液氯贮槽联锁控制的实现
2022-11-04黄润滋
黄润滋
(广西柳化氯碱有限公司，广西 柳州 545600)
液氯贮槽为重大危险源，每个槽能贮存几十吨液氯，若使用、管理不当会造成泄漏或爆炸，将给人身安全和环境带来巨大危害。在生产中，要高度重视液氯贮槽。只有确保液氯的安全，企业才能正常运行。实现液氯系统的联锁，能有效预防液氯事故的发生；液氯发生泄漏后，通过自动控制采取的补救措施把危害降到最低。
1 氯气泄漏处理方法
当发生氯气泄漏时，可通过以下措施进行处理。
(1)通风：在液氯贮槽发生少量泄漏时，可以通过关闭向内抽风风机，启动向外通风风机，降低氯气在空气中的浓度，从而避免高浓度带来的危害。
(2)关闭总阀门：关闭贮槽进出口阀门，防止更多液氯泄漏。
(3)声光报警：通过报警器发出的声音和闪光警示危险，提示有氯气泄漏，尽快撤离/请勿靠近。
2 实现联锁控制的整体设计方案
在考虑以下因素的情况下，采用了ECS-300 DCS来实现联锁控制。①尽可能减少成本。在原有的DCS基础上增加探头和程序，材料少、成本低。②便于监控。采集的信号均显示，随时可以了解贮槽情况。③安全稳定。经过紧密联锁形成自动控制，防护补救措施全、反应速度快。④使用方便。随时可以按工艺要求选择投入/解除联锁，便于检修等工作。
ECS-300 DCS是中控WebField系列控制系统之一，能实现整个装置的常规模拟仪表控制系统和计算机集中控制系统，在ECS-300系统中,根据控制I/O点数来确定控制机柜、卡件、机笼、交换机、电源继电器、网络交换机等，表1为总体I/O信息,位号总计128。
表1 总体I/O信息
2.1 氯气泄漏时采取的联锁控制原理和方法步骤
在每个液氯贮槽外围安装多台氯气浓度检测仪，并设定氯气在空气中体积分数≥3×10-6时超标报警。
当检测到氯气在空气中的浓度达到报警值时触发联锁，然后采取相应的应急措施(关系联锁如图1所示)；只要达到触发条件，则发生以下联锁：①停止向内抽风，②有毒气体报警仪报警，③启动事故风机，④打开喷淋阀，⑤关闭氯气液化机组，⑥关闭贮槽输出阀门及进口总阀，⑦电铃响。
图1 联锁逻辑关系简图
只要触动联锁，就会对整个运行装置的影响非常大，首先会跳停液氯贮槽整个系统的运行，而且会大量喷水。因此，对触发联锁的采集信号尤为重要，既要确保能在发生事故及时触发联锁采取措施消灭隐患，又要确保不会误报而引起系统跳停。为了确保联锁采集信号的准确度，采用2台或3台氯气浓度检测仪为一组。液氯贮槽为重大危险源，以2台为一组。如果只有1台检测仪报警，很有可能是误报；2台相邻检测仪同时报警，要经过确认是否达到触发联锁的程度，即确认是否为重大危险源。如果是液氯贮槽就触发联锁跳停；如果在液化机组或充装平台，则3台相邻的检测仪同时报警，才触发联锁跳停。信号采集关系如下。①当单独的某一台检测仪检测到氯气浓度超标时，仅报警，不作任何处理。②当相邻2台检测仪同时报警，根据安全级别触发联锁。例如，当检测仪1与检测仪2(见图2)同时报警时，则满足条件A(1∩2=A)，由于该处为重大危险源投入了联锁，即触发联锁跳停；消除隐患后，手动确定停风机。③当相邻3台检测仪发生超标报警时，直接触发系统联锁。例如，当检测仪1、2、3同时报警时，满足条件F(1∩2∩3=F)即可触发联锁跳停。
图2 联锁控制介面图
以上方案可以避免某台检测仪出现问题误报或氯气少量泄漏而触发联锁对正常的系统带来跳停损失，也达到了真正发生氯气泄漏事故时能够快速准确地触发联锁。
2.2 液氯贮槽液位过高或过低时的联锁保护
2.2.1 贮槽液位过高联锁
如果液氯贮槽已满，但是还继续从液化器输送液氯，有可能因压力过高而导致贮槽发生爆炸，后果不堪设想。因此，在系统中增加联锁控制。
最简单直接的办法就是贮槽快满的时候关闭进料阀。设计方案中，设定满量程的80%时高报，90%时高高报。高报时，仅提醒，不动作；当达到高高报时，系统触发联锁，关闭全部输送阀门，保证贮槽安全。
2.2.2 贮槽液位过低联锁
当贮槽液位过低时，如果不采取任何措施可能会发生液氯倒流，影响系统正常运行。设定方案为当液位低于10%触动联锁，关闭对应贮槽的阀门。
2.3 DCS联锁程序的实现
为满足维护等要求，在各个联锁环节都设定好联锁/切除按钮。
整个组态编程包括两部分。①有毒气体报警仪的联锁控制;②液位联锁控制(液化机组全停,液氯HV-5505总阀关,各个液氯贮槽出口阀门部分关或全关,急停、复位)。部分DCS联锁控制组态如图3所示。
图3 部分DCS联锁控制组态图
3 应用效果
柳化氯碱液氯工序自2019年12月投入联锁控制系统以来，液位控制稳定，装置安全运行。2020年1月6日，枊化氯碱大修期间，设备检修人员对液氯贮槽C的出料阀进行更换，因少部分液氯残留在管道表面，导致微量氯气外泄而触发了联锁。此次事故证明该联锁控制的设置是成功的。
