和自检测功能.自检测元件通过电子开关检 测.时同为每1S捡测200ms. IRISSO0MAD火焰信号放大器(见罔1)由 母板,模拟板,数字板组成,数字板能够精确测定 被监测的燃烧器以及相邻燃烧器或者对面燃烧器 的闪烁率,火焰信号可以是模拟板上的O,25mA 的电流信号(正常指示为20mA左右),也可以是 数字板上,液晶显示器的4位数字信号.观察头的 最终设定可以通过陵用模拟板上的火焰电流表J 来确定.该模拟板是主要的信号处理器,它具有 2个灵敏度电位计I,M,分别用于燃烧器的点火 和熄火继电器RM的触发.在模拟板上得到的 读数将有助于将观察头安装在最佳的视角位置 上.因为利用读数.对于一个一定的火焰.就能够 确定高强度闪烁区和最大亮度区.数字读出部分 包括一个4位数字液晶显示器和2个4位设定值 一 50一南炼科技第8卷2001年第5l朋 开关.其中一个用于点火阚值设定;另一个用于熄 火阈值设定.每当光闸打开.这种处理器就会对 从观察头发出来的脉冲进行计数,在A上显示数 值.如果数字等于或者大于B所选择的设定值. 处理器就会将数字输出继电器RD接通;如果数 字等于或者小于c所选择的设定值,处理器就会 将数字输出继电器RD切断.测试时使用数字板 的好处是:4位数字是一个绝对的指示值,它以一 个数字而不是模拟表的读数来表达--一个已知的火 焰信号,并且能够给出具有重复性的,连续的精确 数值.数字显示能够精确定义被监测的燃烧器 及相邻或者对面燃烧器的火焰闪烁率.对于瓦斯 燃料气火焰检测器的指示为1800,2300,硫化氢 不完全燃烧的火焰指示为500,1000. A一4惶雌品显幕嚣(0—9999)指示火焰信号强I蔓;B,c一4位设定疽开关(0—9999),当A的指示大于或苷于B的墁定值(工厂瞳定值为) ,继电器RD得电;当A的指示小于或等于C的设定直(工厂设定疽为lo).继电器RD鬼电E,K一挂发廷迟开关(1,6){L,M一是敬度电位计 {(),P,F一蛙电器RF,RM,RD的状态指示灯;J一火焰强度信号指示丧 f0,25mA):SW—ItS/230VAC电源选择切换开关; 皂谭变压器;Fl,F2,F’3,F4一保险墼)SI一电源插人115/230VAC(端子1.2)靶一备甩电耀插人24vD【:(端子3,4);TI一外接电流表(蛸子 8,9);RD一数字扳火焰继电器;RF一模捌扳故障安全继电器)RM一擞担板业熵继电器;UI—RD继电器的常闭触点(端子l3, l4)为散宇板的接点;U2一RD+RM+RF兰十继电器接点申接的常开齄点(槽子11.20)为安全接点;U3一RF继电器的常开牲点(端于 l5.16)为故障接点 圉1火焰检测器结构示意圉 火焰检测器在4万t/a硫磺回收装置的应用——刘海云 3火焰捡测器的工作过程 下面分别介绍它们在反应炉,焚烧炉中所起 的主要作用和工作过程. 在反应炉中火焰检测器的主要作用是监控主 燃烧器的火焰并参与联锁.反应炉中还有一套自 动点火系统,当需要点火烘炉开工时,首先利用自 动点火系统点燃引火烧嘴,然后再按现场主燃烧 器燃料气使用按钮.此时火焰检测器BE一1001, BE一1002通电,燃料气切断阀XV一1009,XV一 1011和燃烧空气切断阀xv一1002打开,燃料气 放空切断阀XV一1010关闭.燃料气和燃烧空气 进入反应炉中,如果主燃烧器点着火,火焰检测器 就会有指示,并且接点U2(已监测到火焰)闭合, 信号输出给DCS系统,Dcs系统根据逻辑关系将 这些阀的状态保持住,主燃烧器点火成功.点火 时间为60s,如果在60s之内主燃烧器没点着火. 火焰检测器就没有指示(或指示很小低于设定 值),则接点U2始终断开,联锁动作将XV一 1009,XV一1011,XV一1002关闭,XV一1010打 开,主燃烧器点火失败.待查明原因后重新再点. 正常生产时如果由于某种原因主燃烧器熄火,两 个火焰检测器都检测不到火焰,BE一1001,BE一 1002的U2触点一起断开,联锁动作引起反应炉 停车,起着安全保护作用. 在焚烧炉中.火焰检测器的作用首先是引火 烧嘴(辅助燃烧器)的自动点火.当点火烘炉开工 时,焚烧炉的燃料气压力,燃烧室温度,过热低压 蒸汽温度等条件满足后.按现场盘复位按钮就可 以进行系统联锁链I一6复位,然后按现场盘开始 吹扫按钮吹扫5mln,吹扫完成后再按现场盘辅助 燃烧器点火按钮.此时火焰检测器BE一2001,BE 一 2002通电.延迟5s后打开点火燃料气切断阀 XV一2008,同时点火变压器通电10s进行点火. 若引火烧嘴火点着.火焰检测器就会有指示并且 接点U2闭合信号输出给I)I系统,DCS系统根 据逻辑关系保持XV一2008的状态点火成功.若 10s后没有点着监测不到火焰,则接点U2始终断 开,DCS系统根据逻辑关系同时关闭火焰检测器 的电源和燃料气切断阀,点火失败,待查明原因后 重复以上步骤.引火烧嘴火点着后.按现场盘燃 料气使用按钮,允许打开主燃料气切断阀XV一 2005,XV一2007,关闭燃料气放空切断阀XV一 2006,主燃烧器点着火.此时火焰检测器的作用 是监控火焰并参与联锁.如果由于某种原因火焰 熄灭检测不到火焰,则火焰检测器BE一2001,BE一 2002的接点U2要一起断开,才能引起焚烧炉停车 4火焰检测系统安装调试中存在的问题 (1)火焰检测器的安装是通过一个l的球阀 和旋转接头与设备法兰相连,可以在一定的角度 内调整观察头的视角.在点着火后,要适当地调 整视角.使观察头能够观察到最大亮度区和最大 闪烁区.在观察头的头部有一吹扫口接净化风向 内吹风,并且观察头撮好能够向下颇斜,这样能保 持观察口的通畅.以免燃烧室内的炭灰等物质进 入观察I:1影响检测质量.吹扫风的压力应高于燃 烧室内的压力.炉内的介质就不会倒流到观察订. 起着隔绝保护作用. (2)在反应炉点火过程中.先要用自动点火系 统点着引火烧嘴,再按燃料气使用按钮点燃主燃 烧器.此时两个火焰检}剜器通电,主燃料气切断阅 和燃烧空气切断阀打开,刚开始由于反应炉的引 火烧嘴的安装位置离火焰检{嘲器BE一1002较 远,没有火焰指示,但与BE一1001的位段相邻, BE一1001马上就能检测到引火烧嘴的火焰而不 是主燃烧器的火焰,引火烧嘴的火焰较小而且飘 忽.所以它检测到的火焰数字指示A指示小且不 稳定(0--400),继电器RD的触点时合时断.引起 联锁动作关闭主燃料气切断阀和燃烧空气切断 阀,使得主燃烧器的点火成功率不高,因此对于 BE一1001的数字板上的点火闽值B要适当调 整.原来B的设定值为100.现改为1000.这样即 使火焰检测器BE一1001检测到引火烧嘴的火 焰.但A的指示仍然小于B的设定值,它的数字 继电器RD也不会被触发,等到主燃烧器点燃,两 台火焰检测器能几乎同时测到火焰且A的指示 稳定且大于B的设定值(A的指示为1800-2300), 数字板继电器RD接通,程序能正常进行下去. (3)焚烧炉正常开工过程中,引火烧嘴(辅助 燃烧器)的火要一直点着起着长明灯的作用.如果 主燃烧器由于某些原因熄火.但引火烧嘴的火焰 没有熄,由于火焰检测器BE一2001的安装位置 一 52一甫炼科技第8卷2001年第5媚 与之相邻,还能检测到引火烧嘴的火焰.虽然数字 指示A变小但仍大于熄火闻值c的设定值(C的 设定值为10).继电器RD不会失电.U2接仍 然闭合,不能及时引起联锁动作使得焚烧炉停车, 就不能起着安全保护作用. (4)火焰检测器的电流输出为0,25mA.带 负载能力很弱,经过实验得出最大的负载能力仅 为200左右.不能带动现场的数字式指示仪准确 指示,也不能通过摸拟输入安全栅在DCS上指 示,给主控室内的工艺操作人员带来很大的不便, 不利于正常安全生产.因此,我们做了一些改进. 在电流输出端子8,9上接一个2ft锰铜丝绕成的 电阻,0,25mA信号就转换成0,50mV.再用一 个HONEYWEII,STT3000智能温度变速器.将 0--50mV信号转换成标准的4,20mA信号.这 样现场的数字式指示仪,DCs上都有准确的指示 而且精度较高. (5)应当定期对观察头的镜片进行清洗.使用 干净的软布擦拭,建议将软布蘸上某种浓洗涤液 进行擦拭.模拟板,数字板,母扳等电子设备的备 件建议每隔6个月就轮换使用一次保持通电状 态,以尽量减少高温度对电子设备所可能产生的 不良影响,另外设备带电时禁止在母板上插拔数 字板或模拟板. 5结束语 火焰检测器成功地应用于4万t/a硫磺回收 装置的反应炉和焚烧炉中,它具有100%故障安 全功能和自检测功能,能对所有的零部件(从观察 头到输出继电器)进行检测.同时叉不影响火焰检 测器的响应时间,若检测出自身某个元件出现问 题,则其故障继电器RF得电.故障接点U3的闭 合信号就输入到DCS系统中报警,使得操作人员 能及时采取措施从而避免事故的发生,另外.火焰 强度信号也能在DCS上显示,使得操作人员在主 控室就能知道燃烧炉火焰的状况,方便了操作并 且减轻了劳动强度.固此.该火焰检测器肄有很 高的安全性,可靠性,同时也易于仪表维修人员处 理问题. ?国外动态? MTBE装置的发展前景 面对美国环保署(EPA)和州政府禁止甲基叔丁基醚 (MT吐)用作汽油掺和剂的重压.促使美国的MTBE生 产商考虑将其工厂转向烷基化油的生产. 2000年7月.Mitchell能源公司表示正在进行工程方 面的研究.该研究以2000万美元的代价将价值2亿美元 的MTBE生产装置转向烷基化油的生产.以应付MTBE 的禁用. 对UOP公司而盲.转向烷基化油生产的发展趋势是 最好消息.该公司向许多MTBE生产商提供技术.井正 积镀地推进它的IrtAIk闻接烷基化工艺,该工艺可以从不 同轻质烯烃生产高辛烷值车用燃料油. 到目前为止.一套InAlk装置已经投入运行.三套装 置正在基础设计中.四套装置正进入详细设计或在建阶 段. u()P的Ethermax工艺已经成为生产醚类古氧化合 物的领先工艺.据2000年的统计,UOP的Ethermax工 艺在垒球33套醚类装置上使用,同时有9套装置正在i殳 计或建设中. 随着MTBE的禁用.UOP希望用MTBE装置转产的 烷基化油来弥补炼油生产的损失.烷基化油生产以炼油 过程中过剩的低值物料为原料.这些物料如果不烷基化 将给工艺和处理带来严重问题.从汽油生产商角度看. 烷基化油具有理想的特性.具有高辛烷值.且不含昔烃, 硫,烯怪,并具有低的蒸气压性能. 有关专家指出,美国境外采用Ethermax工艺的 MTBE装置投必要转产.因为在世界其它地区MTBE仍 有市场. (情报处陴叫和供稿)