CN109603427A - 一种二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统 - Google Patents

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陈永波
徐刚
金峰
江宇屹
王礼龙
张伟
刘忠平
刘明同
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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，二氧化碳捕集系统液氨区域包括塔顶冷凝器及DCS系统，在在塔顶冷凝器氨入口管道上设置液位高高位报警联锁安全仪表；二氧化碳捕集系统液氨区域设置安全仪表控制柜；液位高高位报警联锁安全仪表将液位计信号传输给安全仪表控制柜。采用上述技术方案，新增安全仪表系统，在碳捕集项目的液氨区域中，DCS系统失电或故障的情况下，且在现场设备改造量最小的情况下，可以有效防止液氨泄漏，保证水泥窑烟气CO2捕集纯化项目供电系统的安全性、稳定性及可靠性；同时，最大限度的提高了液氨区域的经济性，改造成本较低，系统运行正常。

Description

一种二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统
技术领域
本发明属于水泥生产中的烟气处理工艺装备的技术领域。更具体地，本发明涉及一种二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统。
背景技术
在水泥行业中积极探索和研究碳捕集技术，在低碳、绿色、环保领域继续引领行业技术进步，走可持续发展之路，减少CO2和其他污染物排放，积极发挥在“蓝天工程”中的作用。通过采用先进适用的工艺技术和核心设备的合理比选，推进CO2减排及利用，减少生产过程的资源和能源消耗，实现节能降耗、资源综合利用和清洁生产，提高能源、资源综合利用水平。
然而，现有技术中的水泥生产的二氧化碳捕集系统液氨区域却存在严重的安全隐患。以液氨区域的塔顶冷凝器E-2303为例，塔顶冷凝器的作用是通过液氨将二氧化碳气体进行降温；正常情况下只有一套DCS系统，通过调节单座调节阀LV-2305的开度来控制液氨进入塔顶冷凝器的液位，最终达到调节出口二氧化碳温度的作用，液位计LICAR-2305测量范围为 0～530mm，正常值为200mm，高位报警值为400mm，系统通过调节阀控制液氨的液位，在高报警时停止液氨的进入，防止液氨泄漏，同时在气动阀管线上增加旁路手动阀，气动阀故障时可通过手动阀控制开度。
但是，现有技术的系统在DCS故障或电源故障时，一旦操作人员未能及时至现场关闭手动阀门，液氨的液位会不断升高，造成液氨泄漏的严重后果。
发明内容
本发明提供一种二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，其目的是有效防止液氨泄漏，保证氨冷冻系统的安全性、稳定性及可靠性。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，所述的二氧化碳捕集系统液氨区域包括塔顶冷凝器及DCS系统；在所述的在塔顶冷凝器氨入口管道上设置液位高高位报警联锁安全仪表；所述的二氧化碳捕集系统液氨区域设置安全仪表控制柜；所述的液位高高位报警联锁安全仪表将液位计信号传输给所述的安全仪表控制柜。
所述的塔顶冷凝器的高位报警值为400mm；所述的安全仪表的高高位报警值为450mm。
所述的液位高高位报警联锁安全仪表设置UPS供电装置。
在调节阀气源管路上设置两台电磁阀。
在气动阀管线上增加旁路手动阀，气动阀故障时可通过手动阀控制开度。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统的控制方法，其技术方案是该控制方法为：
所述的塔顶冷凝器的液位信号通过一入两出隔离器分别传输给DCS系统、液位高高位报警联锁安全仪表；
当所述的DCS系统获得塔顶冷凝器的液位高于高限位值，则发出关闭调节阀的指令，所述的二氧化碳捕集系统系统通过调节阀控制液氨的液位，停止液氨的进入，防止液氨泄漏；
当所述的DCS系统故障或电源故障时，操作人员发现并到现场关闭手动阀门，使塔顶冷凝器液氨的液位会不再升高，防止液氨泄漏；
当DCS系统故障或电源故障时，且操作人员未能及时至现场关闭手动阀门，液氨的液位不断升高，使得当所述的安全仪表系统获得塔顶冷凝器(1)的液位高于高高限位值，则发出两台电磁阀起动的指令，当液位达到高高位时通过安全仪表系统关闭电磁阀电源来切断气源管路，使调节阀自动关闭，停止液氨的进入，防止液氨泄漏。
本发明采用上述技术方案，新增安全仪表系统，在碳捕集项目的液氨区域中，DCS系统失电或故障的情况下，且在现场设备改造量最小的情况下，可以有效防止液氨泄漏，保证水泥窑烟气CO2捕集纯化项目供电系统的安全性、稳定性及可靠性；同时，最大限度的提高了液氨区域的经济性，改造成本较低，系统运行正常。
附图说明
附图所示内容及图中的标记简要说明如下：
图1为现有技术中的冷冻液化系统工艺流程示意图；
图2为本发明的改进结构示意图；
图3为图2中的A处结构的局部放大的示意图；
图4为本发明的增加电磁阀的结构示意图；
图5为图4中A局部放大的结构示意图；
图6为为本发明的调节系统逻辑图。
图中标记为：
1、塔顶冷凝器，2、液位高高位报警联锁安全仪表，3、电磁阀。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图2所示本发明的结构，为一种二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，所述的二氧化碳捕集系统液氨区域包括塔顶冷凝器1及DCS系统。
本发明的技术应用于水泥厂水泥窑烟气CO2捕集纯化项目，在液氨区域新增安全仪表系统的控制方式。新增的安全仪表系统，在原有DCS系统失电或故障的情况下，可以有效防止液氨系统泄露，确保系统安全，并以最小的改动量降低了投资成本，在二氧化碳捕集项目属于首例。
所述的DCS系统，即集散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。集散控制系统简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。
所述的DCS系统采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。
以液氨区域的塔顶冷凝器E-2303为例，塔顶冷凝器的作用是通过液氨将二氧化碳气体进行降温；正常情况下只有一套DCS系统，通过调节单座调节阀LV-2305的开度来控制液氨进入塔顶冷凝器的液位，最终达到调节出口二氧化碳温度的作用，液位计LICAR-2305测量范围为0～530mm，正常值为200mm，高位报警值为400mm，系统通过调节阀控制液氨的液位，在高报警时停止液氨的进入，防止液氨泄漏，同时在气动阀管线上增加旁路手动阀，气动阀故障时可通过手动阀控制开度。
但是，原系统在DCS故障或电源故障时，一旦操作人员未能及时至现场关闭手动阀门，液氨的液位会不断升高，造成液氨泄漏的严重后果。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现有效防止液氨泄漏，保证氨冷冻系统的安全性、稳定性及可靠性的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图2、图3所示，本发明的二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，在所述的在塔顶冷凝器1(图中E-2303)氨入口管道上设置液位高高位报警联锁安全仪表2(图中LZS-2305，有HH标记)；所述的二氧化碳捕集系统液氨区域设置安全仪表控制柜；所述的液位高高位报警联锁安全仪表将液位计信号传输给所述的安全仪表控制柜。
本发明在节能减排的同时保持碳捕集系统运行的稳定性，对企业及周边居民的安全有保障作用。因此，新增的安全仪表系统适用于碳捕集系统液氨区域，可以使该系统更加稳定，同时对原DCS系统的现场设备改动量小，成本低，有较大的推广意义。
当DCS系统失电或故障的情况下通过安全仪表系统，在现场设备改造量最小的情况下，可以有效防止液氨泄漏，保证氨冷冻系统的安全性、稳定性及可靠性。解决了在原DCS系统失电或故障的情况下，如何有效防止液氨泄漏的问题，保障了系统的安全。
所述的塔顶冷凝器1的高位报警值为400mm；所述的安全仪表的高高位报警值为450mm。
所述的液位高高位报警联锁安全仪表设置UPS供电装置。
在调节阀气源管路上设置两台电磁阀。
在气动阀管线上增加旁路手动阀，气动阀故障时可通过手动阀控制开度。
本发明在塔顶冷凝器E-2303氨入口管道上新增液位高高报警联锁LZS-2305，高高位报警值为450mm，并在调节阀气源管路上新增两台电磁阀(LZSV-2305A，LZSV-2305B)，当液位达到高高位时通过安全仪表系统关闭电磁阀电源来切断气源管路，达到自动关闭调节阀 LZV-2305(原LV-2305改为LZV-2305)的作用。
其中，液位计(图3中LICAR-2305，有H标记)和调节阀(图3中LV-2305)是现有技术中原有的，液位计增加高高报警，调节阀起切断作用，均利用原液位计及调节阀的功能无需新增设备，现场部分只需要增加两台电磁阀(LZSV-2305A，LZSV-2305B)，两台电磁阀同时安装在气源分支管线上，避免在一台电磁阀故障时不影响切断功能。
本发明的主要改造内容：
1、新增一套安全仪表系统，独立于原有DCS系统；将液位计信号传输给安全仪表系统新增控制柜，通过一进二出的信号转换器，将信号同步传输给DCS系统和安全仪表系统控制柜，两套系统独立运行，并均通过独立的UPS供电，在DCS失电或故障的情况下，液氨液位达到高高报警，安全仪表系统投用自动关闭调节阀，停止液氨进入塔顶冷凝器，使冷凝器液氨液位不再增加；
2、在调节阀气源管路上新增两台电磁阀(LZSV-2305A，LZSV-2305B)，通过安全仪表系统关闭电磁阀电源切断气源管路达到关闭调节阀的作用，保证DCS系统故障时及时切断液氨进入冷凝器，确保系统安全可靠。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统的控制方法，其技术方案是该控制方法为：
如图4所示：
所述的塔顶冷凝器的液位信号通过一入两出隔离器分别传输给DCS系统、液位高高位报警联锁安全仪表2；
当所述的DCS系统获得塔顶冷凝器1的液位高于高限位值，则发出关闭调节阀的指令，所述的二氧化碳捕集系统系统通过调节阀控制液氨的液位，停止液氨的进入，防止液氨泄漏；
当所述的DCS系统故障或电源故障时，操作人员发现并到现场关闭手动阀门，使塔顶冷凝器1液氨的液位会不再升高，防止液氨泄漏；
当DCS系统故障或电源故障时，且操作人员未能及时至现场关闭手动阀门，液氨的液位不断升高，使得当所述的安全仪表系统获得塔顶冷凝器1的液位高于高高限位值，则发出两台电磁阀起动的指令，当液位达到高高位时通过安全仪表系统关闭电磁阀电源来切断气源管路，使调节阀自动关闭，停止液氨的进入，防止液氨泄漏。
说明：电磁阀LZSV—2305A、LZSV—2305B中任意一个关闭，气源切断调节阀LZV—2305自动关闭。
通过本发明的实施后，在保证水泥窑烟气CO2捕集纯化项目供电系统的安全性、可靠性及稳定性的同时，最大限度的提高了液氨区域的安全性，改动成本较低，系统运行正常。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，所述的二氧化碳捕集系统液氨区域包括塔顶冷凝器(1)及DCS系统，其特征在于：在所述的在塔顶冷凝器(1)氨入口管道上设置液位高高位报警联锁安全仪表(2)；所述的二氧化碳捕集系统液氨区域设置安全仪表控制柜；所述的液位高高位报警联锁安全仪表将液位计信号传输给所述的安全仪表控制柜。
2.按照权利要求1所述的二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，其特征在于：所述的塔顶冷凝器(1)的高位报警值为400mm；所述的安全仪表的高高位报警值为450mm。
3.按照权利要求1所述的二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，其特征在于：所述的液位高高位报警联锁安全仪表设置UPS供电装置。
4.按照权利要求1所述的二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，其特征在于：在调节阀气源管路上设置两台电磁阀(3)。
5.按照权利要求1所述的二氧化碳捕集系统液氨区域中的安全仪表系统，其特征在于：在气动阀管线上增加旁路手动阀，气动阀故障时可通过手动阀控制开度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105972437A (zh) * 2016-07-07 2016-09-28 安徽淮化股份有限公司 一种液氨贮罐安全监控系统及其使用方法

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