加熱爐的聯(lián)鎖與控制說明

高玉強

（盛源宏達化工有限公司）

近年來，我國石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展由迅猛轉(zhuǎn)為安全快速。 加熱爐是化工廠里常用的設(shè)備，是利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的火焰和高溫煙氣作為熱源加熱爐管中流動的物料，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或達到后續(xù)工藝要求的溫度。 管理好加熱爐，安全有效地進行儀表配置越來越引起人們的重視。 因此，在保證正常生產(chǎn)的情況下，加熱爐的DCS控制和儀表管理顯得尤為重要。

1 加熱爐的聯(lián)鎖控制

以盛源宏達化工有限公司運行車間的加熱爐H9101為例， 其燃燒狀況和主要聯(lián)鎖邏輯如圖1～3所示。

圖1 加熱爐燃燒狀況

圖2 Z-104-1聯(lián)鎖邏輯

圖3 Z-104主聯(lián)鎖邏輯

Z-104-1聯(lián)鎖邏輯說明如下：

a. 燃料氣供應(yīng)壓力PISA1024正常，煙道翻板開度正常。

b. 允許復(fù)位。

c. 復(fù)位后氮氣閥XCV1021開啟，吹掃爐膛5 min，然后關(guān)閉，之后等待5 min。

d. 自動點火器放電1 min，只放一次，延時20 s后打開長明燈燃料氣管線閥門UV1020 和UV1022。

e. 火焰監(jiān)測器BS1021、BS1022A、BS1022B檢測火焰，信號為三選二。 如點火成功則指示“長明燈已點燃”； 否則關(guān)閉燃料氣管線閥門UV1020和UV1022，并打開UV1021放空10 s。

f. 點火不成功需按照步驟a～e重新開始。

Z-104主聯(lián)鎖邏輯說明如下：

a. 火焰監(jiān)測器BS1021、BS1022A、BS1022B檢測火焰 （信號為三選二） 正常， 燃料氣壓力PISA1024正常。

b. 氫 壓 機K-9101A、K-9101B 中 的1 個 已 開啟， 主 反 應(yīng) 器 出 口TSHH9167A、TSHH9167B、TSHH9167C溫度三選二正常， 加熱爐出口流量FIA9162A正常， 緊急泄放閥XV9171處于關(guān)閉狀態(tài)，特殊狀態(tài)下可以通過聯(lián)鎖/旁路熱鍵放棄這一項中的所有必須條件。

c. 聯(lián)鎖停爐按鈕正常。

d. 現(xiàn)場急停按鈕正常，無緊急情況處于保護防誤操作狀態(tài)，條件a～d沒有問題，允許復(fù)位打開XCV1022、XCV1024點燃主燃燒器。

e. 在正常生產(chǎn)過程中， 聯(lián)鎖應(yīng)在投入狀況下。

f. Z-104主聯(lián)鎖也用來控制加熱爐的停止，上述條件a ～d 中有一個條件不滿足則關(guān)閉XCV1022、XCV1024， 打開XCV1023放空10 s，此時加熱爐熄滅停止。

2 加熱爐DCS儀表控制說明

加熱介質(zhì)出口溫度TIAS-1072， 信號類型：四線制熱電阻，可設(shè)定4個報警值，分別為高高、高、低、低低報警，其中，高高、低低兩個報警發(fā)生時聯(lián)鎖停爐，啟動時屏蔽，無報警時投入。

煙囪溫度TIA-1021，信號類型：熱電偶，可設(shè)定兩個報警值，分別為高高、高報警。

對流段底部溫度TIA-1022， 信號類型： 熱電偶，可設(shè)定一個報警值（高報警），當溫度超過報警值時發(fā)出報警。

輻射段頂部溫度TIA-1023， 信號類型： 熱電偶，可設(shè)定一個報警值（高報警），當溫度超過報警值時發(fā)出報警。

輻射段底部溫度TIA-1024， 信號類型： 熱電偶，可設(shè)定一個報警值（高報警），當溫度超過報警值時發(fā)出報警。

燃料氣壓力（低壓測量）PALL-1024，信號類型：開關(guān)量，當壓力低時接點閉合，發(fā)出低低報警，同時聯(lián)鎖停爐，點火時必須投入。

燃料氣壓力（高壓測量）PAHL-1024，信號類型：開關(guān)量，當壓力高時接點閉合，發(fā)出高高報警，同時聯(lián)鎖停爐，點火時必須投入。

燃料氣壓力PIA-1023，信號類型：二線制4～20 mA，可設(shè)定4個報警值，分別為高高、高、低、低低報警，其中，高高、低低兩個報警發(fā)生時聯(lián)鎖停爐，點火時必須投入。

加熱介質(zhì)進、 出口壓差PdISA-1026， 信號類型：二線制4～20 mA，可設(shè)定兩個報警值，分別為高、低報警。

爐膛負壓PICA-1025，信號類型：二線制4～20 mA，可設(shè)定兩個報警值，分別為高、低報警。

緊急停爐信號（來自DCS），信號類型：開關(guān)量（脈沖信號），當狀態(tài)為0時，聯(lián)鎖停爐。

手動復(fù)位信號（來自DCS），信號類型：開關(guān)量（電平信號，非脈沖），當狀態(tài)為1時，允許打開燃料氣電磁閥，點主火。

現(xiàn)場急停按鈕（來自現(xiàn)場），信號類型：開關(guān)量（脈沖信號），當狀態(tài)為1時，聯(lián)鎖停爐。

主反應(yīng)器入口溫度TICA-9164，信號類型：二線制4～20 mA，可設(shè)定兩個報警值，分別為高、低報警， 高報為350 DEG C， 低報為255 DEG C。

啟動過程控制說明如下：

a. 由操作工關(guān)閉燃料氣閥門（包括主燃料氣進氣閥和長明燈進氣閥）進行氮氣吹掃。

b. 點長明燈，如點火成功（火焰監(jiān)測信號閉合）則送出系統(tǒng)點火成功信號至DCS。 DCS發(fā)出復(fù)位信號，同時，加熱爐具備投用條件（此狀態(tài)信號需送DCS）則自動打開主管路燃料氣切斷閥、燃料氣調(diào)節(jié)閥，系統(tǒng)進入溫度自動調(diào)節(jié)，最終主反應(yīng)器入口溫度TICA-9164被調(diào)節(jié)至設(shè)定值， 此時送出燃燒系統(tǒng)正常信號至DCS。

c. 如點火不成功則關(guān)閉長明燈進氣閥，打開氮氣吹掃電磁閥進行吹掃，等待二次點火。

d. 如果因為聯(lián)鎖原因?qū)е峦t，即使聯(lián)鎖信號馬上恢復(fù)正常，具備點主火條件，也需DCS重新發(fā)出復(fù)位信號才能再次點主火。

停爐過程控制說明如下：

a. 關(guān)閉燃料氣切斷閥、燃料氣調(diào)節(jié)閥。

b. 關(guān)閉長明燈進氣閥。

吹掃過程控制說明如下：

a. 如果燃料氣切斷閥處于開啟狀態(tài)，禁止吹掃。

b. 如果燃料氣切斷閥處于關(guān)閉狀態(tài)，并且由操作工確認長明燈進氣閥已關(guān)閉的情況下，可打開氮氣吹掃電磁閥進行吹掃，當吹掃時間大于設(shè)定值時DCS自動關(guān)閉氮氣吹掃電磁閥，停止吹掃。在吹掃過程中可手動終止吹掃。

3 加熱爐的儀表管理

公司對加熱爐儀表主要從以下兩方面進行管理：

a. 加熱爐的儀表數(shù)據(jù)監(jiān)控。 將DCS操作工對加熱爐所有儀表指標的控制納入年度績效考核合同；加熱爐的所有儀表數(shù)據(jù)，由技術(shù)員牽頭組織儀表人員每月進行趨勢核對，觀察各項數(shù)據(jù)變化。

b. 加熱爐的現(xiàn)場巡檢管理。 運行車間建立加熱爐巡檢臺賬， 在公司內(nèi)網(wǎng)實現(xiàn)信息實時共享，各主管部門及時掌握運行信息，及時全過程受控管理；每月由儀表管理人員向生產(chǎn)技術(shù)部提交上月加熱爐的巡檢實時儀表狀況運行報表，生產(chǎn)技術(shù)部對數(shù)據(jù)進行匯總審核。

4 結(jié)束語

在自控儀表技術(shù)人員的不斷努力下，自主研究設(shè)計了加熱爐的聯(lián)鎖控制方案，使得加熱爐多年來能夠安全運行。 兩套聯(lián)鎖不僅能安全有效地在生產(chǎn)正常時點燃加熱爐，也能在危險或者在工藝其他環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時及時熄滅加熱爐，因此設(shè)計聯(lián)鎖過程中， 不僅要考慮實用性和可靠性，更要重視安全性。 筆者對現(xiàn)場工作的總結(jié)以及公司對加熱爐的儀表管理制定的規(guī)章，可供自控儀表工程師借鑒。