加热炉操作和维护手册.docx
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加热炉操作和维护手册
LINDEIMPIANTIITALIAS.P.A.-Roma
加热炉操作和维护手册
CHARGEHEATER109F-101
中国青岛
目录
1.前言
2.简述
2.1简介
2.2辐射室
2.3对流室
2.4燃烧空气风机（和109F-102共同使用）
2.5烟气风机（和109F-102共同使用）
2.6烟气-空气预热器（和109F-102共同使用）
2.7蒸汽-空气预热器（和109F-102共同使用）
2.8燃烧器
2.9衬里
3.试车预备
3.1简述
3.2清洗
3.2.1管道清洗
3.2.2用空气吹扫
3.3风机运行试验
3.4紧密试验（建议）
3.5加热炉系统的检查
3.6最后检查
3.6.1内部检查
3.6.2外部检查
4.试车
4.1加热炉开车准备
4.2燃烧器点火的一般叙述
4.3耐火衬里的烘干
5.正常操作
5.1正常开车
5.2加热炉的操作
5.2.1加热炉热效率
5.2.1.1过剩空气
5.2.1.2炉膛压力控制
5.2.2燃烧器操作
5.2.3加热炉检测
5.3操作问题
5.3.1火焰扑炉管
5.3.2燃烧以后
5.3.3炉管失效
5.3.4长明灯灭火
5.3.5风机震动或噪音过大
5.3.6轴承过热
6.停车程序
6.1一般叙述
6.1.1计划停车
6.1.2非计划停车
6.2长时间停车措施
7.烧焦
8.维护
8.1观察
8.2机械检查
8.3仪表
8.4工艺炉管
8.5耐火衬里
8.6燃烧器
8.7风机
8.8结构
8.9外观
8.10管线支撑
8.11烟囱和烟道
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9.安全注意事项
9.1开车前的安全事项
9.2正常操作期间安全事项
9.3紧急停车的安全事项
10.参考目录
1.前言
这些操作指导书仅仅是过程设计、必要的操作和开车程序的概要。
这些指导书在加热炉必须遵守的操作中所有的预防和指导的规则，在一定理解上不能完全的包括。
进一步来说，LindeImpiantiItalia公司陈述的仅是整个工厂的一部分，那些工厂适合的功能。
总体上说，本质上不仅要依靠LindeImpiantiItalia公司提供的设备的工作方法（例如过程单元），而且还要依靠主要供应商陈述的部件的作用（例如控制阀、控制回路等等）。
这个操作手册包含的仅是加热炉特别的细节和操作人员期望的必要的专业知识，例如：
加热炉维护的经验。
由于错误的操作导致的结果，指导书提供者将不承担任何责任，即使在操作手册中没有包含的细节指导。
进一步来说，事故的预防和要求，政府有关部门会提供的。
2.简述
2.1介绍
这本手册涵盖了中国青岛丽东使用的原料加热炉（ChargeHeater）109F-101的设计信息和操作指导。
整个设备和附件完全按照工作规范和下面的详细设计标准设计的。
ChargeHeater（109F-101）的设计基础是加热由H2+HC组成的Isomar工程的原料，流量为37784kg/h，从367℃到424℃，热负荷为14.97MMkcal/h，这些仅是辐射室的作用。
在遮蔽段/对流段（shield/convection）部分有废热回收设备（WRU）；WRU的设计基础是加热流量为256425kg/h的碳氢化合物，从218℃到220℃，热负荷为14.97MMkcal/h，出口含有41.05％的气相流量。
更多的信息请参考“FiredHeatersDataSheets”DS75.21和例表在第八节。
文件所提到的Linde所有代理供应商和必要的为正确和完整理解加热炉操作都附在手册上和例在最后的表格中。
2.2辐射室
这台加热炉的辐射室是双辐射室排列有垂直门类型（wickettype）炉管，烟气从每一个辐射室上部离开。
辐射室含有材质为ASTMA335P22、外径101.6mm、壁厚5.74mm（SCH40）、68根光管组成的68路炉管。
每路炉管热表面积是2.58m2。
所有辐射室炉管由底部的入口和出口集合总管支撑，全部直立在鞍座上。
辐射室底部装配有12台强制通风类型气体燃烧器，每个辐射室6台。
炉管和火焰之间的有足够的距离来防止火焰扑炉管现象。
2.3对流室
WRU进料从上部的盘管部分进入，向下流动和烟气逆流换热，然后经由外部管线流到盘管的其它部分。
WRU对流室盘管由材质ASTMA106Gr.B、外径168.3mm、壁厚7.11mm（SCH40）、4路路管、每路8根组成的炉管。
2.4燃烧空气风机（和109F-102共用）
加热炉装配有两台强制通风燃烧空气风机（名称为109K-102A/B），电机驱动的离心式风机。
制造商是AeromeccanicaStranich,型号BCFN445R6。
正常流量能力是86371kg/h；设计流量能力是99327kg/h。
风机在加热炉开车时控制是由入口导向叶片完成，正常操作中进入加热炉109F-101和109F-102的燃烧空气是通过分别两个挡板来控制，而这两个挡板是由位于燃烧空气下游管道中的由两个文秋里管的每一个分别控制的。
制造商为风机的安装、操作和维护的指导书可以在风机的有关操作手册中找到，也包含性能曲线。
还有，装配图和详细的操作数据可以参考制造商图纸和风机数据表DS75.03。
2.5烟气风机（和109F-102共用）
这台加热炉配有一台普通的烟气引风机（名称109K-103），电机驱动的离心式风机。
制造商是AeromeccanicaStranich,型号BCFN520。
正常流量能力是90900kg/h；设计流量能力是113625kg/h。
风机控制是由入口导向叶片执行。
正常操作中进入加热炉109F-101和109F-102的燃烧空气是通过分别两个挡板来控制，而这两个挡板是由位于燃烧空气下游管道中的由两个文秋里管的每一个分别控制的。
制造商为风机的安装、操作和维护的指导书可以在风机的有关操作手册中找到，也包含性能曲线。
还有，装配图和详细的操作数据可以参考制造商图纸和风机数据表DS75.13。
2.6烟气-空气预热器（和109F-102共用）
这台加热炉装有烟气-空气预热器（名称109E-110），安装在地面，类型为静态同流式换热器。
制造商是BY-CAST公司，型号VII192658HTbLTb/LP2。
在设计条件下空气从72℃加热到202℃，烟气从285℃冷却到172℃。
空气预热器是三段组成，每段管数57/76/76，空气侧有两段，烟气侧占一段。
管线材质是铸铁（castiron）。
制造商为空气预热器的安装、操作和维护的指导书可以在空气预热器的有关操作手册中找到。
还有，装配图和详细的操作数据参考制造商图纸和空气预热器数据表DS75.04。
2.7蒸汽-空气预热器（和109F-102共用）
为了避免酸性腐蚀或烟气后段冷凝，加热炉空气预热器配有一台蒸汽-空气预热器（名称109E-109），壳管式类型。
制造商是BY-CAST公司，型号FE/4（3.17）ALU2954SLC1564VERTICAL。
蒸汽通入管内，当空气穿过这些管线时被加热。
在设计条件下空气从-10.2℃加热到72℃，蒸汽从149℃冷凝成液体。
制造商为空气预热器的安装、操作和维护的指导书可以在空气预热器的有关操作手册中找到。
还有，装配图和详细的操作数据参阅制造商图纸和空气预热器数据表DS75.14。
2.8燃烧器
辐射室装配有12台强制通风燃烧器。
制造商是JohnZink公司，类型是低氮氧化物燃烧器，型号PSFR-10R。
燃烧器装配在炉底，火焰向上。
燃烧器设计燃料是燃料气（名称有VentGas/LNG/LPG,组成在DS75.22第3页）。
燃烧器设计是正常负荷的120％，以加热炉热吸收量为设计基础。
可实现衰减率（turndown）为4：
1。
每台燃烧器带有连续自励式气体长明灯来确保主燃烧器连续的火焰。
每台长明灯通过一台便携式电子打火器点燃。
制造商为燃烧器的安装、操作和维护的指导书可以在燃烧器的有关操作手册中找到。
热负荷和燃料压力关系图、热负荷和空气压力关系图可以参考燃烧器数据表DS75.22。
还有，装配图和详细的操作数据参阅制造商图纸。
2.9衬里
加热炉和其它附属设备配有适当的隔离来减少散热损失和产生高的效率。
辐射室的墙壁、拱顶处、炉底和对流室墙壁、烟囱的水平连接部（breeching）、烟气管道以及烟囱内部全部用浇注隔离衬里。
关于衬里更多的信息可以在“加热炉数据表”DS75.21中找到。
3.试车预备
3.1简述
对建设人员来说，他的职责是完全按照设计图纸安装设备、管线、结构等等，以便于工厂能够准备试车和开车准备，这里包括所有设备和管线水压试验完成（如果要求的话）。
应该采取必要的预防措施来保持设备清洁和保护精密设备、仪表、机器、阀密封等等的损坏。
操作员应该熟悉所有设备的位置、操作和控制。
此外检查下面公用系统是否有效性：
a.供电
b.氮气
c.冷却水
d.软化水
e.仪表风
f.蒸汽
g.饮用水
h.生产用水
3.2清洗
机械的压力试验完成以后，系统经常含有许多杂质必须除去。
杂质如果不除去，就可能阻塞阀门、过滤器或管线，这样就可能引起非计划停车、短时间的操作间断或降低操作效率。
因此，根据下面的步骤所给出的程序对设备和管线仔细的清洗是必要的。
3.2.1管线的清洗
清理管线的残骸一般根据下面提供的程序之一：
a.正常工厂操作期间，用水冲洗所有管线，包括水线和其它工艺液体管线。
b.正常工厂操作期间，用空气吹扫所有管线，包括工艺气体、空气和氮气线。
c.蒸汽主要推荐吹扫所有蒸汽管线。
我们的建议是用空气吹扫，空气吹扫的强度要求根据管线安装时的清洁度。
3.2.2空气吹扫
吹扫部分严格的确定必须被现场开车小组的试车人员来做，因为他们对管线的布置和现场的条件最熟悉。
将吹扫计划的结果已经标记在一套P&ID图上。
a.工厂用风（非净化风）从公用系统来，用临时软管连接需吹扫部分管线；
b.流体走向由出口点来决定，出口点一般选在方便和吹扫效率好的地方。
出口管线不能将风排进已经吹扫干净的或不能有效清除的设备中。
c.流体可以用适当的阀门关闭来限制，如果没有阀门，有必要安装临时的爆破片。
无论如何，这个解决办法是可以接受的。
d.灵敏的设备容易在吹扫中损坏，例如：
流量计、孔板、计量站、控制阀、消音器等必须在吹扫时拆除。
e.密闭管线系统用非净化风吹扫压力大约是6bar（g）或系统最大设计压力（如果低于风压）。
通过打开选择的阀门，空气高速的释放到大气中将杂质带出；同样的效果页可以用足够爆破片获得。
f.一个系统冲压应该反复多次，直到排出的空气中没有杂质。
g.如果直接释放到大气中，应引至安全地方放空。
3.3风机运行试验
风机运行试验必须进行。
运行试验一般在系统机械完成以后可以投用时。
性能试验依靠供电、冷却水、机械密封液体、仪表风、污水排放系统、消防水、除盐水的是否可用。
风机根据制造商指导书操作，例如有足够的润滑油和冷却（如果必要）等等必须被提供。
在试验期间，最少应检查下面几项：
a.基础；
b.电流开关（现场和遥控的）；
c.保护开关和报警；
d.鼓风机和驱动机的连接；
e.轴承的散热；
f.风道和鼓风机装配连接合适；
g.鼓风机和驱动机的振动；
h.电力消耗
在运行试验前鼓风机上游连接系统应已经清理干净。
运行试验成功以后，每一台风机将和系统的其它部分隔离。
在运行试验和初始开车空闲几个星期，无论何时使用，这样保持是重要的。
保持的方法将根据每一台风机制造商推荐的为基础。
3.4装置紧密试验（建议）
工厂开车进一步之前，必须进行试漏。
一个严格的紧密试验必须完成以确保密封性。
最好的紧密试验方法就是每一个部分冲压，使它们在压力下持续一段时间，在12小时内压力下降不能超过5％，所有法兰（管件）用肥皂水试漏，发现泄漏及时修复。
装置冲压应该用最大的氮气压力，使设备分别的冲压到各自的设计压力进行试验。
试验完成以后，所有这些试验部分用惰性气体保持在正压状态。
3.5加热炉系统的检查
a.检查燃烧器喷头是否固定，是否有杂质堆积在喷嘴上；
b.检查燃烧器的点火孔确保通畅；
c.检查燃烧空气部分的部件是否干净；
d.检查所有的空气挡板是否操作全开全关（特别是最后刷漆以后）；
e.检查所有的燃烧器阀门是否可操作；
f.检查耐火材料和辐射室内部保温衬里是否在建设中损坏；
g.检查所有的通道门和看火窗是否能严密关闭；
h.确认加热炉所有缝隙是否密封较好，尽可能的排除空气进入炉膛降低炉效率。
应从炉膛内部不能看见外面的光线。
i.所有缝隙应用陶瓷纤维或其它相似的东西密封，检查门缝隙应用保温材料填充。
风机和它们的附件须彻底的检查，如：
a.旋转方向、风道的连接；
b.电机的运行试验；
c.基础；
d.电流开关（现场和遥控的）；
e.保护开关和报警；
f.风机和驱动机的连接；
g.风道和风机装配连接合适；
h.风机和驱动机的振动；
i.机器运转试验（根据上面2.3条和制造商指导）。
3.6最后检查
加热炉购买商加热炉试车过程中按照上述的最后方法对设备内外的检查是必要的步骤。
3.6.1内部检查
炉膛内部的检查必须在燃料和氮气线盲板拆除、主要阀门打开和加热炉准备点火之前完成。
a.炉膛包括墙壁、拱顶、炉底、热表面和燃烧器缝隙必须检查到是否有其它物质、杂质、工具、机械等等。
加热炉检查完毕以后必须封闭，禁止进入。
b.对流室下部和烟囱底部也一样都要必须检查到。
c.为了有效的内部检查主要应执行的步骤按照下面：
d.加热炉内部清理干净任何额外的东西、工具、焊渣等。
e.看一下加热炉耐火材料在厂家出货和安装时是否损坏；在安装燃烧器时必须特别仔细并确认耐火材料和保温层没有被损坏或弄湿。
任何损坏必须尽可能的修复，在货出厂和安装等时候必须看一下衬里没有损坏。
f.下面炉膛内部热膨胀余量必须给提供：
1）管线
2）入口/出口系统
3）交叉管线
4）炉管支撑
对辅助设备像燃烧器、风机等，附在操作手册做为参考。
a.所有的膨胀点应清理干净和无尘土、灰泥等。
b.首先应测量一下管线尺寸和厚度。
c.燃烧器喷嘴安装牢固、位置适当，没有杂质，长明灯安装完毕。
d.燃烧器燃烧枪和结构图上一样安装准确并匹配适合。
e.长明灯装配没有损坏，长明灯管匹配适合。
f.长明灯燃料气和空气孔位置适合并清洁。
3.6.2外部检查
加热炉内部检查完成以后，开始外部检查，根据下面主要陈述：
a.所有的脚手架、机械、工具和其它没必要的材料已经从加热炉区域清走。
b.所有的平台、楼梯和直梯可以自由通过。
c.所有的隔栅和台阶合适固定。
d.所有的栏杆扶手合适固定。
e.所有的安全退路是无障碍的。
f.所有的看火窗、出入门方便操作，并且安全的关闭。
g.所有的仪表方便操作。
h.外部刷漆完成无缺陷。
i.燃烧器阀门和空气风门容易操作，能够全开全关。
j.所有燃烧器已经被分解，通道孔内检查清洁和设计图纸相同。
k.管线的外部保温、空气进风（如果有风道）已经完成。
l.所有工艺和公用管线安全可靠的。
m.燃烧空气风机旋转方向是正确地。
n.所有控制器、记录器、热偶和安全停车设备已经检查完成并且是安全可靠的；特别是流量计已经清零，温度计套管检查能正确的插入位置。
o.所有为观察加热炉和炉管操作的仪表已经安装和校准。
p.所有空气挡板是可操作的，尤其是最后刷漆以后，位置指示符合燃烧器图纸。
q.所有阀门和管线连接处已经试漏并有问题已经修复。
r.炉管已经使用空气或惰性气体清理掉油脂和一些松散的杂质，燃烧器管线必须用蒸汽和惰性气体分别吹扫清理干净。
s.挡板必须能够自由的移动，挡板全开的位置必须符合图纸并且清楚的标记在外部。
t.所有的放空和倒淋完全的关闭。
u.整个加热炉装置不能给出任何不安全疑点的理由。
v.所有的这些方面（上面几部分）得到满意结果以后，加热炉开始准备试运转。
4.试车
4.1加热炉开车准备
一旦预试车和检查完成，加热炉开车从冷态可能继续而没有任何延迟，强烈推荐按照下面检查表去做准备：
a.控制器和控制阀位置检查表（试车人员按场所准备）；
b.隔断阀和盲板的位置（试车人员按场所准备）；
c.燃烧器管理系统，设定点；
d.超驰和开关位置的检查表；
e.报警（Alarm）和停车（Trip）设定表；
f.安全相关设备例表，例如：
a）安全相关连锁设备表
b）安全相关止回阀表
c）安全相关控制阀和限流孔板表
d）气体监测器例表
e）安全相关停车－分类约定表
f）安全阀－技术规范
在这个操作手册描叙的开车细目是以上述提到的检查为基础。
任何不遵守给定的手册内容将可能导致工厂停车或可能引起不期望的混乱。
4.2燃烧器点火的一般叙述
下面指导是关于燃烧器点火顺序的，在整个顺序中关于许可要求的细目请参考GS相关文件。
点燃烧器时要求最少两个操作员合作，一个在控制室内，另一个在现场加热炉底。
点火时用便携式点火设备。
a.点燃烧器之前燃烧器管理系统处在允许开车的条件，请参考基本步骤的逻辑和检查的条件。
b.点火之前，在长明灯主遮断阀下游到分支阀之间的燃料线应完成紧密试验。
确保所有的阀门关闭，自控阀在失败安全位置关闭。
c.加热炉燃烧室已经用12倍的炉膛体积的空气吹扫1小时以上。
d.所有停车信号是正常的，仅有燃料气压力低信号是默认的。
e.一旦长明灯点着后，可以点主燃烧器。
为了这个目的，主燃烧器的燃料和空气控制器必须在手动控制模式。
f.隔断阀将要打开，另外的所有的燃料阀的电磁阀将要上磁。
g.根据制造商指导书调整燃烧器的燃烧空气风机挡板。
h.成功点燃燃烧器以后燃烧器的操作情况可以通过看火窗观察来检查。
i.在达到燃料自燃点以前万一加热炉出现停车，开车程序包括吹扫用至少多少分钟的空气、紧密试验等重新执行。
j.燃烧器点火应用同一种方法，燃料气的加热速率每小时不要超过50℃。
k.刚开始火焰不要太强，但是不要出现松懒的黄色火焰，可以通过调整燃烧空气和燃料气分支阀门来避免。
4.3耐火衬里的干燥
加热炉第一次开车之前或耐火材料经过修复之后或长时间停车以后，加热炉必须缓慢加热，目的是为了干燥掉由于表面束缚的水气和化学束缚水。
化学水和表面水不得不赶净否则在系统开车时会导致衬里裂缝和磨损。
下面是关于加热炉燃烧器和耐火材料烘干的一些主要步骤描述；细目和完全的程序，请参考附属的文件。
加热炉耐火材料的烘干正常情况开始第一台燃烧器点燃以后持续进行。
用燃料气烘干。
此外，因为是加热炉第一次加热，管线、支撑和耐火材料的热运动必须仔细检测。
在开始干燥之前，所有的安全措施要实行。
特别是：
a.加热炉炉膛已经用燃烧空气风机吹扫。
b.烟道挡板是打开的（建议开车使用自然通风模式）。
c.如果燃烧器和长明灯发生灭火事故，炉膛必须吹扫，长明灯和燃烧器将重新点燃。
加热炉挡火墙温度将以15℃/h的温度增长，干燥温度在200℃时应该最少维持48小时，在500℃时应该最少维持24小时。
当挡火墙温度达到250℃时，开始小流量炉管内通入介质（蒸汽、氮气或任何有效流体）保护炉管过热。
在这期间周期性的检查炉管出口温度不要超过设计温度，检查是否有热斑点。
通过检查加热炉壳体温度来检查耐火材料的干燥程度这也是重要的，因为水份的一部分是在靠近壳体的隔热层中。
完成加热炉烘干将需要4天，最多4天半。
烘干以后加热炉即可以进料、升温也可以冷却（挡火墙温度以每小时35℃的温度下降，持续到可以进料），重新点火应该按照4.1部分重新开始。
注意：
LindeImpiantiItalia公司给出的程序是建议性的，是以自己的经验为基础，参考附件SD-75.01。
制造商的程序如果更稳妥就根据他们的程序。
5.正常操作
5.1正常开车
下面的程序是针对一般性加热炉开车点火。
它应用于加热炉干燥之前的第一次点火和计划停车以后的任何点火等等。
最初的点火和衬里干燥以后阶段，耐火材料的检查是必要的或紧急情况相似。
一般，正常开车由下面步骤组成：
a.点燃烧器前，加热炉炉膛必须在挡板全部打开下进行吹扫以便于吹扫量最少5倍于加热炉体积。
b.根据3.1.3部分描述的程序，长明灯和燃烧器点火。
也可以参考燃烧器操作手册相关的点火指导书。
c.开始尽可能以最小流量工艺介质通过加热炉炉管，如果没有可能开始工艺介质循环，在挡火墙温度达到250℃以前任何情况下，尽可能的开始工艺介质的循环。
d.继续尽可能快的加热加热炉，为了快速通过短暂的阶段从低温度下的低流量操作到设计温度下的设计工艺流量操作。
e.尽可能快的增加原料速率。
f.经常检测仪表和记录结果，在这期间加热炉工艺流量、出口工艺介质温度最少每15分钟检查一次。
g.观察尽可能快的增长的炉管出口温度。
控制温度增加在短时间内超出流量的增加是允许的。
在紧急停车的情况下，遵守的路线可能是只要安全允许情况下从中间阶段开车。
计划停车或最初为烘干的任何点火是设想在加热炉和其外围设备已经检查完毕，相应的操作准备就绪。
加热炉灭火以后加热，大约12～16小时是必要的。
在这期间，拱顶烟气温度增加不要超过50℃/小时。
如果在灭火期间有可能有水进入衬里则这个阶段还要加长。
在这种情况下要求的时间长度依靠于含水量和能够带出水的烟气流速。
正常情况下，12小时足够了，除非在停车周期内大量的衬里被维修。
在这种情况下，维修公司应该指示干燥程序，或者在最坏情况下，使用标准的初始干燥程序重新进行干燥。
在加热炉运转中断的情况下，如果加热炉仍然是热的，则加热时间可能减少。
这个取决于加热炉已经冷却到的又开始加热的温度，升高温度时以每小时50℃，直到达到正常操作条件。
这些速率还要参考加热炉本身，如果加热规范要求比较严格（例如，燃烧器火盆砖修复），则要遵守规则。
5.2加热炉的操作
加热炉是装置中的关键设备，错误的操作将可能使加热炉寿命激烈减少火额外的维护费用增加。
这里下面列出了在控制加热炉和燃烧器操作方面的主要步骤。
燃烧器的燃料气操作能力的范围从33.3％到120％。
燃料流量按照燃料气流量设定点自动控制，设定点是操作员根据装置当前操作情况确认的。
此外，燃烧器必须在任何时候调整不要让火焰扑炉管。
加热炉应该操作在按照数据表中的规范中规定的过剩空气条件下，或适合的现场条件。
为优化火焰形状和效率，重要的一点是让所有空气通过燃烧器进入加热炉。
因此，一些设备附件如看火窗、通道门等应在操作期间全部关闭。
过剩空气进燃烧器的量在整个操作范围内应持续稳定。
如果燃烧空气量不足，那么烟气中将会存在CO，加热炉出口温度可以看出有明显减
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