加热炉系统用户手册.doc

加热炉单元仿真系统
使 用 手 册
（教师/学员）

目 录
一、工艺流程简介 3
1. 装置的工作原理 3
2. 装置流程说明 4
二、设备列表 4
三、仪表列表 5
四、工艺卡片 7
五、复杂控制说明 7
1.分程控制 7
2.串级控制 8
六、操作规程 8
1. 冷态开车 8
2. 正常运行 10
3. 正常停车 10
4. 燃料气中断 12
5. 引风机故障 13
6. 炉管破裂 13
7. 项目列表 14
八、仿DCS操作组画面 15
1. 操作组画面 15
2. 流程图画面 15
九、加热炉单元仿真PI&D图 17
十、加热炉单元DCS图&现场图 21

一、工艺流程简介
1. 装置的工作原理
在工业生产中，能对物料进行热加工，并使其发生物理或化学变化的加热设备称为工业炉或窑。一般把用来完成各种物料的加热、熔炼等加工工艺的加热设备叫做炉；而把用于固体物料热分解所用的加热设备，叫做窑，如石灰窑。按热源可分为：燃煤炉、燃油炉、燃气炉和油气混合燃烧炉。按炉温可分为：高温炉（＞1000℃）、中温炉（650～1000℃）和低温炉 （＜650℃。
工业炉的操作使用包括：烘炉操作、开/停车操作、热工调节和日常维护。其中烘炉的目的是排除炉体及附属设备中砌体的水分，并使砖的转化完全，避免砌体产生开裂和剥落现象。分为三个主要过程：水分排除期、砌体膨胀期和保温期。
油气混合燃烧管式加热炉开车时，要先对炉膛进行蒸汽吹扫，并先烧燃料气再烧燃料油。而停车时正好相反，应先停燃料油，后停燃料气。点燃料油火嘴前，要先用蒸汽吹干净火嘴上的结焦和集水。
本单元选用的是一种油-气体混合燃烧管式加热炉，这是石油化工生产中常用的设备之一，主要结构有：辐射室（炉膛）、对流室、燃烧器 、通风系统等。
辐射室（炉膛）位于加热炉的下部，是通过火焰或高温烟气进行辐射加热的部分。辐射室是加热炉的主要热交换场所，全炉热负荷的70%～80%是由辐射室担负的，它是全炉最重要的部分。
对流室是靠由辐射室出来的烟气与炉管进行对流换热的部分，实际上也有一部分辐射热，但主要是对流传热起作用。
燃烧器将燃料油雾化，使空气于燃料气或燃料油物雾化气良好混合，充分燃烧并产生热量。
通风系统的任务是将燃烧用的空气由风门控制引入燃烧器，并将废烟气经挡板调节引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式。

2. 装置流程说明
本流程是将某可燃性工艺物料经炉膛由燃料气和燃料油混合燃烧加热至要求温度去其他设备。
工艺物料经调节器FIC1001控制流量进入原料缓冲罐D101，然后经泵P101A/B分四股由FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005控制流量进入加热炉F101，先进入加热炉的对流段加热升温后，再进入辐射段，被加热至330℃出加热炉，出口温度由调节器TIC1002通过调节燃料气流量或燃料油压力来控制。
过热蒸汽在现场阀VIF101_9控制下，与加热炉的烟气换热至350℃，回收余热后，回采暖汽系统。
燃料气由燃料气网管来，经压力调节器PIC1003进入燃料气分液罐D103，控制该设备压力为5.0atm（a）。分离液体后的燃料气一路经长明线点火，另一路在长明线点火成功后，通过调节阀HC1001控制流量，进入加热炉进行燃烧。
为了保持加热炉内燃料油和燃料气的正常燃烧，应注意调节烟道挡板和风门的适当开度，维持正常的炉膛负压和烟道内氧气含量。
炉出口工艺物料温度体TIC1002可通过切换开关HC1001，实现两种控制方案：其一是直接通过控制燃料气体流量调节，其二是与燃料油压力调节器PDC1006来控制燃料油流量调节。
炉出口工艺物料作为塔T101的进料，进行精馏，塔顶气经空冷器和冷凝器后进入塔顶回流罐，罐中分离出来的气相经PIC1002控制出装置，油相经泵升压后一部分作为塔顶回流，一部分作为产品采出。塔釜物流经泵P102升压后作为塔底产品采出。
二、设备列表
序号
位 号
名 称
说 明
1
D101
原料缓冲罐

2
D102
T101塔顶回流罐

3
D103
燃料气分液罐

4
D104
燃料油储罐

5
E101
T101塔顶冷凝器

6
A101
T101塔顶空冷器

7
M101
燃料油雾化蒸汽混合器

8
P101A/B
原料进料泵

9
P102A/B
T101塔底出料泵

10
P103A/B
T101塔顶回流泵

11 .
P104A/B
燃料油进料泵

12
F101
加热炉

13
T101
精馏塔

14
C101
加热炉鼓风机

15
C102
加热炉引风机

三、仪表列表
点 名
单 位
正 常 值
描 述
AIC1001
%
4
F101烟气氧含量
FIC1001
T/H
96.4
原料油缓冲罐进料
FIC1002
T/H
24.1
原料油一路进料
FIC1003
T/H
24.1
原料油二路进料
FIC1004
T/H
24.1
原料油三路进料
FIC1005
T/H
24.1
原料油四路进料
FIC1006
T/H
35.5
T101塔顶回流量
FIC1007
T/H
90.9
T101塔釜出料量
FI1008
Kg /H
990
燃料气进F101流量
FI1009
Kg/H
0
燃料油进F101流量
FI1010
T/H
27
采暖汽流量
LIC1001
%
50
原料缓冲罐液位
LIC1002
%
50
T101液位
LIC1003
%
50
D102液位
LIC1004
%
50
D103液位
LIC1005
%
50
D104液位
PIC1001
atm(a)
16
原料缓冲罐压力
PIC1002
atm(a)
16
D102压力
PIC1003
atm(a)
5
燃料汽分液罐压力
PIC1004
mmH2O
-2
炉膛负压
PI1005
atm(a)
18
T101塔顶压力
PDC1006
atm(a)
0
燃料油雾化蒸汽压差控制
TIC1001
℃
75
T101塔顶温度
TIC1002
℃
600
F101炉膛温度
TIC1003
℃
330
物料出口温度
TI1004
℃
250
原料自边界来温度
TI1005
℃
250
原料缓冲罐温度
TI1006
℃
330
加热炉一路出口温度
TI1007
℃
330
加热炉二路出口温度
TI1008
℃
330
加热炉三路出口温度
TI1009
℃
330
加热炉四路出口温度
TI1010
℃
600
F101炉膛温度
TI1011
℃
380
对流段出温度
TI1012
℃
190
烟气出口温度
TI1013
℃
270
T101塔底温度
TI1014
℃
40
T101回流温度
TI1015
℃
350
采暖汽出口温度
TI1016
℃
380
对流段出温度
TI1017
℃
600
F101炉膛温度
TI1018
℃
1300
F101火焰温度
TI1019
℃
450
F101炉膛测点温度
TI1020
℃
190
烟气出口温度
四、工艺卡片
1) 裂解炉F101
名称
温度(℃)
压力(表)
流量
原料进料
250

96.4T/H
炉膛负压

-2mmH2O

加热炉烟气
190

加热炉炉膛温度
600

原料出口温度
330

燃料气

5
990Kg/H
2) 塔
名称
温度(C)
压力(表)
流量(T/H)
T101
底部：270

顶部：75
18atm(a)

五、复杂控制说明
1.分程控制
本装置的D101分程控制手段来控制其压力。当调节器控制在100%开度时，A阀全开，B阀全关；当调节器控制在50％开度时，A、B阀都是全关；当调节器控制在0%开度时，A阀全关，B阀全开。

PIC1001分程控制示意图
2.串级控制
1) FIC1001和LIC1001进D101原料油总流量与D101液位串级控制，保持D101的液位。
2) TIC1001和FIC1006调节T101回流量来控制T101塔顶温度。
3) LIC1002和FIC1007调节T101底部出料量来维持液位的稳定。
六、操作规程
1. 冷态开车
一. 开车前的准备工作
打开控制阀PV1001A/B、FIC1001、FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005
FIC1006、FIC1007、PIC1002、PIC1003、LIC1003的前后阀，打开P101、P102、P103的入口阀
二. 充压
打开PV1001A，对D101充压，充压至1.5MpaG，将PIC1001投自动
三. 充液
1) 打开原料进料阀FIC1001;
2) 当原料缓冲罐的液位超过30%后，打开原料进料泵P101;液位到50%左右时，LIC1001投自动，FIC1001投串级；
3) 逐渐开大四路进料阀FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005进料；
四. 点火前准备
1) 全开加热炉烟道挡板HC1005;
2) 全开吹扫蒸汽阀VIF101_1，将炉膛内可燃气体吹尽；
3) 关闭吹扫蒸汽阀VIF101_1,并适当关小烟道挡板HC1005至约50%；
4) 打开自然通风VXF101_5；
五. 燃料气准备
1) 手控打开燃料气分液罐D103的压力调节阀PV1003,逐渐增加其输出，向D103充气，使D103缓慢升压。
2) 当D103压力升至5.0atm(a)左右，将PIC1003设置为5.0MpaG,投自动。
六. 加热炉点火和升温
1) 开长明线点火，打开现场阀VIF101_4。
2) 将点火棒点燃，按“点火棒”按钮。
3) 打开燃料气根部阀VIF101_3。
4) 打开HC1001，引燃料气。
5) 点火成功后，打开鼓风机出口阀，打开鼓风机入口阀，启动鼓风机C101。
6) 打开现场阀VXC102_1，然后打开现场调节阀门HC1004，启动引风机C102，全关烟道挡板。
7) 打开阀门PV1004，控制炉膛负压在-2mmH2O。
8) 打开蒸汽阀VIF101_9，回收烟气热量。
9) 关闭自然通风。
七. 开塔
1) 打开PV1002排放塔内不凝气
2) 进料后，塔内温度略升、压力升高；当压力升高至0.5atm(a)时，关闭PV1002;
3) 待回流罐液位LIC1003升至20%，启动泵P103，打开泵出口阀;
4) 手动打开调节阀FV1006，全回流操作，维持回流罐液位升至40%；
5) 当塔底产品达到正常，启动泵P102，打开FV1007向外出塔底产品；当塔底液位到50%左右时，将LIC1002投自动，FIC1007投串级控制。
八. 调整至正常
1) 逐渐升温，使炉出口温度达到正常值。
2) 适当调整PIC1004和AIC1001的开度，保持炉膛负压和烟道气氧含量（4％）正常（氧含量通过鼓风机出口阀控制）。
3) 待塔压力稳定后，将PIC1002投自动；
4) 逐步调整进料量到正常值，稳定后将FIC1001、FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005投自动；
5) 在保证回流罐液位和塔顶温度的前提下，逐步加大回流量，将调节阀FIC1006投自动；
6) 当塔釜液位高于50%时，逐渐打开FIC1007，采出塔釜产品；同时将LIC1002输出设为50%，投自动；当塔釜产品采出量稳定后，将FIC1007先投自动，再投串级；
7) 当回流罐液位高于50%时，逐渐打开LV1003，采出塔顶产品；同时将其输出设为50%，投自动。
2. 正常运行
熟悉工艺流程，维持各工艺参数稳定，密切注意各工艺参数的变化情况，发现突发事故时，应先分析事故原因，并及时正确的处理。另请注意以下参数。
1.燃料油储罐的液位
随着燃烧的进行，燃料油不断消耗，应定期观察燃料油储罐的液位，当液位过低时，打开LV1005阀进料。
2.D104液位
燃料气夹带的液体分离出来后，D104液位会升高，液位过高时，应打开LV1004阀泄液。
3.T101塔顶温度
4.T101塔釜温度
5.T101塔釜液位
6.D102压力
7.D102温度
8.D102液位
3. 正常停车
一. 降量：
1) 通过FIC1001、FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005调节，逐步降低工艺物料进量至17T/h；
2) 同时相应逐渐关小调节阀PV1003，降低燃料气压力，保证加热炉出口温度在330℃。
3) 在此过程中，注意调节烟道挡板和风门开度，保证燃烧正常。
二. 停燃料气系统和工艺物料：
1) 关闭调节阀PV1003;
2) 当D103压力降至1.5atm(a)后，关闭燃料气进炉根部阀VIF101_3，关闭调节阀HC1001；
3) 当压力降至1atm(a)时，关闭长明灯线根部阀VIF101_4;
4) 待炉膛温度TIC1002降至150℃后，关闭调节阀FV1001及其前后阀，停工艺物料；
5) 关闭调节阀FV1002、FV1003、FV1004、FV1005及其前后阀，停采暖蒸汽。
三. 加热炉降温及炉膛吹扫：
1) 灭火后，开VIF101_1吹扫炉膛5s（实际操作过程要吹扫10min）;
2) 关闭VIF101_1，先关闭烟道挡板HC1005，关闭引风机前后阀，停引风机；再关闭自然通风VXF101_5，关闭鼓风机前后阀，停鼓风机，使加热炉逐渐自然降温，通风正常。
四. 停塔：
1) 手动开大LV1003，尽量通过LV1003排出回流罐中的液体产品，至回流罐液位降至20%左右；关闭出产品阀LV1003。
2) 同时，断开LIC1002和FIC1007的串级，手动开大FV1007，通过FV1007排出塔釜产品，使液位LIC1002降至30%左右；停泵，关闭出塔底产品的阀FV1007
3) 打开塔釜泄液阀VXT101_1，排出不合格产品；
4) 手动开大FV1006，将回流罐内液体全部打入精馏塔，以降低塔内温度；
5) 当回流罐液位降至0%，停回流，关闭调节阀FV1006;
6) 依次关泵出口阀、停泵P103、关入口阀
7) 塔内液体排完后，进行降压，手动打开PV1002，当塔压降至1.0atm(a)后，关闭PV1002;
8) 灵敏板温度降至50℃以下，关塔顶冷凝器冷凝水；
9) 当塔釜液位降至0%后，关闭泄液阀VXT101_1。

4. 燃料气中断
事故原因：燃料气中段
事故现象：燃料气中段，炉膛温度降低，炉出口温度降低
事故处理方法：
一. 加热炉系统处理方法：
1) 关闭燃料气根部阀VIF101_3，将进料控制阀FIC1002、FIC1003、
FIC1004、FIC1005调手动，调节进料量。
2) 打开燃料油进料阀LV1005及其进料阀；
3) 打开燃料油储罐回油阀VID104_1;
4) 启动泵P104A/B，打开泵P104出口阀P104O；
5) 打开雾化蒸汽调节阀前后阀，打开雾化蒸汽调节阀PDC1006；
6) 点击HC1001和HC1002切换框，待显示为HC1002时，打开HC1002，燃料油进料；
二．调整至正常
1) 逐渐升温，使炉出口温度达到正常值。
2) 适当调整风门和烟道挡板的开度，保持炉膛负压和烟道气氧含量（4％）正常。
3) 待塔压力稳定后，将PIC1002投自动；
4) 逐步调整进料量，稳定后将FIC1001、FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005投自动；
5) 摘除FIC1006和TIC1001的串级控制，在保证回流罐液位和塔顶温度的前提下，逐步加大回流量，将调节阀FIC1006投自动；
6) 当塔釜液位高于50%时，摘除FIC1007和LIC1002的串级，逐渐打开FIC1007，采出塔釜产品；同时将LIC1002输出设为50%，投自动；当塔釜产品采出量稳定后，将FIC1007先投自动，再投串级；
7) 当回流罐液位高于50%时，逐渐打开LV1003，采出塔顶产品；同时将其输出设为50%，投自动。

5. 引风机故障
事故原因：引风机坏
事故现象：炉膛负压升高，氧含量不足，温度降低
事故处理方法：
一．全开烟道挡板，来控制炉膛负压，关闭引风机入出口阀
二．调整至正常
6. 炉管破裂
原因：炉管破裂。
现象： 炉膛温度急剧升高；炉出口温度升高；
处理：
一.停燃料气和工艺物料：
1) 逐渐关闭调节阀PV1003;
2) 立即关闭燃料气阀HC1001，关闭燃料气进炉根部阀VIF101_3;
3) 关闭长明线根部阀VIF101_4;
4) 待炉膛温度降至150℃后，关闭调节阀FV1001及其前后阀;
5) 关闭调节阀FV1002、FV1003、FV1004、FV1005及其前后阀，停采暖蒸汽。
二．加热炉降温及炉膛吹扫：
1) 灭火后，开VIF101_1吹扫炉膛5s（实际操作过程要吹扫10min）；
2) 关闭VIF101_1，先关闭烟道挡板HC1005，关闭引风机前后阀，停引风机；再关闭自然通风VXF101_5，关闭鼓风机前后阀，停鼓风机，使加热炉逐渐自然降温，通风正常。
3) 打开LV1004入出口阀，开LV1004，排净燃料气系统内燃料。
三. 停塔
1) 手动开大LV1003，尽量通过LV1003排出回流罐中的液体产品，至回流罐液位降至20%左右；关闭出产品阀LV1003。
2) 同时，断开LIC1002和FIC1007的串级，手动开大FV1007，通过FV1007排出塔釜产品，使液位LIC1002降至30%左右；停泵，关闭出塔底产品的阀FV1007
3) 打开塔釜泄液阀VXT101_1，排出不合格产品；
4) 手动开大FV1006，将回流罐内液体全部打入精馏塔，以降低塔内温度；
5) 当回流罐液位降至0%，停回流，关闭调节阀FV1006;
6) 依次关泵出口阀、停泵P103、关入口阀
7) 塔内液体排完后，进行降压，手动打开PV1002，当塔压降至1.0atm(a)后，关闭PV1002;
8) 灵敏板温度降至50℃以下，关塔顶冷凝器冷凝水；
9) 当塔釜液位降至0%后，关闭泄液阀VXT101_1。
7. 项目列表
序号
项 目 名 称
项 目 描 述
处理办法
1.
冷态初态
基本项目
同操作规程
2.
正常运行
基本项目
同操作规程
3.
停车初态
基本项目
同操作规程
4.
燃料气中断
特定事故
同操作规程
5.
引风机坏
特定事故
同操作规程
6.
炉管破裂
特定事故
同操作规程
7.
冷态（FV1001K）
冷态：
阀FV1001失灵
见备注
8.
冷态（P102AH/FV1006K）
冷态：
泵P102A坏/阀FV1006失灵
见备注
9.
冷态（FV1007K/P103AH）
冷态：
阀FV1007失灵/泵P103A坏
见备注
10.
正常（燃料气中断）
正常：
燃料气中断
见备注
11.
正常（引风机故障）
正常：
引风机故障
见备注
12.
正常（炉管破裂）
正常：
炉管破裂
见备注
13.
正常（FV1006K/燃料气中断）
正常：
阀FV1006失灵/燃料气中断
见备注
14.
正常（E101JG/P102AH/引风机故障）
正常：
换热器E101结焦/泵P102A坏/引风机故障
见备注
15.
正常（PV1003K/炉管破裂）
正常：
阀PV1003失灵/炉管破裂
见备注
16.
正常（E101JG）
正常：
换热器E101结焦
见备注
17.
正常（FV1001K/FV1006K）
正常：
阀FV1001失灵/阀FV1006失灵
见备注
18.
正常（P103AH）
正常：
泵P103A坏
见备注
19.
停车（P103AH/VXD101_1K）
停车：
泵P13A坏/阀VXD101_1失灵
见备注
20.
停车（FV1006K/PV1002K）
停车：
阀FV1006失灵/阀PV1002失灵
见备注
备注：（处理方法）
1) 阀失灵——处理（用组合键（CTRL+M）调出处理画面，选中所需处理的阀之后，点击处理，即可修复。下同）。
2) 阀漂移——处理。
3) 仪表失灵——处理。
4) 仪表漂移——处理。
5) 泵坏——处理或启动备用泵。
6) 换热器结垢——启动备用或提高冷却水量 。
7) 特定事故：详见操作手册中事故的处理方法。
八、仿DCS操作组画面
1. 操作组画面
名字
仪表1
仪表2
仪表3
仪表4
仪表5
仪表6
仪表7
仪表8
GROUP001
PIC1001
FIC1001
FIC1002
FIC1003

FIC1004
FIC1005
LIC1001
GROUP002
PIC1002
FIC1006
FIC1007
LIC1002
LIC1003
TIC1001

GROUP003
PIC1003
LIC1004
PDC1006
TIC1002
TIC1003
LIC1005
AIC1001
PIC1004
2. 流程图画面
图　　名
说　　　　明
备 注
OVERVIEW
加热炉单元总貌图

GR1001
原料系统一DCS图
CTRL+1
GR1002
原料系统二DCS图
CTRL+2
GR1003
燃料系统DCS图
CTRL+3
GR1004
空气系统DCS图
CTRL+4
GF1001
原料系统一现场图
CTRL+5
GF1002
原料系统二现场图
CTRL+6
GF1003
燃料系统现场图
CTRL+7
GF1004
空气系统现场图
CTRL+8
GF1004
空气系统现场图
CTRL+8

九、加热炉单元仿真PI&D图

十、加热炉单元DCS图&现场图
GR1001

GR1002

GR1003

GR1004

GF1001

GF1002

GF1003

GF1004