气体液化装置自动变工况模式的研究与创新

刘 晓 王世峰

安阳钢铁集团公司制氧厂 河南 安阳 455000

4#23500制氧机液化装置于2020年6月投产，为制氧厂液体产品的生产保供、液体产品销售创效提供了坚强的设备支撑。由于公司生产用气不均衡，根据液化装置的设备性能，经常需要在生产液氧、液氮两个工况间进行切换，操作人员需频繁操作设备。另外，设备刚刚投产，操作人员对设备的熟知、操作方法等掌握程度不一样，曾经出现过变工况操作时间太长，引起氧气、氮气的放散，造成浪费，甚至可能操作过程中引起参数越限导致安全阀起跳、液化装置停车事故发生，影响整个液体生产的安全性和连续性。

一、现状分析

1、液氧、液氮生产模式需经常切换，尤其中夜班，有时一个班切换工况达5次以上，增加了职工的劳动强度。

2、操作员变工况操作时时间较长，引起氧、氮的放散，造成浪费。

3、手动操作不当可能造成参数越限，联锁液化装置停车。

二、实施过程

工艺过程如图1所示:

图1 液化装置工艺流程图

1、生产车间梳理实际变工况的具体操作流程。由操作人员根据变工况的操作顺序及相关参数的关联性，手操阀门的操作经验值等，编写出工况转换之间的操作步骤。

2、工艺、仪控专业一起讨论变工况过程中需监测的安全参数点并确定方案的可行性。

3、仪控专业按方案离线编写变工况程序并模拟试验。

液氧转液氮工况

条件:液化装置运行正常，自动转工况投入及转液氮软按钮都满足条件。

步骤:①V4003以每秒0.065%速率关闭，大概10分钟关闭；同时V4004阀门液位控制投自动。

②检测TI4109大于7℃，V4006以每秒0.09%的速率关闭到2%，中间如果TI4109小于2℃，则停止关闭V4006，等待温度上升。

③V4006关闭到2%后，PIC4110置手动全关。

④V4006关到2%及V4003关闭到0%，自动转工况完成。

液氮转液氧工况

条件:液化装置运行正常，自动转工况投入及转液氧软按钮都满足条件。

步骤:①V4003以每秒0.03%速率打开，大概20分钟开到40%；同时检测TI4109如果低于7℃，停止开V4003.

②开V4003的同时V4110置手动开2%，等待压力PI4110于设定值差值小于0.2mpa时投自动

③检测TI4005温度小于―150℃，V4006以每秒0.06%的速率开，如果FI4110〈FI4109，则一直开V4006，直到TI4005〈―180℃并且FI3000时停止开V4006，V4006最大开到60%。

④V4006开度到55%及V4003开度到39%，自动转工况完成。

4、变换工况投入试运行，自动转换约12分钟，比人员操作节省时间，转换过程只需点击几个按钮，避免误操作事故发生。

5、根据工艺要求，继续修改、完善自动变工况调节程序，如:设计氮气量最小负荷，氧气阀门开启速度及等待条件等并正式投入运行。具体逻辑如下图所示:

图2 自动变工况逻辑

三、取得效果

液化装置变工况模式的研究与创新完全依靠本厂内部的技术力量，经过从最初的设计预案到反复的斟酌、调试，再经过多次实验，不断满足工艺操作的要求，最终确定了最佳改造方案。设计方案在不增加任何投入的情况下，通过DCS组态对相关阀门调节过程进行精确调控，实现了液化装置氮氧切换过程的自动转换。

液化装置自动变工况程序投用后，取得了一定的效益具体体现在以下几个方面。

1、液化装置每小时液化液氧约4.3方，每次切换时间延长15分钟，每次少液化液氧1方，每天按切换1次计算，液氧价格按每吨700元算，一月可多创效1/1.14*700*30＝18421元。

2、每次切换时间延长15分钟，高压氧气的放散一种浪费，按照液化装置的生产能力，如只按压氧单耗0.2KW/m3算，2650*0.2*15/60*30＝3975元，每月可节省电耗3975元。

3、可有效减轻职工劳动强度，避免误操作引起的液化装置连锁停车事故，提高了设备生产的安全性、连续性和智能化水平，间接经济效益显著。