开工加热炉产品说明及操作综合手册.doc

通化化工股份
原料路线和动力结构调整改造工程
开工加热炉
F63101

产品说明及操作手册

北 京 航 天 动 力 研 究 所
北京航天石化技术装备工程

目录

1 概述 3
1.1 序言 3
1.2 系统介绍 3
2 功效及技术特征 3
2.1 工艺系统 3
2.2 仪表控制系统 4
2.3 操作性能 5
3 系统运行程序 5
3.1 开车前准备 5
3.2 点炉操作 6
3.3 系统停车 8
4 不正常现象及事故处理 8
4.1 常见故障处理 8
4.2 紧急故障处理 10
5 安全说明 11
5.1 注意事项 11
5.2 系统检验 12
6 大修维护 12
6.1 系统检修 12
6.2 设备维护 12
6.3 仪表维护 13
7 附表 15
7.1 加热炉操作和设计条件 15
7.2 加热炉关键设备一览表 15
7.3 加热炉关键仪表一览表 16
7.4 报警联锁值表 16
7.5 联锁动作表 17

1 概述
1.1 序言
本操作手册为整个系统操作说明，上岗操作人员上岗前请具体阅读本手册及相关仪表说明书。
1.2 系统介绍
加热炉系统包含加热炉炉体、燃烧器等设备和燃烧系统、自动控制系统等部分。
加热炉本体由多根立柱支撑，炉本体由辐射段及烟囱组成。下部辐射段为圆筒形，炉管采取多头并联螺旋盘管；辐射段上方设计带翻板烟囱，经过控制翻板可调整炉膛压力。辐射段底部炉底安装六台燃烧器。
燃烧系统由燃烧器、燃料管线、燃气放空管线、灭火管线、氮气置换吹扫管线组成。燃烧器为自然通风型燃气燃烧器；燃料管线分为主燃料输送管线和长明灯燃料输送管线；烟风系统采取自然通风给燃烧器供风。
加热炉自动控制系统包含点火控制、负荷调整控制、炉膛负压控制及安保联锁控制等。经过控制点火步骤确保加热炉安全点炉，经过物料出口温度控制燃料流量实现加热炉负荷自动调整，经过炉膛负压测点和烟囱翻板阀实现炉膛负压调整，在点炉及运行中能够经过DCS上操作画面实现直观显示相关参数，经过对敏感测点监控实现安保联锁控制确保加热炉设备安全。
2 功效及技术特征
2.1 工艺系统
2.1.1 工艺系统介绍
加热炉燃烧工艺系统步骤详见随机资料之“系统步骤图(P&ID)”。
燃烧系统关键包含主燃气管线、点火燃气管线和氮气管线。主燃料气管线燃料供给及调整阀组内设置流量计、流量调整阀、主路切断阀、主路放空阀，在燃烧器前设置手阀、阻火器和金属软管，在燃气进入界区处设置氮气置换管线，主燃气切断阀前和炉前支路分别设氮气吹扫管线。系统可实现对燃料气流量控制和切断，阻火器可确保燃料气管道安全，当燃气系统停止工作时能够经过氮气管线对燃气管线进行安全置换。长明灯燃料气管线为燃烧器长明灯提供燃气，气源来自主燃气管线，长明灯燃气压力稳定在20~40kPaG内即可确保长明灯火焰稳定燃烧，从而确保主火焰被可靠引燃，长明灯管线设置主路切断阀，能在长明灯火焰熄灭时立即切断燃气，确保系统安全。
燃料气燃烧需要助燃风靠炉膛负压形成自然通风提供，除利用调整烟囱挡板控制炉膛负压调整自然供风量外，还能够利用燃烧器外壳上设置手动翻板阀调整燃烧器助燃风大小。
2.1.2 技术参数
加热炉技术参数操作和设计条件见“附表1”。
2.1.3 关键设备
加热炉系统关键设备见“附表2”。
2.2 仪表控制系统
2.2.1 仪表功效及特点
加热炉控制系统由DCS系统和现场一次仪表来实现。DCS系统是整个控制系统关键部分，是决定加热炉能否安全、可靠运行关键。控制系统含有以下功效及特点：
(1) 启、停──确保加热炉点火、停车按预定程序进行，提升了可靠性。
(2) 自动调整热负荷──确保加热炉运行无需人工干预。
(3) 完善安保联锁系统，含有报警屏幕显示功效──确保加热炉安全运行。
(4) 关键仪表一览表参考附表3；报警联锁值表见附表4；联锁动作参见附表5。

2.2.2 控制原理
2.2.2.1 热负荷调整
热负荷调整系统是控制系统关键组成部分。采取“串级”、“炉膛负压”调整方案，由DCS来完成物料出口温度、燃气流量、炉膛负压调整作用。
2.2.2.2 　炉膛负压调整
经过调整烟道挡板阀开度能够控制加热炉炉膛负压，确保加热炉燃烧在适合负压范围内。
2.2.2.3 参数显示
对关键参数，包含物料出口温度、燃气流量、炉膛负压等，应能够在屏幕上显示各参数实时值，实时统计曲线、历史统计曲线、用户可依据需要自行查阅，依据需要可对各参数进行报警联锁值设定，分别为HH、H、及L、LL。
2.2.2.4 报警系统及步骤指示
为了确保加热炉运行可靠，该系统设有多个联锁点及报警点。
2.2.2.5 关键仪表
加热炉系统关键仪表包含调整阀、切断阀、燃气流量计、热电偶、热电阻、变送器、火焰检测器等，在点炉前请具体阅读相关仪表说明书。详见附表3。
2.3 操作性能
本套加热炉设置有4台2.4MW燃气燃烧器，每台燃烧器分为中心燃气和外围燃气两部分，负担燃烧器全部负荷，正常可调负荷范围为20%～105%。
注意：加热炉不宜在最大或最小负荷下长久工作，加热炉严禁超出最高负荷使用。
3 系统运行程序
3.1 开车前准备
3.1.1 工艺系统准备工作
在加热炉点火前，需要确定以下条件是否满足，不然不许可进行加热炉点火操作：
(1) 烟道挡板阀可正常开启，能完成对炉膛空气完全置换；
(2) 燃料气管线安装合格，管线无泄漏；
(3) 燃料气供气压力正常；
(4) 便携式点火装置准备妥当，工作正常；
(5) 物料正常循环，进出口压力、温度不超出许可值，物料流量不低于许可值；
(6) 燃料气管线手阀均在正确阀位：主燃气、点火燃气手阀开启，置换氮气手阀关闭。
(7) 对炉膛内气体进行检测，确保不存在可燃性气体积聚。
3.1.2 控制系统准备工作
(1) 燃烧系统内燃气流量调整阀、燃气切断阀能正常工作，长明灯燃气切断阀能正常工作；
(2) 燃气流量计、燃气压力变送器、炉膛压力变送器、排烟温度变送器等测量仪表工作正常；
(3) 火检显示炉膛无火；
(4) 烟囱翻板阀可灵活动作，能和炉膛压力测点配合调整炉膛负压值;
(5) 点炉前不许可有解锁存在。
3.2 点炉操作
3.2.1 点火过程介绍
本加热炉为4台燃烧器，点火操作经过DCS系统配合现场操作盘LCP控制实现，按次序进行长明灯点火、主燃料点火。点火前应进行燃料气管线氮气置换，并用燃气将氮气置换，确保燃气管线中是不掺混空气合格燃气。
点火过程以下：
(1) 首先在LCP上按“复位按钮”，由DCS系统判定是否含有点炉条件，如能够点炉，则燃气流量调整阀处于点火开度，同时LCP上“点火准备就绪” 指示灯亮起；
(2) 确定长明灯燃气管线燃烧器根部手阀处于关闭状态，首先对火焰进行解锁，此时，若长明灯切断阀处于许可开启状态，在LCP上按“点火燃气阀开”按钮，将长明灯主管线上切断阀打开，“点火燃气阀开”指示灯亮起;
(3) 长明灯切断阀许可开启条件包含以下几条：
a) 不存在联锁；
b) 停车按钮和紧急停车按钮未按下。
(4) 现场长明灯切断阀打开后，能够依次点燃四个长明灯火焰，以点燃A路长明灯为例，首先将便携式点火变压器点火器装入长明灯A，按动按钮使便携式点火变压器工作，随即另一操作人员手动打开A路长明灯根部手阀，A路长明灯点燃，火检A显示有火；任一台燃烧器长明灯点燃后，应立即恢复火焰联锁（解除火焰解锁），长明灯火焰信号经过火焰检测器进行检测，信号送到DCS系统进行联锁控制；
(5) 依次点燃每个长明灯火焰后，能够准备点大火。首先确定主燃气管线燃烧器根部手阀处于关闭状态。在LCP上按“主燃气切断阀开”按钮，将主燃气主管线上主切断阀打开,LCP上“主燃气阀开”指示灯亮起；
主燃气主阀程序上许可开启条件包含以下几条：
a) 不存在联锁；
b) 停车按钮和紧急停车按钮未按下;
c) 长明灯切断阀打开，且最少一路支路火检指示长明灯有火；
注意：正常点炉时操作上应先将全部长明灯点着后才能开主燃气切断阀点大火（即使只点一路大火全部长明灯也应全部点着）。
(6) 现场主燃气切断阀打开后，长明灯已点燃支路对应根部手阀才许可打开，此时手动打开主燃气根部手阀，经过长明灯火焰将主火焰点燃；火焰信号经过火焰检测器进行检测，信号送到DCS系统进行联锁控制；
(7) 当燃烧器主火焰点燃后表明点炉完成，DCS画面上“点炉完成”指示灯亮起，系统进入负荷调整状态。

3.2.2负荷调整
点炉完成以后，系统进入负荷调整状态，可经过调整燃气流量完成物料出口温度调整工作。
3.3 　系统停车
停车分主动停车、故障停车和紧急停车三种情况；
(1) 主动停车
主动停车是人为停加热炉主燃料气。包含按动LCP上“停车”按钮，包含：
① 立即关闭主燃气切断阀（关燃料）；
② 立即关闭长明灯燃气切断阀；
(2) 故障停车
故障停车是因为发生故障，实施加热炉联锁停车,同时在报警画面中显示首出联锁点，DCS自动实施后处理程序。
(3) 紧急停车
紧急停车仅在发生紧急情况时使用，只需按动LCP上“紧急停车”按钮，DCS自动实施后处理程序，包含：
① 立即关闭主燃气切断阀（关燃料）；
② 立即关闭长明灯燃气切断阀。
故障停车自动实施后处理动作详见附表5 联锁动作表。全部类型停车完成后应立即关闭燃烧器根部长明灯和主燃气手阀和进气手阀等燃气管路手阀。

4 不正常现象及事故处理
当加热炉运行时，可能出现多种故障，可经过巡检观察立即发觉立即处理，避免出现更大事故，确保设备和操作人员安全。
4.1 常见故障处理
加热炉常见故障关键包含：点炉失败、火焰熄灭停炉、烟囱冒烟、火焰偏斜等；
(1) 点炉失败
① 长明灯点火失败：请检验点火装置是否能正常打火，长明灯燃气切断阀是否正常动作（如阀门接线是否正确等），长明灯供气是否合格，火检是否正常等问题；
② 主燃气点火失败：请检验 “燃气流量调整阀点火开度”是否正确，主燃气供气压力是否正常、主燃气切断阀组是否能正常动作（检验现场供电和现场接线）、对应手阀是否开启等问题。
(2) 火焰熄灭
假如出现运行过程中熄火停炉故障，能够依据联锁停炉信息指示检验：
① 长明灯熄灭，请检验长明灯燃气供气压力；
② 其它报警联锁点造成停炉故障请根据DCS画面指示进行对应检验。
(3) 烟囱冒烟
加热炉正常操作中，烟囱应排放无色烟气，当出现烟气带色则说明可能存在以下问题：
① 燃料组分出现较大改变；当重组分（C3、C4等可燃气体）较多时如助燃风供给不足可能因不完全燃烧造成烟气出现黑色或灰色痕迹；当重组分（C3、C4等可燃气体）较多时能够经过将烟气残氧合适提升处理燃烧不充足问题处理烟囱冒烟；注意当燃料中氢气、一氧化碳等低碳燃气组分较多时，即使燃烧不充足也不会产生灰黑色烟气；
② 加热炉内部积灰较多时可能出现烟囱排烟为淡灰或淡黄色问题，烟气颜色和从燃气、助燃风进入炉膛杂质相关；加热炉积灰多存在于对流段，经过对流段清灰可消除烟气带色问题；
③ 当加热炉长久运行后筑炉材料破损、脱落，因为筑炉材料碎片及粉末随烟风从带出，也会使烟气带色造成烟囱冒烟；当出现炉内筑炉材料破损、脱落后，应立即修补，避免因筑炉材料破损、脱落造成加热炉局部烧穿引发更大事故。
(4) 火焰偏斜及过长、过短
加热炉正常操作中，如发觉燃烧器火焰偏斜说明燃烧器可能存在以下问题：
① 假如燃烧器刚安装完成点火后就出现火焰偏斜，首先应检验燃烧器制造是否出现显著偏差，如烧嘴砖和燃气喷管群不一样心、燃气喷管及助燃风管不一样心等问题；
② 运行一段时间后如烧嘴砖破损，会造成助燃风和燃气混合燃烧时火焰偏斜；
③ 运行一段时间后如燃烧器燃气喷管出现局部堵塞，部分燃气喷管流量低造成火焰不均匀；
加热炉正常操作中，如发觉燃烧器火焰不均匀说明燃烧器可能存在以下问题：
① 燃气流量和正常配比偏差大，造成火焰过短或过长；助燃风过大会造成火焰过短，过短火焰可能造成烧嘴砖快速烧蚀，而燃气流量过大会造成火焰过长，过长火焰可能造成火焰上端发飘，出现火焰舔管；
② 假如各燃烧器出现火焰长短显著偏差，说明助燃风流量、燃气流量不均匀，请检验燃气炉底手阀是否全开，然后调整每个燃烧器助燃风进口风门，使火焰高度一致；
4.2 紧急故障处理
加热炉常见紧急故障关键包含：炉膛失火、炉膛爆燃、供电停止、仪表风停止等；
① 炉膛失火关键指因为炉管损坏造成物料在炉膛内燃烧，属于重大设备事故，可由炉管材料、火焰舔管、物料超压、物料超温等引发；当出现这种险情时需要按下“紧急停车”按钮实施紧急程序，达成快速切断燃料气和助燃风供给，同时在现场关闭切断物料供给手阀切断物料供给，开启灭火气手阀将其通入炉膛，达成将炉膛火焰立即熄灭目标。
② 炉膛爆燃是较严重燃烧故障，燃烧故障是指因为操作不妥或系统供给不稳定等问题，造成燃料燃烧过程中出现不稳定燃烧，包含正常运行过程中火焰忽大忽小、炉体震动和炉膛爆燃，这类故障关键是因为助燃风和燃料供给稳定性不好、助燃风和燃料供给配比偏差过大和在点炉、停炉过程中安全确保方法实施不完全造成。经过严格按摄影关手册操作，加热炉尽可能避免不在解锁状态下运行可预防这类故障发生。
③ 供电停止会造成现场调整阀、切断阀关闭、加热炉会立即熄火。恢复供电后，现场仪表及设备试上电，确定现场仪表及设备完好，然后对炉内空间进行充足置换，最终根据装置需要决定是否重新点火运行。
④ 仪表风停止会造成现场调整阀、切断阀关闭，加热炉会立即熄火。当出现仪表风停止故障后因火焰熄灭实施停车程序，实施对炉膛空间置换后完成停车，因为仪表风供给可能是压力逐步降低，部分对供气压力较敏感气动电控阀门（通常是燃气切断阀）会先关闭。当仪表风供气压力恢复后，重新实施加热炉开车点火程序即可。
5 安全说明
加热炉是火焰直接加热物料设备，存在高温、高压、易燃易爆及高空操作等危险，应按摄影关要求进行操作。
5.1 注意事项
① 加热炉区在装置内属防爆区；加热炉炉膛内燃料燃烧，有高温火焰，如炉膛压力高于大气压会有高温烟气喷出炉体，会对周围装置和人员安全带来威胁，加热炉严禁炉膛正压操作；
② 加热炉运行时应常常观察炉内火焰情况，看火门内为高温区，在操作中避免长时间直接被炉膛火焰辐射，同时注意防烫保护；
③ 加热炉区内仪表风、氮气及灭火蒸汽等管道为中压力管道，被加热介质管道为高压、高温管道，燃料气管道为有毒易燃易爆介质管道；要求按摄影关要求操作，压力管道处理故障时应泄压；有毒及易燃易爆介质管道故障处理应先置换，再处理；对于高温管道处理故障时注意防烫保护；
④ 加热炉点火过程如出现炉膛存在可燃气体极易发生爆燃事故；在进行加热炉点炉前应确保足够长时间炉膛空气置换，应将烟道翻板全开通风30分钟以上，再进行炉膛可燃气体检测，合格后才能点火；
⑤ 现场电器仪表等检修时炉区内接线盒必需断电后开启防爆接线盒；
⑥ 为确保设备安全，加热炉严禁超负荷使用。
5.2 系统检验
① 加热炉正常运行中，火焰信号对加热炉安全起到极关键测点，应常常观察火焰情况，发觉火焰监测器指示和实际火焰不一样（火检误报）时应立即检修对应火检；
② 加热炉系统上现场直读表指示和电测电应常常比对，发觉损坏仪表后立即更换处理；
③ 定时对加热炉区内管道进行检漏检验，发觉问题立即处理；
④ 加热炉每1～2小时应该进行巡检并统计关键参数，经过定时巡检制度确保加热炉安全运行。
6 大修维护
加热炉应在工作2～3年时间后进行大修维护。
6.1 系统检修
① 加热炉大修时首先对管道内介质进行惰性气体置换，管道内有毒、易燃易爆介质应排放到安全地点；
② 清理加热炉区内过滤器、阻火器等可能出现堵塞管道配件；
③ 对全部管道重新根据设计图纸要求进行打压试验，如发觉泄漏时对泄漏密封更换，泄漏焊缝进行修补；
④ 对加热炉区内全部仪表进行重新检测校验并在合格后进行标识。
6.2 设备维护
① 加热炉本体
定时对加热炉炉管进行检验，如炉管出现渗漏、开裂、变形等问题加热炉不许可使用；
对加热炉外壳进行检验，对烧蚀、锈蚀部位进行修补；
对加热炉筑炉保温进行检验，对破损处进行立即修补；
检验烟道翻板阀灵活性，必需时进行维护；
检验各压力测点取压管，确保取压管通畅。
② 燃烧器大修时需要将燃烧器拆下检验，注意检验烧嘴砖烧蚀损失情况、燃气-助燃风喷管烧蚀变形情况等，对严重烧蚀（烧蚀10mm以上）烧嘴砖及破损烧嘴砖进行更换，对燃气-助燃风喷管同心度进行校正。
③ 点火装置检验是否能正常打火，对不能打火点火装置可经过更换点火电极、更换点火电缆、更换点火变压器方法确定故障点，对故障配件进行更换。
6.3 仪表维护
6.3.1 调整阀
燃烧系统调整阀选择无锡工装产品，型号为710E-63CCRCRN，相关调整阀使用及维护详见调整阀使用说明书。
1. 伴随装置运行，阀门性能和工况会改变，调整阀应定时进行开度调校。
6.3.2 切断阀
1. 加热炉燃烧系统共配有2台切断阀，其中主燃气主阀和长明灯主阀，为常闭气开阀。
2. 必需确保仪表空气洁净、干燥，且供气压力稳定。在仪表空气不洁净、压力不稳定时切断阀可能出现动作不到位或不动作现象，若发觉此现象请检验仪表空气供给情况。
6.3.3 温度热电偶
热电偶为单支防爆型铠装K型热电偶，型号为WRNB-74-TH02B，测量精度I级，电气接口1/2”NPT。
1. 常见故障及处理方法：
1) 指示值比实际值低或示值不稳时，可能是热电极短路、赔偿导线短路、热电极将断未断、接线柱间脏污及水滴等，除去灰尘、水滴，找到短路点，修复或更换热电偶等。
2) 指示值比实际值高时，可能是有直流干扰信号进入，排除直流干扰。
3) 热电偶热电势误差大，可能是热电极变质或保护管表面积灰，请更换热电极或清除积灰。
6.3.4 变送器
1. 加热炉有3台变送器以下：选择罗斯蒙特3051系列变送器，其中燃气喷前压力为一般压力变送器，炉膛压力、燃气流量为差压型变送器。
2. 在日常维护中应注意以下事项：
1) 对于一般压力变送器、差压型变送器应定时检验其取压管路，如紧固件是否有松动，管路是否有泄漏等。
2) 因为测量介质可能含有粉尘或微小颗粒等会在导压管内沉积，将会影响测量，须定时进行对取压管排污。
3) 具体及维护请参见各型号使用说明书。
6.3.5 燃气流量计
燃气流量计为ROSEMOUNT生产孔板流量计，规格型号为405PS100N065D3G，其结构简单，可靠性和长久稳定性好，安装使用及维护方便。
1. 孔板流量计工作原理及安装使用请详见使用说明书。
6.3.6 火焰检测器
1. 火焰监测器
1) 加热炉火焰检测采取FireyeUV7A4 探头配MPBF-200S型火焰监测器。
2) 火焰监测器关键技术指标、安装使用、调试维护等请详见使用说明书。

7 附表
7.1 加热炉操作和设计条件

工况1
工况2
工况3
物料组成
精制气
精制气
焦炉气
热负荷, MW
5.56
5.56
5.1
流量Nm3/h
30000
60000
10
入口温度, ℃
22
278
411
出口温度, ℃
525
525
525

7.2 加热炉关键设备一览表

序号
名称/位号
规格及说明
重量(t)
1
加热炉
规格：
5.56 MW辐射圆筒炉
约77
炉壳直径：
4734mm
炉体总高：
24.92m
数量：
1套
2
燃烧器
型号
HTB-Q-200
约0.3
燃料：
燃料气
燃烧形式：
扩散式燃气烧嘴
通风类型：
自然通风
数量
4套

7.3 加热炉关键仪表一览表

序号
位号
测点名称
仪表
型号规格
1
FT-63181
主燃气流量测量
孔板
405PS100N065D3G
差压变送器
3051DP1A22A1AB4M5K8HR5
2
PT-63181
主燃气喷前压力测量
压力变送器
3051GP1A2B21AB4M5K8HR5
3
PT-63183
炉膛压力测量
微差压变送器
3051CD0A02A1AH2L4B3M5K8DFTK

4
TT-63183
辐射段出口烟气温度
K型热偶
WRNB-74-TH02B
5
BI-63181A~D
火焰检测
火焰检测器
UV7A4
6
UV-63182
长明灯切断阀
切断阀
R301KS-MB-25F/J3-2234MT
7
UV-63181
主燃气切断阀
切断阀
R301KS-NB-250F/J3-2234MT
8
FV-63181
主燃气流量调整带切断功效
调整阀
710E-63CCRCRN
9
PV-63183
炉膛压力调整
调整挡板

10

直读压力测量
一般压力表

7.4 报警联锁值表

序号
测点名称
测点位号
单位
LL值
L值
H值
HH值
1
物料出口温度
TT-
℃

534
540
2
炉膛压力
PT-63183
Pa.g

-15

3
辐射段出口烟气温度
TT-63183
℃

850

4
燃料喷前压力
PT-63181
KPa.g
0.3
1

7.5 联锁动作表

序号
联锁点名称
联锁动作
1
紧急停车
①,②,③
2
火检4取2熄灭联锁
①,②,③
3
烟气挡板全关联锁
①,②
4
物料总管出口温度高联锁
①,②
5
主燃气喷前压力低联锁
①,②
6
主动停车
①,②,③
联锁动作说明
① 燃气切断阀关（位号 UV-63181）；
② 燃气调整阀切断功效（位号FSY-63181）关；
③ 长明灯切断阀（位号UV-63182）关；