开工加热炉产品说明及操作手册.docx
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开工加热炉产品说明及操作手册
通化化工股份有限公司
原料路线与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有限公司
概述
前言
本操作手册为整个系统的操作说明，上岗操作人员上岗前请详细阅读本手册及有关仪表说明书。
系统简介
加热炉系统包括加热炉炉体、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，炉管采用多头并联螺旋盘管；辐射段上方设计带翻板的烟囱，通过控制翻板可调节炉膛压力。
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；烟风系统采用自然通风给燃烧器供风。
加热炉自动控制系统包括点火控制、负荷调节控制、炉膛负压控制及安保联锁控制等。
通过控制点火步骤保证加热炉安全点炉，通过物料出口温度控制燃料流量实现加热炉负荷自动调节，通过炉膛负压测点和烟囱翻板阀实现炉膛负压调节，在点炉及运行中可以通过DCS上的操作画面实现直观显示相关参数，通过对敏感测点监控实现安保联锁控制保证加热炉设备安全。
功能及技术特征
工艺系统
工艺系统简介
加热炉燃烧工艺系统流程详见随机资料之“系统流程图（P&ID）”。
燃烧系统主要包括主燃气管线、点火燃气管线和氮气管线。
主燃料气管线的燃料供应及调节阀组内设置流量计、流量调节阀、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的流量控制和切断，阻火器可保证燃料气管道的安全，当燃气系统停止工作时可以通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的长明灯提供燃气，气源来自主燃气管线，长明灯燃气压力稳定在20~40kPaG内即可保证长明灯火焰稳定燃烧，从而保证主火焰被可靠引燃，长明灯管线设置主路切断阀，能在长明灯火焰熄灭时及时切断燃气，保证系统安全。
燃料气燃烧需要的助燃风靠炉膛负压形成的自然通风提供，除利用调节烟囱挡板控制炉膛负压调节自然供风量外，还可以利用燃烧器外壳上设置的手动翻板阀调整燃烧器助燃风大小。
技术参数
加热炉技术参数操作和设计条件见“附表1”。
主要设备
加热炉系统主要设备见“附表2”。
仪表控制系统
仪表功能及特点
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的核心部分，是决定加热炉能否安全、可靠运行的关键。
控制系统具备以下功能及特点：
启、停──确保加热炉点火、停车按预定程序进行，提高了可靠性。
自动调节热负荷──确保加热炉运行无需人工干预。
完善的安保联锁系统，具备报警屏幕显示功能──确保加热炉的安全运行。
主要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。
控制原理
热负荷调节
热负荷调节系统是控制系统的重要组成部分。
采用“串级”、“炉膛负压”的调节方案，由DCS来完成物料出口温度、燃气流量、炉膛负压的调节作用。
炉膛负压调节
通过调节烟道挡板阀的开度可以控制加热炉炉膛负压，保证加热炉燃烧在适合的负压范围内。
参数显示
对重要参数，包括物料出口温度、燃气流量、炉膛负压等，应可以在屏幕上显示各参数的实时值，实时记录曲线、历史记录曲线、用户可根据需要自行查阅，根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。
报警系统及流程指示
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。
主要仪表
加热炉系统主要仪表包括调节阀、切断阀、燃气流量计、热电偶、热电阻、变送器、火焰检测器等，在点炉前请详细阅读相关仪表说明书。
详见附表3。
操作性能
本套加热炉设置有4台燃气燃烧器，每台燃烧器分为中心燃气和外围燃气两部分，承担燃烧器的全部负荷，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期工作，加热炉禁止超过最高负荷使用。
系统运行程序
开车前准备
工艺系统的准备工作
在加热炉点火前，需要确认以下条件是否满足，否则不允许进行加热炉点火操作：
烟道挡板阀可正常开启，能完成对炉膛空气完全置换；
燃料气管线安装合格，管线无泄漏；
燃料气供气压力正常；
便携式点火装置准备妥当，工作正常；
物料正常循环，进出口压力、温度不超过允许值，物料流量不低于允许值；
燃料气管线的手阀均在正确阀位：
主燃气、点火燃气手阀开启，置换氮气手阀关闭。
对炉膛内气体进行检测，确保不存在可燃性气体积聚。
控制系统的准备工作
燃烧系统内的燃气流量调节阀、燃气切断阀能正常工作，长明灯燃气切断阀能正常工作；
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；
火检显示炉膛无火；
烟囱的翻板阀可灵活动作，能与炉膛压力测点配合调节炉膛负压值;
点炉前不允许有解锁存在。
点炉操作
点火过程简介
本加热炉为4台燃烧器，点火操作通过DCS系统配合现场操作盘LCP控制实现，按顺序进行长明灯点火、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的合格燃气。
点火过程如下：
首先在LCP上按“复位按钮”，由DCS系统判断是否具备点炉条件，如可以点炉，则燃气流量调节阀处于点火开度，同时LCP上“点火准备就绪”指示灯亮起；
确认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允许开启状态，在LCP上按“点火燃气阀开”按钮，将长明灯主管线上的切断阀打开，“点火燃气阀开”指示灯亮起;
长明灯切断阀允许开启的条件包括以下几条：
a）不存在联锁；
b）停车按钮和紧急停车按钮未按下。
现场长明灯切断阀打开后，可以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，随后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，应及时恢复火焰联锁（解除火焰解锁），长明灯火焰信号通过火焰检测器进行检测，信号送到DCS系统进行联锁控制；
依次点燃每个长明灯火焰后，可以准备点大火。
首先确认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，将主燃气主管线上的主切断阀打开,LCP上“主燃气阀开”指示灯亮起；
主燃气主阀程序上允许开启的条件包括以下几条：
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，且至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）。
现场主燃气切断阀打开后，长明灯已点燃的支路对应的根部手阀才允许打开，此时手动打开主燃气根部手阀，通过长明灯火焰将主火焰点燃；火焰信号通过火焰检测器进行检测，信号送到DCS系统进行联锁控制；
当燃烧器的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，系统进入负荷调节状态。
3.2.2负荷调节
点炉完成之后，系统进入负荷调节状态，可通过调节燃气流量完成物料出口温度的调节工作。
系统停车
停车分主动停车、故障停车和紧急停车三种情况；
主动停车
主动停车是人为停加热炉主燃料气。
包括按动LCP上的“停车”按钮，包括：
立即关闭主燃气切断阀（关燃料）；
立即关闭长明灯燃气切断阀；
故障停车
故障停车是由于发生故障，执行加热炉联锁停车,同时在报警画面中显示首出联锁点，DCS自动执行后处理程序。
紧急停车
紧急停车仅在发生紧急情况时使用，只需按动LCP上的“紧急停车”按钮，DCS自动执行后处理程序，包括：
立即关闭主燃气切断阀（关燃料）；
立即关闭长明灯燃气切断阀。
故障停车自动执行的后处理动作详见附表5联锁动作表。
所有类型停车完成后应及时关闭燃烧器根部长明灯和主燃气手阀以及进气手阀等燃气管路手阀。
不正常现象及事故处理
当加热炉运行时，可能出现各种故障，可通过巡检观察及时发现及时处理，避免出现更大的事故，保证设备和操作人员的安全。
常见故障处理
加热炉常见故障主要包括：
点炉失败、火焰熄灭停炉、烟囱冒烟、火焰偏斜等；
点炉失败
长明灯点火失败：
请检查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；
主燃气点火失败：
请检查“燃气流量调节阀点火开度”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（检查现场供电和现场接线）、相应的手阀是否开启等问题。
火焰熄灭
如果出现运行过程中熄火停炉故障，可以根据联锁停炉信息指示检查：
长明灯熄灭，请检查长明灯燃气供气压力；
其他报警联锁点造成的停炉故障请按照DCS画面的指示进行相应检查。
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：
燃料组分出现较大变化；当重组分（C3、C4等可燃气体）较多时如助燃风供应不足可能因不完全燃烧导致烟气出现黑色或灰色痕迹；当重组分（C3、C4等可燃气体）较多时可以通过将烟气残氧适当提高解决燃烧不充分的问题解决烟囱冒烟；注意当燃料中的氢气、一氧化碳等低碳燃气组分较多时，即使燃烧不充分也不会产生灰黑色烟气；
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的问题，烟气颜色与从燃气、助燃风进入炉膛的杂质有关；加热炉积灰多存在于对流段，通过对流段清灰可消除烟气带色的问题；
当加热炉长期运行后筑炉材料破损、脱落，由于筑炉材料碎片及粉末随烟风从带出，也会使烟气带色导致烟囱冒烟；当出现炉内筑炉材料破损、脱落后，应及时修补，避免因筑炉材料破损、脱落导致加热炉局部烧穿引起更大事故。
火焰偏斜及过长、过短
加热炉正常操作中，如发现燃烧器火焰偏斜说明燃烧器可能存在以下问题：
如果燃烧器刚安装完毕点火后就出现火焰偏斜，首先应检查燃烧器制造是否出现明显偏差，如烧嘴砖与燃气喷管群不同心、燃气喷管及助燃风管不同心等问题；
运行一段时间后如烧嘴砖破损，会导致助燃风与燃气混合燃烧时火焰偏斜；
运行一段时间后如燃烧器的燃气喷管出现局部堵塞，部分燃气喷管流量低导致火焰不均匀；
加热炉正常操作中，如发现燃烧器火焰不均匀说明燃烧器可能存在以下问题：
燃气流量与正常配比偏差大，导致火焰过短或过长；助燃风过大会造成火焰过短，过短的火焰可能导致烧嘴砖快速烧蚀，而燃气流量过大会造成火焰过长，过长的火焰可能导致火焰上端发飘，出现火焰舔管；
如果各燃烧器出现火焰长短明显偏差，说明助燃风流量、燃气流量不均匀，请检查燃气炉底手阀是否全开，然后调节每个燃烧器助燃风进口风门，使火焰高度一致；
紧急故障处理
加热炉常见紧急故障主要包括：
炉膛失火、炉膛爆燃、供电停止、仪表风停止等；
炉膛失火主要指由于炉管损坏造成物料在炉膛内燃烧，属于重大的设备事故，可由炉管材料、火焰舔管、物料超压、物料超温等引起；当出现这种险情时需要按下“紧急停车”按钮执行紧急程序，达到迅速切断燃料气和助燃风供应，同时在现场关闭切断物料供应手阀切断物料供应，开启灭火气手阀将其通入炉膛，达到将炉膛火焰尽快熄灭的目的。
炉膛爆燃是较严重的燃烧故障，燃烧故障是指由于操作不当或系统供应不稳定等问题，导致燃料燃烧过程中出现不稳定燃烧，包括正常运行过程中火焰忽大忽小、炉体震动和炉膛爆燃，此类故障主要是由于助燃风与燃料供应的稳定性不好、助燃风与燃料供应的配比偏差过大以及在点炉、停炉过程中安全保证措施执行不完全造成。
通过严格按照相关手册操作，加热炉尽量避免不在解锁状态下运行可防止此类故障发生。
供电停止会导致现场调节阀、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，确认现场仪表及设备完好，然后对炉内空间进行充分的置换，最后按照装置需要决定是否重新点火运行。
仪表风停止会导致现场调节阀、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执行停车程序，执行对炉膛空间的置换后完成停车，由于仪表风供应可能是压力逐渐降低，个别对供气压力较敏感的气动电控阀门（一般是燃气切断阀）会先关闭。
当仪表风供气压力恢复后，重新执行加热炉开车点火程序即可。
安全说明
加热炉是火焰直接加热物料的设备，存在高温、高压、易燃易爆及高空操作等危险，应按照相关规定进行操作。
注意事项
加热炉区位于装置内属防爆区；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的安全带来威胁，加热炉严禁炉膛正压操作；
加热炉运行时应经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；
加热炉区内的仪表风、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；要求按照相关规定操作，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；
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保证足够长时间的炉膛空气置换，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；
现场电器仪表等检修时炉区内的接线盒必须断电后开启防爆接线盒；
为保证设备安全，加热炉禁止超负荷使用。
系统检查
加热炉正常运行中，火焰信号对加热炉安全起到极重要的测点，应经常观察火焰情况，发现火焰监测器指示与实际火焰不同（火检误报）时应及时检修相应火检；
加热炉系统上现场直读表指示与电测电应经常比对，发现损坏的仪表后及时更换处理；
定期对加热炉区内管道进行检漏检查，发现问题及时处理；
加热炉每1～2小时应该进行巡检并记录重要参数，通过定时巡检制度保证加热炉安全运行。
大修维护
加热炉应在工作2～3年时间后进行大修维护。
系统检修
加热炉大修时首先对管道内介质进行惰性气体置换，管道内的有毒、易燃易爆介质应排放到安全地点；
清理加热炉区内的过滤器、阻火器等可能出现堵塞的管道配件；
对所有管道重新按照设计图纸要求进行打压试验，如发现泄漏时对泄漏的密封更换，泄漏焊缝进行修补；
对加热炉区内的所有仪表进行重新检测校验并在合格后进行标识。
设备维护
加热炉本体
定期对加热炉炉管进行检查，如炉管出现渗漏、开裂、变形等问题加热炉不允许使用；
对加热炉外壳进行检查，对烧蚀、锈蚀部位进行修补；
对加热炉的筑炉保温进行检查，对破损处进行及时修补；
检查烟道翻板阀的灵活性，必要时进行维护；
检查各压力测点的取压管，保证取压管畅通。
燃烧器大修时需要将燃烧器拆下检查，注意检查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）的烧嘴砖及破损的烧嘴砖进行更换，对燃气-助燃风喷管同心度进行校正。
点火装置检查是否能正常打火，对不能打火的点火装置可通过更换点火电极、更换点火电缆、更换点火变压器的方法确认故障点，对故障配件进行更换。
仪表维护
调节阀
燃烧系统调节阀选用无锡工装产品，型号为710E-63CCRCRN，有关调节阀的使用及维护详见调节阀使用说明书。
随着装置的运行，阀门性能和工况会改变，调节阀应定期进行开度调校。
切断阀
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。
必须保证仪表空气的洁净、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，若发现此现象请检查仪表空气供应情况。
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。
常见故障及处理方法：
指示值比实际值低或示值不稳时，可能是热电极短路、补偿导线短路、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。
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。
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。
变送器
加热炉有3台变送器如下：
选用罗斯蒙特3051系列变送器，其中燃气喷前压力为普通压力变送器，炉膛压力、燃气流量为差压型变送器。
在日常维护中应注意以下事项：
对于普通压力变送器、差压型变送器应定期检查其取压管路，如紧固件是否有松动，管路是否有泄漏等。
由于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，须定期进行对取压管排污。
详细的及维护请参见各型号的使用说明书。
燃气流量计
燃气流量计为ROSEMOUNT生产的孔板流量计，规格型号为405PS100N065D3G，其结构简单，可靠性与长期稳定性好，安装使用及维护方便。
孔板流量计的工作原理及安装使用请详见使用说明书。
火焰检测器
火焰监测器
加热炉火焰检测采用FireyeUV7A4探头配MPBF-200S型火焰监测器。
火焰监测器的主要技术指标、安装使用、调试维护等请详见使用说明书。
附表
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
流量Nm3/h
30000
60000
120000
入口温度,℃
22
278
411
出口温度,℃
525
525
525
加热炉主要设备一览表
序号
名称/位号
规格及说明
重量（t）
1
加热炉
规格：
MW辐射圆筒炉
约77
炉壳直径：
4734mm
炉体总高：
数量：
1套
2
燃烧器
型号
HTB-Q-200
约
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
加热炉主要仪表一览表
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
主燃气流量调节带切断功能
调节阀
710E-63CCRCRN
9
PV-63183
炉膛压力调节
调节挡板
10
直读压力测量
普通压力表
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
物料出口温度
TT-
℃
534
540
炉膛压力
PT-63183
-15
辐射段出口烟气温度
TT-63183
℃
850
燃料喷前压力
PT-63181
1
联锁动作表
序号
联锁点名称
联锁动作
紧急停车
①,②,③
火检4取2熄灭联锁
①,②,③
烟气挡板全关联锁
①,②
物料总管出口温度高联锁
①,②
主燃气喷前压力低联锁
①,②
主动停车
①,②,③
联锁动作说明
燃气切断阀关（位号UV-63181）；
燃气调节阀切断功能（位号FSY-63181）关；
长明灯切断阀（位号UV-63182）关；
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