大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司 版次
全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 编 制 05008-01000-IN01 第 1 页 共 9 页 审 核 日 期 说 明 校 核 全场防雷击浪涌方案 说明书 大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目
大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司 一、 情况介绍
全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 05008-01000-IN01 第 2 页 共 9 页 大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目是采用SHELL粉煤气化技术将多伦的褐煤气化,采用LURGI技术制甲醇,然后转化为丙烯(简称三合一), 经聚合后制成聚丙烯(DOW技术)的项目。
装置分为: 预干燥装置:
将原煤干燥并处理成煤气化和动力站需要的粉煤,由粉煤输送系统将粉煤分配至煤气化和动力站,二套控制系统均采用随机械设备带来的PLC系统,进行顺序控制,因这二处的PLC控制与其他控制方式不同,为方便操作,分别设置独立的预干燥装置控制室和粉煤输送系统控制室对原煤干燥和粉煤输送进行控制,其监控数据通过光纤输送至上位机管理系统,为生产调度提供第一手一线生产资料。
预干燥装置分为三套生产系列（每套生产系列五套煤干燥系统，四开一备）, 分别对应三台煤气炉。
粉煤输送装置分为三套输送系统（每套输送系统二条粉煤输送线，一开一备）, 分别对应三台煤气炉。
煤气化装置<三套>:
三套SHELL大型煤气化装置并联运行,为全厂源源不断提供大量合格煤气。 煤气化装置独立设置一套DCS和ESD, 对三套煤气化炉采用分区控制, 各套煤气化炉均可单独投运或停车, 负荷运行灵活。
空分装置(杭氧总承包):
空分装置配置三套大型空分,包括三台空气压缩机,按惯例,均由空分厂总承包。 空分装置的控制系统主要是冷箱内的自动控制,由杭氧负责设计施工。
空分装置采用三套DCS, 分别对三套空分装置实施控制, 各套空分均可单独投运或停车, 负荷运行灵活, 空分DCS与煤气化装置的DCS光纤通讯。
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大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司 全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 05008-01000-IN01 第 3 页 共 9 页 三台空气压缩机的控制由ITCC(机组综合控制系统)完成,由ITCC集成商负责安装指导,软件组态,调试投运等工作。
甲醇装置
甲醇装置流程较长, 包括一氧化碳变换<三套>，酸性气体脱除，合成气压缩，甲醇合成，甲醇精馏，中间罐区，硫回收，冷冻等工序。
由煤气化装置生产的煤气进一氧化碳变换工序(也是三套并联运行),将CO在触媒的作用下加H2O转换为CO2和H2,进入酸性气体脱除工序,脱除掉大部分的CO2和全部的硫化物(H2S, 脱除的气体叫酸气),净化后的气体经合成气压缩后送至甲醇合成,在触媒的作用下生成粗甲醇,再经过甲醇精馏工序制成精甲醇(成品甲醇)。
中间罐区主要用于贮存粗甲醇和精甲醇,在生产过程中起缓冲调节作用。
酸性气体脱除工序脱掉的酸气在硫回收装置里燃烧成SO2(产生蒸汽热能回收),再转化成单体硫(化工产品)。
冷冻工序负责装置的冷却吸收。 脱除的CO2返回煤气化装置。
合成气压缩机组和冷冻工序的大型蒸汽透平压缩机组的控制各自采用ITCC进行监控。
MTP装置:
MTP装置是LURGI公司的新技术,包括反应, 再生,气体分离, 烯烃压缩及干燥, 净化, 乙烯制取,冷冻站等工序。
甲醇装置生产的甲醇在反应工序中经DME反应器转化成二甲醚,再经MTP反应器转变成烯烃,进气体分离脱除水份,由烯烃压缩机加压后在净化工序里分离成丙烯、汽油、LPG等分别进入各自贮罐,出净化的气体在乙烯制取工序分离出乙烯后返回前述之反应器,乙烯进入贮罐备用。
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大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司 全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 05008-01000-IN01 第 4 页 共 9 页 该冷冻站和甲醇装置的冷冻工序一样负责装置的冷却吸收。
烯烃压缩机组、脱乙烷压缩机组和冷冻工序的大型蒸汽透平压缩机组的控制采用ITCC进行监控。
PP装置:
PP装置采用美国DOW化学技术,工艺流程非常短,反应聚合率高:MTP装置的生成物丙烯在反应器内在催化剂的作用下由单体丙烯聚合成聚丙烯,再由风送系统和产品分配系统送至聚丙烯贮仓,经挤压机制成颗粒,即为成品。
未聚合的单体丙烯经分离后返回丙烯反应器。 聚乙烯制作亦如此。
采用DCS系统对PP装置的生产进行全方位监控。 采用ESD系统对PP装置进行安全保护和紧急停车。 PP装置的循环气压缩机和尾气压缩机由DCS和ESD监控。
公用工程(水处理及罐区):
水处理，由酸性气体脱除现场控制室的DCS实施监控。 罐区，由甲醇合成现场控制室的DCS实施监控。
动力站:
动力站由华北电力院负责设计。
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大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司
二、方案讨论 （一）全厂防雷击浪涌方案: 1、概况
全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 05008-01000-IN01 第 5 页 共 9 页 雷电灾害是目前国际公认的十大最严重的自然灾害之一,据来自内蒙古气象局的资料，自2003年以来，内蒙古因雷击造成30人死亡、41人受伤，经济损失达3700多万元。包头市的年雷暴日达34天，呼和浩特市为36天，已属于较强雷暴区，按石油石化系统的防雷要求，年雷暴日超过26天，就必须考虑对各类装置采取完善的直击雷、感应雷的防护措施。
大型的石化企业由于其生产过程的特殊性，厂区都会设置于人烟较为稀少和空旷的郊外，周围不会有高大的建筑物，其装置和设备绝大多数都是金属构件，由于电场的感应极易累积电荷，对周围的带电积雨云有强烈的吸引作用，所以石化厂区建立后，常常会遇到雷电频繁光顾的情况，雷电活动的频繁程度也常常会远高于周边地区。石化生产的中间环节以及生产过程中出现的一些副产品都是易燃易爆的气体或液体，由于雷电发生时引爆罐区的气体、燃料储存罐，击毁厂区重要设备的事故时有发生，如1979年黄岛油库4号罐遭雷击起火爆炸，导致30多人死亡，4000万元的经济损失；1988年湛江石化炼油厂两个成品油罐遭雷击起火，在周边10多支消防队的支援下才将大火扑灭，工厂不得不停车一周。石化工厂的生产由于其工艺的复杂性，依赖于DCS系统的精确控制，在生产过程中由于人为等各种偶然因素，可能出现危险状况，所以需要ESD等辅助安全系统将危险状况的影响控制在最小范围内，但是这些系统都是基于集成电路的弱电信号工作设备，由于雷击引起的高电压、电流窜入其回路时，轻则击毁通讯板卡，重则导致系统出现误判断，造成全厂范围的停车。这都已经不是偶然的个别现象了，在国内不少大型企业里都曾经出现过。
雷击为雷电直接作用在相应设备上而造成巨大损失，直接损失很大，但目前工厂、设备均安装有较完善的防雷措施（如避雷针等），因而直接雷击造成损失的概率较小。
然而瞬态浪涌电流的产生，却给工厂带来的损失就不小了。
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大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司 瞬态浪涌电流的成因： 直击雷
全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 05008-01000-IN01 第 6 页 共 9 页 附近雷击在金属管线上产生的浪涌电流 电力中断/电力管制产生暂态电压变化 大型电动力泵启停 电动力压缩机启停 附近升降机运行 电源负载变化 电弧
其他重型电动机械 等等
以上为浪涌产生的原因，将通过电阻耦合、电感耦合、电容耦合、电磁感应等几种方式进入到我们的自控系统中，防不胜防，造成严重的损失：
直接击毁或大幅降低用电设备寿命如各种变送器、I/O卡件、控制器、安全栅等。 上述用电设备损坏造成的全厂或生产装置停车。
2、国内外防雷击浪涌规范
目前在国际上, IEC61643, IEEE C62.41, BS6651:1999,对于采取浪涌保护措施，防止
雷击对供电系统，弱电信号回路的保护都提出了明确的指导性建议。
目前国内涉及浪涌及雷击防护的有关标准有： GB50057-2000 建筑物防雷设计规范
对于各种设施的供电系统提出了加装浪涌保护措施的要求。 GB50343-2004
建筑物电子信息系统防雷技术规范
对建筑物中的有线通讯系统如何加装浪涌保护措施提出了建议，但不适用于易燃易爆危险场所的电子信息系统。
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大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司 全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 05008-01000-IN01 第 7 页 共 9 页 GB 50074-2002 石油库设计规范
要求其自控系统的信号加装浪涌保护装置。 GB 50156-2002 汽车加油加气站设计与施工规范 要求仪表信号回路必须考虑加装浪涌保护装置。
3、基本方案
有较高雷暴日的地区，化工厂应在行政办公楼，生产装置区，原料成品罐区，生产控制室，网络信息平台，供水、污水处理公用设施，装车平台等地方考虑防雷击浪涌的保护措施。
大唐多伦46万吨/年煤基烯烃项目是一个超大型煤化工项目，占地面积大。 1）防雷击浪涌保护分为电源和控制系统信号回路保护两部分。
(1)在全厂所有控制室（如预干燥装置控制室、煤气化装置控制室、空分装置控制室、净化控制室、甲醇合成控制室、MTP装置控制室、PP装置控制室、动力站控制室、中央控制室及其它计算机网络系统机房）内的UPS 380VAC/220VAC供电入口处加装第一级电源浪涌保护器。
(2)在如下所有系统的电源入口处加装就地电源保护器（安装于各自的配电盘上）： DCS ESD ITCC 现场控制柜 远程I/O站 现场分析小屋
火灾和可燃气体报警系统(FGS) 工业电视系统 全厂通讯系统
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大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司 上位调度管理系统网络 其它计算机网络系统
全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 05008-01000-IN01 第 8 页 共 9 页 (3) 信号回路的保护分为现场仪表保护和室内各种系统保护： 对如下的贵重和重要的现场仪表应加装现场用浪涌保护器。 安装于较高位置的智能变送器（初步定为10m以上） 安装于较高位置的磁致伸缩液位计（初步定为10m以上） 安装于罐区的磁致伸缩液位计、雷达液位计、伺服式液位计 质量流量计 超声波流量计
可燃（有毒）气体检测探头 工业电视摄像头 重要的调节阀或开关阀
现场仪表是指各个装置，罐区，公用设施等安装于现场露天环境下的仪表，并根据现场是否属于危险场所采取相应的防爆措施。
DCS、ESD、ITCC、PLC等系统的I/O 回路的保护，原则上是来自现场室外的I/O信号进入机柜内I/O卡之前都需要加装浪涌保护器。(可进行详细地讨论)
包括各个罐区装车系统，公用设施的远程I/O，也是采取上述方式采取保护措施。 2）几点说明
(1) 通讯系统保护主要是针对有线通讯线路，如：来自电信局的中继电话线，在进入公司电话交换机之前必须加装通讯浪涌保护器。公司内部电话线路在分配时，进出各个大楼的入口处也必须加装相应的通讯浪涌保护器。
电源浪涌保护器和供电线路的连接导线应短而直，采用有效截面积不低于16 mm的多股绝缘电缆。
(2) 位于通讯机房，计算机房，DCS、ESD、ITCC、PLC等机柜的配电柜内应安装一级220VAC过电压操作保护浪涌保护器。
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大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目 详细工程设计 2 版 五环科技 股份有限公司 全场防雷击浪涌方案 全场防雷击浪涌方案说明书 05008-01000-IN01 第 9 页 共 9 页 为保护程控交换机等通讯设备，通讯机房内来自电信局的通讯中继通讯线路进入交换机前应安装信号浪涌保护器，
(3) 在危险、重要场所配置的监控系统，有大量的室外监控摄像头，控制室内可以任意调节其取景范围、遥控转向，其在室外长距离铺设的视频、控制电缆上由于电磁感应出现浪涌后，很容易进入室内的矩阵解码器中，也属于我们需要考虑保护的范围。
(4) 包括称重衡、地磅在内的装车计量系统，设置在室外的金属地磅，经常是暴露在雷电的威胁之下，虽然有很好的接地系统，但在把大电流引入地下的过程中，设置在地磅下的敏感的测力传感器却经常被击毁，有时还会殃及室内的计算机计量系统。
雷击和浪涌现象经常随机地发生，一旦发生却会给企业带来较大的损失和伤害，使得针对性地预防工作变得十分困难，须详细讨论。
（本文为初稿）
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