加熱爐的聯鎖與控制說明

高玉強

（盛源宏達化工有限公司）

近年來，我國石油化學工業的發展由迅猛轉為安全快速。 加熱爐是化工廠里常用的設備，是利用燃料在爐膛內燃燒產生的火焰和高溫煙氣作為熱源加熱爐管中流動的物料，使其發生化學反應或達到后續工藝要求的溫度。 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鎖邏輯如圖1～3所示。

圖1 加熱爐燃燒狀況

圖2 Z-104-1聯鎖邏輯

圖3 Z-104主聯鎖邏輯

Z-104-1聯鎖邏輯說明如下：

a. 燃料氣供應壓力PISA1024正常，煙道翻板開度正常。

b. 允許復位。

c. 復位后氮氣閥XCV1021開啟，吹掃爐膛5 min，然后關閉，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主聯鎖邏輯說明如下：

a. 火焰監測器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 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處于關閉狀態，特殊狀態下可以通過聯鎖/旁路熱鍵放棄這一項中的所有必須條件。

c. 聯鎖停爐按鈕正常。

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

e. 在正常生產過程中， 聯鎖應在投入狀況下。

f. Z-104主聯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

加熱介質出口溫度TIAS-1072， 信號類型：四線制熱電阻，可設定4個報警值，分別為高高、高、低、低低報警，其中，高高、低低兩個報警發生時聯鎖停爐，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，可設定一個報警值（高報警），當溫度超過報警值時發出報警。

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

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

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

燃料氣壓力（高壓測量）PAHL-1024，信號類型：開關量，當壓力高時接點閉合，發出高高報警，同時聯鎖停爐，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、低低兩個報警發生時聯鎖停爐，點火時必須投入。

加熱介質進、 出口壓差PdISA-1026， 信號類型：二線制4～20 mA，可設定兩個報警值，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：開關量（脈沖信號），當狀態為0時，聯鎖停爐。

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

現場急停按鈕（來自現場），信號類型：開關量（脈沖信號），當狀態為1時，聯鎖停爐。

主反應器入口溫度TICA-9164，信號類型：二線制4～20 mA，可設定兩個報警值，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（火焰監測信號閉合）則送出系統點火成功信號至DCS。 DCS發出復位信號，同時，加熱爐具備投用條件（此狀態信號需送DCS）則自動打開主管路燃料氣切斷閥、燃料氣調節閥，系統進入溫度自動調節，最終主反應器入口溫度TICA-9164被調節至設定值， 此時送出燃燒系統正常信號至DCS。

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

d. 如果因為聯鎖原因導致停爐，即使聯鎖信號馬上恢復正常，具備點主火條件，也需DCS重新發出復位信號才能再次點主火。

停爐過程控制說明如下：

a. 關閉燃料氣切斷閥、燃料氣調節閥。

b. 關閉長明燈進氣閥。

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，禁止吹掃。

b. 如果燃料氣切斷閥處于關閉狀態，并且由操作工確認長明燈進氣閥已關閉的情況下，可打開氮氣吹掃電磁閥進行吹掃，當吹掃時間大于設定值時DCS自動關閉氮氣吹掃電磁閥，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. 加熱爐的儀表數據監控。 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據，由技術員牽頭組織儀表人員每月進行趨勢核對，觀察各項數據變化。

b. 加熱爐的現場巡檢管理。 運行車間建立加熱爐巡檢臺賬， 在公司內網實現信息實時共享，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技術部提交上月加熱爐的巡檢實時儀表狀況運行報表，生產技術部對數據進行匯總審核。

4 結束語

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