本實用新型涉及制漿氧脫木素反應(yīng)塔的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種制漿氧脫木素反應(yīng)塔的安全保護系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在20世紀(jì)80年代便開始采用以CEDED為代表的ECF漂白方法。在ECF和TCF漂白中，過氧化氫漂白和氧堿漂白（普通成為氧脫木素）又是最為流行和應(yīng)用廣泛的兩種。氧脫木素體系是一個復(fù)雜的多相反應(yīng)體系，是一個有多種物質(zhì)參與的木素降解溶出過程。在氧脫木素過程中，具有兩個未成對電子的分子氧首先通過電子轉(zhuǎn)移和岐化反應(yīng)生產(chǎn)氧自由基。然后氧自由基共同與木素大分子發(fā)生作用，使木素大分子產(chǎn)生降解。

因我國傳統(tǒng)的低濃用氯漂白方法廢水量大、污染嚴(yán)重，正逐漸被中高濃紙漿少（無）污染漂白方法所取代。因此，氧脫木素漂白技術(shù)成為我國紙漿漂白的主要發(fā)展方向，在我國大中型紙漿漂白項目中應(yīng)用。我國正處于含氯漂白向ECF和TCF更新?lián)Q代的過渡時期，許多企業(yè)都在投入大量的人力、物力、財力來尋找一條更合適自己企業(yè)發(fā)展的漂白技術(shù)。氧脫木素由于其低廉的成本和對環(huán)境的零污染便成了不少企業(yè)的首選。氧脫木素反應(yīng)塔是氧脫木素技術(shù)中必不可少的；氧脫木素反應(yīng)塔是氧氣同紙漿反應(yīng)的主要設(shè)備，帶壓運行才能保證紙漿的漂白效果及紙漿的性能特性，故氧脫木素反應(yīng)塔是一種壓力容器。由于氧脫木素反應(yīng)塔反應(yīng)過程的復(fù)雜性，必須采用安全認(rèn)證的自動化檢測儀表對進料的溫度和容器的壓力監(jiān)控，利用安全系統(tǒng)（SRS）對生產(chǎn)過程參數(shù)進行連續(xù)的動態(tài)監(jiān)控及過程連鎖和安全保護措施，減少誤操作帶來的破壞，降低事故率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種新型的制漿氧脫木素反應(yīng)塔的安全保護系統(tǒng)，采用安全認(rèn)證的自動化檢測儀表對進料的溫度和容器的壓力監(jiān)控，利用安全系統(tǒng)對生產(chǎn)過程參數(shù)進行連續(xù)的動態(tài)監(jiān)控及過程連鎖和安全保護措施，減少制漿過程因誤操作帶來的破壞，降低事故率，也實現(xiàn)了提高經(jīng)濟效益的目標(biāo)。

本實用新型的技術(shù)解決方案是：

一種制漿氧脫木素反應(yīng)塔的安全保護系統(tǒng)，包括氧段中濃泵立管、一號氧脫反應(yīng)塔和二號氧脫反應(yīng)塔，所述的氧段中濃泵立管通過安裝有氧氣加入裝置和輸送泵的輸送管與一號氧脫反應(yīng)塔的底部連接，一號氧脫反應(yīng)塔頂部的一號卸料器通過安裝有蒸汽加熱裝置和氧混合器的連通管與二號氧脫反應(yīng)塔底部的喂料器連接；二號氧脫反應(yīng)塔的頂部安裝有二號卸料器；所述的氧氣加入裝置連通有一號供氧氣管，一號供氧氣管上安裝有氧氣閥、一號氧氣閥和一號氣體流量計；一號氧脫反應(yīng)塔上部安裝有一號壓力變送器和二號壓力變送器；二號氧脫反應(yīng)塔上部安裝有三號壓力變送器和四號壓力變送器，一號氧脫反應(yīng)塔和二號氧脫反應(yīng)塔的上部分別通過安裝有供黑液泵的供黑液管連接，與一號氧脫反應(yīng)塔的供黑液管上安裝有一號黑液閥，與二號氧脫反應(yīng)塔的供黑液管上安裝有二號黑液閥。

所述的一號卸料器連接有能提供冷卻水的水冷入水管和排出冷卻水的水冷出水管。

所述的蒸汽加熱裝置上設(shè)置有多根并列的蒸汽分布管，多根并列的蒸汽分布管上都安裝有蒸汽閥，蒸汽分布管連通有供蒸汽管，供蒸汽管上安裝有蒸汽流量計和總蒸汽閥。

總蒸汽閥與蒸汽分布管之間的供蒸汽管連通有二號供氧氣管，二號供氧氣管上安裝有二號氧氣閥和二號氣體流量計。

喂料器與氧混合器之間的連通管上安裝有一號溫度計。

氧混合器與蒸汽加熱裝置之間的連通管上安裝有二號溫度計。

一號卸料器與蒸汽加熱裝置之間的連通管連通有氧化白液管，氧化白液管上安裝有液體流量計、一號氧化白液閥和二號氧化白液閥。

氧氣加入裝置和輸送泵之間的輸送管還連通有混合管，混合管上安裝有氧化白液加壓泵，氧化白液加壓泵的入口連通有供氫氧化鈉管和供氧化白液管。

操作室的操作控制器通過DCS控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備連接。

當(dāng)各監(jiān)測變量處于正常狀態(tài)時，不超限，則通過集散控制系統(tǒng)（DCS）來實現(xiàn)，用于監(jiān)測和控制過程變量，操作員可以修改過程變量參數(shù)和調(diào)整控制設(shè)置。

當(dāng)各監(jiān)測變量出現(xiàn)擾動，可通過DCS啟動連鎖控制，為了避免過程變量超過正常操作范圍。

當(dāng)各監(jiān)測變量出現(xiàn)擾動而DCS無法啟動連鎖控制恢復(fù)正常狀態(tài)時，啟動安全系統(tǒng)。這些安全連鎖獨立與DCS工作，操作員和DCS控制器不能繞過安全連鎖系統(tǒng)進行DCS操作。任何變送器故障也會激活安全連鎖系統(tǒng)和在DCS報警。激活的安全連鎖系統(tǒng)會把閥門控制到安全位置上，并停止相關(guān)的電機。

本實用新型已在制漿氧脫木素生產(chǎn)線進行試驗，并獲得了成功應(yīng)用。實際應(yīng)用中，可與制漿車間的其他壓力容器的控制組成一個更全面的安全系統(tǒng)。

本實用新型的制漿氧脫木素反應(yīng)塔的安全保護系統(tǒng)的優(yōu)點為：

1、采用SRS對現(xiàn)場儀表的檢測信息進行處理，具有系統(tǒng)構(gòu)成簡單靈活、操作管理便捷、信息資源共享等優(yōu)點。

2、SRS與DCS并存，而SRS優(yōu)先級高于DCS，即能保證DCS的正常運行，又能保證壓力容器的安全，采用安全認(rèn)證的自動化檢測儀表對進料的溫度和容器的壓力監(jiān)控，利用安全系統(tǒng)對生產(chǎn)過程參數(shù)進行連續(xù)的動態(tài)監(jiān)控及過程連鎖和安全保護措施，減少誤操作帶來的破壞，降低事故率，也實現(xiàn)了提高經(jīng)濟效益的目標(biāo)。

3、SRS有完善的操作指導(dǎo)和事故分析手段，能實現(xiàn)超前預(yù)測，對故障的發(fā)生注重于預(yù)防，當(dāng)運行工況出現(xiàn)異常時，及時提供相關(guān)參數(shù)、趨勢、圖表等，有助于設(shè)備的日常管理和事故分析。

4、減少了人為因素的影響，降低了操作工操作的復(fù)雜性，有效的提高其勞動效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的制漿氧脫木素反應(yīng)塔的安全保護系統(tǒng)的實施系統(tǒng)圖；

圖2是現(xiàn)場設(shè)備與DCS、安全系統(tǒng)接線示意圖；

圖中的序號的名稱為：

1、氧段中濃泵立管，2、氧化白液加壓泵，3、供氫氧化鈉管，4、供氧化白液管，5、一號供氧氣管，6、水冷入水管，7、水冷出水管，8、一號壓力變送器，9、一號黑液閥，10、供黑液管，11、一號卸料器，12、一號氧脫反應(yīng)塔，13、二號壓力變送器，14、氧化白液管，15、液體流量計，16、二號供氧氣管，17、蒸汽流量計，18、總蒸汽閥，19、三號壓力變送器，20、二號黑液閥，21、二號卸料器，22、四號壓力變送器，23、二號氧脫反應(yīng)塔，24、供黑液泵，25、喂料器，26、一號溫度計，27、氧混合器，28、二號溫度計，29、蒸汽加熱裝置，30、蒸汽閥，31、蒸汽分布管，32、供蒸汽管，33、二號氧氣閥，34、二號氣體流量計，35、二號氧化白液閥，36、一號氧化白液閥，37、連通管，38、氧氣閥，39、氧氣加入裝置，40、輸送管，41、輸送泵，42、混合管，43、一號氧氣閥，44、一號氣體流量計。

具體實施方式

為了使本實用新型的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本實用新型的實施例，對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

如圖所示：

本實用新型的制漿氧脫木素反應(yīng)塔的安全保護系統(tǒng)，包括氧段中濃泵立管1、一號氧脫反應(yīng)塔12和二號氧脫反應(yīng)塔23，所述的氧段中濃泵立管1通過安裝有氧氣加入裝置39和輸送泵41的輸送管40與一號氧脫反應(yīng)塔12的底部連接，一號氧脫反應(yīng)塔12頂部的一號卸料器11通過安裝有蒸汽加熱裝置29和氧混合器27的連通管37與二號氧脫反應(yīng)塔23底部的喂料器25連接；二號氧脫反應(yīng)塔23的頂部安裝有二號卸料器21；所述的氧氣加入裝置39連通有一號供氧氣管5，一號供氧氣管5上安裝有氧氣閥38、一號氧氣閥43和一號氣體流量計44；一號氧脫反應(yīng)塔12上部安裝有一號壓力變送器8和二號壓力變送器13；二號氧脫反應(yīng)塔23上部安裝有三號壓力變送器19和四號壓力變送器22，一號氧脫反應(yīng)塔12和二號氧脫反應(yīng)塔23的上部分別通過安裝有供黑液泵24的供黑液管10連接，與一號氧脫反應(yīng)塔12的供黑液管10上安裝有一號黑液閥9，與二號氧脫反應(yīng)塔23的供黑液管10上安裝有二號黑液閥20。

所述的一號卸料器11連接有能提供冷卻水的水冷入水管6和排出冷卻水的水冷出水管7。

所述的蒸汽加熱裝置29上設(shè)置有多根并列的蒸汽分布管31，多根并列的蒸汽分布管31上都安裝有蒸汽閥30，蒸汽分布管31連通有供蒸汽管32，供蒸汽管32上安裝有蒸汽流量計17和總蒸汽閥18。

總蒸汽閥18與蒸汽分布管31之間的供蒸汽管32連通有二號供氧氣管16，二號供氧氣管16上安裝有二號氧氣閥33和二號氣體流量計34。

喂料器25與氧混合器27之間的連通管37上安裝有一號溫度計26。

氧混合器27與蒸汽加熱裝置29之間的連通管37上安裝有二號溫度計28。

一號卸料器11與蒸汽加熱裝置29之間的連通管37連通有氧化白液管14，氧化白液管14上安裝有液體流量計15、一號氧化白液閥36和二號氧化白液閥35。

氧氣加入裝置39和輸送泵41之間的輸送管40還連通有混合管42，混合管42上安裝有氧化白液加壓泵2，氧化白液加壓泵2的入口連通有供氫氧化鈉管3和供氧化白液管4。

為了使系統(tǒng)控制更穩(wěn)定，降低故障發(fā)生的概率，采用雙壓力變送器冗余的方式監(jiān)控一號氧脫反應(yīng)塔12的壓力，圖中的一號壓力變送器8和二號壓力變送器13。當(dāng)兩個壓力中任意一個超過10.5bar時，直接進入第三層次的控制。此時進入一號氧脫反應(yīng)塔12的管線上的閥門和泵需要關(guān)掉，而且不能受其他控制和條件的影響。而一號氧脫反應(yīng)塔12超壓了，也會影響二號氧脫反應(yīng)塔23，同樣進入二號氧脫反應(yīng)塔23管線上的閥門也需要關(guān)掉。當(dāng)一號壓力變送器8和二號壓力變送器13超過10.5bar時，以下閥門和電機需要關(guān)掉或停止：

a、輸送泵41；

b、氧化白液加壓泵2；

c、進一號氧脫反應(yīng)塔12的氧氣閥38和一號氧氣閥43；

d、進出一號卸料器11的水冷入水管6和水冷出水管7上的閥門；

e、進一號氧脫反應(yīng)塔12的一號黑液閥9；

f、進二號氧脫反應(yīng)塔23的二號氧化白液閥35和一號氧化白液閥36；

g、進二號氧脫反應(yīng)塔23的二號氧氣閥33；

h、進二號氧脫反應(yīng)塔23中的總蒸汽閥18和蒸汽分布管31上的蒸汽閥30；

i、供黑液泵24。

對于二號氧脫反應(yīng)塔23來說，當(dāng)三號壓力變送器19或者四號壓力變送器22檢測值超過5.5bar時，需要立即關(guān)掉的與一號氧脫反應(yīng)塔12的基本相同，只有一點不同，不需關(guān)掉進一號氧脫反應(yīng)塔12的一號黑液閥9，而需關(guān)掉進二號氧脫反應(yīng)塔23的二號黑液閥20。

當(dāng)進二號氧脫反應(yīng)塔23的二號溫度計28的溫度超過180°C時，以下閥門和電機需要關(guān)掉或停止：

a、進二號氧脫反應(yīng)塔23的二號氧化白液閥35和一號氧化白液閥36；

b、進二號氧脫反應(yīng)塔23中的總蒸汽閥18和蒸汽分布管31上的蒸汽閥30；

c、氧化白液加壓泵2。

當(dāng)進二號氧脫反應(yīng)塔23的一號溫度計26的溫度超過115°C時，同樣需進行上述三點所述的動作。

通過關(guān)閉進料閥和停止進料泵，切斷了溫度和壓力升高的來源，這樣就可以避免壓力容器的壓力和溫度繼續(xù)升高，更避免了爆炸的危險和有毒氣體對環(huán)境的威脅。

現(xiàn)場儀表部分需注意以下五點：

1、壓力和溫度監(jiān)控點帶Z，表明模擬量AI是直接進安全系統(tǒng)，通過信號隔離器處理后，再把模擬量AI送進DCS中。

2、開關(guān)閥的控制，開關(guān)閥的狀態(tài)信號是直接進DCS系統(tǒng)的，安全控制系統(tǒng)未動作時，閥門的控制信號是由DCS來完成，一旦檢測到壓力容器的壓力或者溫度超過安全設(shè)定值，由安全系統(tǒng)控制電磁閥，使電磁閥失電，強行關(guān)閉開關(guān)閥。

3、調(diào)節(jié)閥的控制，在現(xiàn)場增加一個電磁閥，電磁閥放在定位器與氣缸之間，當(dāng)檢測到壓力容器的壓力或者溫度超過安全設(shè)定值時，由安全系統(tǒng)直接輸出DO信號控制電磁閥，實現(xiàn)電磁閥的失電，讓電磁閥切斷氣源，定位器無法控制氣缸，調(diào)節(jié)閥快速關(guān)閉，這樣控制電磁閥的方式稱為電控方式。

4、所有的儀表和閥門，包括壓力變送器，溫度變送器，開關(guān)閥，調(diào)節(jié)閥都需要符合安全認(rèn)證，在白俄制漿項目上選用的是德國TUV認(rèn)證機構(gòu)按照IEC61508規(guī)范認(rèn)證的安全等級為SIL1的現(xiàn)場設(shè)備。

5、開關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥都需要選擇單作用閥，而根據(jù)工況要求，選擇氣開式或氣閉式。選擇依據(jù)是：閥門所在管線的介質(zhì)是進入到壓力容器的，則選擇氣開式，閥門所在管線上的介質(zhì)是送出壓力容器的，則選擇氣閉式。

系統(tǒng)部分需注意以下兩點：

1、安全系統(tǒng)的組成件，需采用冗余技術(shù)，包括CPU，電源，通訊，IO卡都需冗余，當(dāng)工作的系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，冗余的系統(tǒng)立即切換到工作狀態(tài)，使系統(tǒng)仍能正常工作。

2、選用符合IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)硬件，形成了安全相關(guān)系統(tǒng)（SRS）。

應(yīng)用實例：

湖南某漿廠的制漿車間采用了安全系統(tǒng)，生產(chǎn)規(guī)模為40萬噸漂白硫酸鹽漿，與傳統(tǒng)的繼電器實現(xiàn)安全控制相比，該系統(tǒng)彰顯了明顯的優(yōu)越性：

1、系統(tǒng)組成簡單，結(jié)構(gòu)清晰，元器件少，接線少；

2、系統(tǒng)元器件故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)繼電器方式；

3、系統(tǒng)可擴展性強；

4、系統(tǒng)開放性強，利于掌握技術(shù)；

5、系統(tǒng)具有歷史記錄，有助于設(shè)備的日常管理和事故分析。

綜上所述，該實用新型系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)先進，操作簡單方便，可靠性高，抗干擾力強，可擴展性強，具有較強的可實施性，更符合國家的以人為本的戰(zhàn)略方針。

上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不限于上述實例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。