CN103420339A

CN103420339A - 氯化氢合成炉的负压及正压自动点火方法

Info

Publication number: CN103420339A
Application number: CN2013103408130A
Authority: CN
Inventors: 崔慕寅; 李希白
Original assignee: SHANGHAI TIANSAN AUTOMATIC CONTROL Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI TIANSAN AUTOMATIC CONTROL Co Ltd
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-08-06
Also published as: CN103420339B

Abstract

本发明涉及一种氯化氢合成炉的负压自动点火方法，其特征在于，包括以下步骤：计算机调用氮气吹扫程序：开启氮气吹扫，采集氮气压力数据达设定值，启动计时器计时，至设定时间；计算机调用氮气吹扫停止程序：关闭氮气吹扫；延时一定时间；计算机调用空气控制程序：开启空气阀门，向炉内注入空气；计算机调用点火枪程序：点火枪引火，采集点火枪火焰探测的温度数据和紫外线数据，所述温度数据和/或紫外线数据达到设定值时；计算机调用中心火控制程序：开启中心小火氢气阀和中心小火氯气阀，向炉内按比例通入定量的氢气和氯气；延时一定时间，开启中心火氢气阀和中心火氯气阀，继续向炉内按比例通入定量的氢气和氯气。

Description

氯化氢合成炉的负压及正压自动点火方法

技术领域

本发明涉及一种氯化氢合成炉的负压及正压自动点火方法，属于化工生产自动化控制技术领域。

背景技术

氯化氢合成炉是化工生产中一个特定的对象，从启动点火到投入流程控制需要有一个渐进的过程，对象工况极其复杂，状态测量困难，控制辨识模糊。所以氯化氢合成炉自动点火技术是综合了流程，测量技术，计算机数据采集计算等手段的综合技术。

氯化氢合成炉的自动化控制一直来都是这个领域的空白，如何实现通过一键式启动后，从点火到正常流程自动化控制，是本领域的未能解决的难题。现有的氯化氢合成炉，合成炉点火及生产完全是依靠人工完成的，很多特定的危险因子全暴露在人的面前。它的操作室也是在危险的场合。而且，这种点火方式需要人工全程参与，从开启氮气吹扫，到点火枪点火，再到开启中心炉火，完全依靠手动操作，因此比较耗费人力，而且安全系数低。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是:现有的氯化氢合成炉的点火方式依靠人工全程参与，完全依靠手动操作，比较耗费人力，而且安全系数较低。

本发明采取以下技术方案：

一种氯化氢合成炉的负压自动点火方法，其特征在于，计算机调用氮气吹扫程序：开启氮气吹扫，采集氮气压力数据达设定值，启动计时器计时，至设定时间；计算机调用氮气吹扫停止程序：关闭氮气吹扫；延时一定时间；计算机调用空气控制程序：开启空气阀门，向炉内注入空气；计算机调用点火枪程序：点火枪引火，采集点火枪火焰探测的温度数据和紫外线数据，所述温度数据和/或紫外线数据达到设定值时；计算机调用中心火控制程序：氢气控制器开启中心小火氢气阀，氯气控制器开启中心小火氯气阀，向炉内按比例通入定量的氢气和氯气；延时一定时间，氢气控制器开启中心火氢气阀氯气控制器开启中心火氯气阀，继续向炉内按比例通入定量的氢气和氯气。

进一步的，采用电子流量计测量向炉内按比例定量通入的氢气和氯气的体积，计算机采集流量信号。

进一步的，所述中心点火小阀所在管路还与限流孔板串联连接，用于对氢气或氯气进行限流。

一种氯化氢合成炉的正压自动点火方法，包括以下步骤：计算机调用氮气吹扫程序：开启氮气吹扫，采集氮气压力数据达设定值，启动计时器计时，至设定时间；计算机调用氮气吹扫停止程序：关闭氮气吹扫；延时一定时间；计算机调用空气控制程序：助燃空气流控制器向氯化氢合成炉输入定量的助燃空气；计算机调用点火枪程序：点火枪引火，采集点火枪火焰探测的温度数据和紫外线数据，所述温度数据和/或紫外线数据达到设定值时；计算机调用中心火控制程序：氢气控制器开启中心小火氢气阀，氯气控制器开启中心小火氯气阀，向炉内按比例通入定量的氢气和氯气；延时一定时间，氢气控制器开启中心火氢气阀，氯气控制器开启中心火氯气阀，继续向炉内按比例通入定量的氢气和氯气，同时，计算机调用空气控制程序：在助燃空气控制器的设定值减少时，氯气控制器的设定值成比例增加。

本发明的特点在于：通过计算机程序，实现了氯化氢合成炉的正压点火和负压点火的智能化，从氮气吹扫到空气注入，再到点火枪引火，最后到合成炉点火一气呵成，确保了操控的安全，同时充分考虑到工艺流程的安全。

本发明的有益效果在于：

1）节省了人力，提高了自动化程度。

2）使得远程操控得以实现，提高了安全系数。

3）氯气、氢气主管进气控制加量在点火时进行了非常紧密的配合。

附图说明

图1是氯化氢合成炉的自动点火的控制流程的框图。

图2是氯化氢合成炉的负压自动点火的工艺流程图。

图3是图2中氢气供应通道上的中心点火小阀与中心点火阀FCV001进行并联连接的示意图。点火初时，中心点火阀FCV0001关闭，中心点火小阀开启，限制氢气流量。

图4是图2中氯气供应通道上的中心点火小阀与中心点火阀FCV0002进行并联连接的示意图。点火初时，中心点火阀FCV0002关闭，中心点火小阀开启，限制氯气流量。

图5是图2中点火枪与氯化氢合成炉连接部分的示意图。

图6是氯化氢合成炉的正压自动点火的工艺流程图。

图7是图6中M处的放大示意图，其中FFIC0405、HIC0005是助燃空气流控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

为了把工艺参数进行量化，在氢气和氯气管路上安装了氢气与氯气的流量计，可以很直观的加以控制，把原来人工控制阀改成自动调节阀，可通过操作屏幕来完成操作；在观火口我们装上了视频监测装置；把原来在操作通过操作工完成的工作全部移到操作室以外，是远程控制得以实现，解决了操作室的防爆要求。在合成炉安全保护上，安装了各种检测设备，包括火焰检测器、流量计等、设置了更多的安全保护指令，工况偏离正常值，就会报警或者紧急停车。在人工点火后，主管进气控制加量必须在点火时非常紧密的配合。

实施例（一）：

参见图1-图5，负压点火是在长期人工点火过程中一种通常的操作方法，本发明需要完全把这个过程程序化，在按下启动钮后，主管氢气氯气的安全阀自动打开，氮气阀自动打开，合成炉就自动冲氮，在合成炉冲完氮气后，合成炉的炉门就自动打开，同时排空处打开风机或水力泵进行抽吸，由于合成炉炉门开着，空气就从炉门进入，在合成炉内建立一个空气场，也就是氢气燃烧时的氧化剂，这个氧化剂是充分并过量的，保持空气流通一定时间，确保合成炉内空气场已充分。点火枪启动，点火枪有其自身的控制与保护程序，并且与主程序关联，点火时一旦发生联锁条件，则整体调用联锁程序，使过程安全停止。所以在点火装置已被点燃后主管路的氢气就可加入，在主管路的旁通管上我们安装了氢气和氯气的中心点火小阀和限流孔板加入的量控制在合成炉保持最小的生产能力，氢气在空气中燃烧，在测量主管路氢气已燃烧，在较短的时间内加入氯气，氯气的量是氢气量（体积）的0.9倍的比例。氯气燃烧时的氧化性更强，在过量的氧化剂状态下，氯气并不会泄出。在建立了主管路火焰下，在人机界面上键入班产量，计算机算出一个氢气的控制值给控制器，氯气按比例控制量。量的提升自动按阶梯模式进行，整个过程在程序的控制下处理完成直至风机的停止与炉门的关闭。实现了氯化氢合成炉的自动点火。

硬件上的特点在于：

首先，点火枪前端设置测温探针，用于检测点火枪电弧点火后引火的温度，同时炉内还设有紫外线探测器，用于探测火焰点燃后产生的紫外线，并将温度数据和紫外线数据反馈给控制系统，及计算机，从而完成后续程序的启动；

第二，改变原有仅采用调节阀门开度的方式，在氢气和氯气供给管道上设置了流量计，从而精确的测量通入的氢气和氯气的量及其相对配比，并通过计算机程序来进行控制；

第三，在氢气和氯气供给通道上分别并联设置限流旁路，并在限流旁路内设置中心点火小阀和限流孔板，用于初始气体供给时进行精确的流量控制。

实施例（二）：

参见图1、6、7，合成炉完全在密闭的工况下完成点火与提量，整个过程是不断的判断与步进，在确保安全与稳定的前提下，实现合成炉的一键点火模式，任何判断与实际不符，即实现安全保护程序。

一旦自动点火系统建立起引燃火焰，那么主氢气就可以和主助燃空气混合，以建立主燃烧火焰。在开机时，进入系统的助燃空气流量和合成单元最低产能下所需氯气进气流量一致，因此，在完成氮气吹扫后，助燃空气流控制器FFIC-0405/HIC-0004向系统输入200Nm3/h的助燃空气。

而氢气的量应符合合成单元最低产能下所需氢气进气流量一致

WH2=F0H2·2.0/cH2·100

=XH2·W0HCl·1000/24/70.9·(1+2·70.9/32.0·cO2/cCl2)·2.0/cH2·100

WH2=氢气需求，单位为kg/h

F0H2=纯氢气需求量，单位为kmol/h

XH2=实际和化学计算的氢气需求量比率

W0HCl=纯氯化氢气体的流量按t/d计

cCl2=氯气进气中含氯量，单位为wt.%

cO2=氯气进气中的含氧量，单位为wt.%

cH2=氢气进气中的含氢量，单位为wt.%

但是在最初的开车中合成单元最低产能下所需氢气进气流量并不能可靠的测定，特别是高产能合成装置，在方案中采用控制阀开度的方式来实现量的控制。

Qn=kv*380*SQRT{rn(273+t)/△P（p1+p2）}

Qn:体积流量(Nm^3/h)

kv：流量系数

rn：气体密度(kg/Nm^3)

△P：阀前后压差

P1：阀前压力

P2：阀后压力

在一定的流量与阀前后压差△P下，技术出kv值，并与额定流量系数之比得到相对流量，从而得到阀的相对开度，流量是程序控制时给出，△P是压力测量值。

助燃空气与氯气的控制：助燃空气流控制器FFIC-0405/HIC-0005向系统输入200Nm3/h的助燃空气。助燃空气流量的测量能够很好的完成，无需考虑测量的问题，而空气的量作为控制氯气的量的一个比值的量，合成单元首先用空气和氢气的明火燃烧开端，然后燃烧用空气会逐渐被氯气所代替。根据2个氯分子对应1个氧分子的化学计算，在助燃空气控制器的设定值减少时，氯气控制器的设定值成比例增加。该比率为重新计算过的实际空气燃烧对氯气流量比率，也考虑到氯气进气里面的含氧量，并确保助燃空气和氯气燃烧过程在切换的时候也留有所需的过剩氢气。在燃烧的空气流减少的时候，氯气便代替了氧气在空气中作为主氧化剂的作用。在氯气量控制中采用控制阀开度的方式来实现量的控制。

Qn=kv*380*SQRT{rn(273+t)/△P（p1+p2）}

Qn:体积流量(Nm^3/h)

kv：流量系数

rn：气体密度(kg/Nm^3)

△P：阀前后压差

P1：阀前压力

P2：阀后压力

在一定的流量与阀前后压差△P下，技术出kv值，并与额定流量系数之比得到相对流量，从而得到阀的相对开度，氯气流量的多少是空气量减少后根据比率关系技术后程序给出，△P是压力测量值。

氯气流量的控制：

WCl2=WH2·cH2/cCl2·32.0/2.0/XH2/(1+2·70.9/32.0·cO2/cCl2)

WCl2=氯气进气的流量，单位为kg/h

WH2=氢气进气的流量，单位为kg/h

XH2=实际和化学计算纯氢气所需量的比率

cCl2=氯气进气的氯含量，单位为wt.%

cO2=氯气进气的氧含量，单位为wt.%

cH2=氢气进气里的氢含量，单位为wt.%

稳定氢气消耗的氯气和空气的比率：

WCl2/FAir=2·21/22.4/(cCl2/70.9+2·cO2/32.0)

WCl2=初始进气氯气的流量，单位为kg/h

FAir=初始空气流量，单位为Nm3/h

cCl2=氯气进气的氯含量，单位为wt.%

在助燃空气流量降到0，助燃空气阀门锁定为关闭状态时，开机点火即完成。

Claims

1.一种氯化氢合成炉的负压自动点火方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算机调用氮气吹扫程序：开启氮气吹扫，采集氮气压力数据达设定值，启动计时器计时，至设定时间；

计算机调用氮气吹扫停止程序：关闭氮气吹扫；

延时一定时间；

计算机调用空气控制程序：开启空气阀门，向炉内注入空气；

计算机调用点火枪程序：点火枪引火，采集点火枪火焰探测的温度数据和紫外线数据，所述温度数据和/或紫外线数据达到设定值时；

计算机调用中心火控制程序：氢气控制器开启中心小火氢气阀，氯气控制器开启中心小火氯气阀，向炉内按比例通入定量的氢气和氯气；延时一定时间，氢气控制器开启中心火氢气阀氯气控制器开启中心火氯气阀，继续向炉内按比例通入定量的氢气和氯气。

2.如权利要求1所述的负压自动点火方法，其特征在于：采用电子流量计测量向炉内按比例定量通入的氢气和氯气的体积，计算机采集流量信号。

3.如权利要求1所述的负压自动点火方法，其特征在于：所述中心点火小阀所在管路还与限流孔板串联连接，用于对氢气或氯气进行限流。

4.一种氯化氢合成炉的正压自动点火方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算机调用氮气吹扫停止程序：关闭氮气吹扫；

延时一定时间；

计算机调用空气控制程序：助燃空气流控制器向氯化氢合成炉输入定量的助燃空气；

计算机调用中心火控制程序：氢气控制器开启中心小火氢气阀，氯气控制器开启中心小火氯气阀，向炉内按比例通入定量的氢气和氯气；延时一定时间，氢气控制器开启中心火氢气阀，氯气控制器开启中心火氯气阀，继续向炉内按比例通入定量的氢气和氯气，同时，计算机调用空气控制程序：在助燃空气控制器的设定值减少时，氯气控制器的设定值成比例增加。

5.如权利要求4所述的压自动点火方法，其特征在于：采用电子流量计测量向炉内按比例定量通入的氢气和氯气的体积，计算机采集流量信号。