加热炉的联锁与控制说明

高玉强

（盛源宏达化工有限公司）

近年来，我国石油化学工业的发展由迅猛转为安全快速。 加热炉是化工厂里常用的设备，是利用燃料在炉膛内燃烧产生的火焰和高温烟气作为热源加热炉管中流动的物料，使其发生化学反应或达到后续工艺要求的温度。 管理好加热炉，安全有效地进行仪表配置越来越引起人们的重视。 因此，在保证正常生产的情况下，加热炉的DCS控制和仪表管理显得尤为重要。

1 加热炉的联锁控制

以盛源宏达化工有限公司运行车间的加热炉H9101为例， 其燃烧状况和主要联锁逻辑如图1～3所示。

图1 加热炉燃烧状况

图2 Z-104-1联锁逻辑

图3 Z-104主联锁逻辑

Z-104-1联锁逻辑说明如下：

a. 燃料气供应压力PISA1024正常，烟道翻板开度正常。

b. 允许复位。

c. 复位后氮气阀XCV1021开启，吹扫炉膛5 min，然后关闭，之后等待5 min。

d. 自动点火器放电1 min，只放一次，延时20 s后打开长明灯燃料气管线阀门UV1020 和UV1022。

e. 火焰监测器BS1021、BS1022A、BS1022B检测火焰，信号为三选二。 如点火成功则指示“长明灯已点燃”； 否则关闭燃料气管线阀门UV1020和UV1022，并打开UV1021放空10 s。

f. 点火不成功需按照步骤a～e重新开始。

Z-104主联锁逻辑说明如下：

a. 火焰监测器BS1021、BS1022A、BS1022B检测火焰 （信号为三选二） 正常， 燃料气压力PISA1024正常。

b. 氢 压 机K-9101A、K-9101B 中 的1 个 已 开启， 主 反 应 器 出 口TSHH9167A、TSHH9167B、TSHH9167C温度三选二正常， 加热炉出口流量FIA9162A正常， 紧急泄放阀XV9171处于关闭状态，特殊状态下可以通过联锁/旁路热键放弃这一项中的所有必须条件。

c. 联锁停炉按钮正常。

d. 现场急停按钮正常，无紧急情况处于保护防误操作状态，条件a～d没有问题，允许复位打开XCV1022、XCV1024点燃主燃烧器。

e. 在正常生产过程中， 联锁应在投入状况下。

f. Z-104主联锁也用来控制加热炉的停止，上述条件a ～d 中有一个条件不满足则关闭XCV1022、XCV1024， 打开XCV1023放空10 s，此时加热炉熄灭停止。

2 加热炉DCS仪表控制说明

加热介质出口温度TIAS-1072， 信号类型：四线制热电阻，可设定4个报警值，分别为高高、高、低、低低报警，其中，高高、低低两个报警发生时联锁停炉，启动时屏蔽，无报警时投入。

烟囱温度TIA-1021，信号类型：热电偶，可设定两个报警值，分别为高高、高报警。

对流段底部温度TIA-1022， 信号类型： 热电偶，可设定一个报警值（高报警），当温度超过报警值时发出报警。

辐射段顶部温度TIA-1023， 信号类型： 热电偶，可设定一个报警值（高报警），当温度超过报警值时发出报警。

辐射段底部温度TIA-1024， 信号类型： 热电偶，可设定一个报警值（高报警），当温度超过报警值时发出报警。

燃料气压力（低压测量）PALL-1024，信号类型：开关量，当压力低时接点闭合，发出低低报警，同时联锁停炉，点火时必须投入。

燃料气压力（高压测量）PAHL-1024，信号类型：开关量，当压力高时接点闭合，发出高高报警，同时联锁停炉，点火时必须投入。

燃料气压力PIA-1023，信号类型：二线制4～20 mA，可设定4个报警值，分别为高高、高、低、低低报警，其中，高高、低低两个报警发生时联锁停炉，点火时必须投入。

加热介质进、 出口压差PdISA-1026， 信号类型：二线制4～20 mA，可设定两个报警值，分别为高、低报警。

炉膛负压PICA-1025，信号类型：二线制4～20 mA，可设定两个报警值，分别为高、低报警。

紧急停炉信号（来自DCS），信号类型：开关量（脉冲信号），当状态为0时，联锁停炉。

手动复位信号（来自DCS），信号类型：开关量（电平信号，非脉冲），当状态为1时，允许打开燃料气电磁阀，点主火。

现场急停按钮（来自现场），信号类型：开关量（脉冲信号），当状态为1时，联锁停炉。

主反应器入口温度TICA-9164，信号类型：二线制4～20 mA，可设定两个报警值，分别为高、低报警， 高报为350 DEG C， 低报为255 DEG C。

启动过程控制说明如下：

a. 由操作工关闭燃料气阀门（包括主燃料气进气阀和长明灯进气阀）进行氮气吹扫。

b. 点长明灯，如点火成功（火焰监测信号闭合）则送出系统点火成功信号至DCS。 DCS发出复位信号，同时，加热炉具备投用条件（此状态信号需送DCS）则自动打开主管路燃料气切断阀、燃料气调节阀，系统进入温度自动调节，最终主反应器入口温度TICA-9164被调节至设定值， 此时送出燃烧系统正常信号至DCS。

c. 如点火不成功则关闭长明灯进气阀，打开氮气吹扫电磁阀进行吹扫，等待二次点火。

d. 如果因为联锁原因导致停炉，即使联锁信号马上恢复正常，具备点主火条件，也需DCS重新发出复位信号才能再次点主火。

停炉过程控制说明如下：

a. 关闭燃料气切断阀、燃料气调节阀。

b. 关闭长明灯进气阀。

吹扫过程控制说明如下：

a. 如果燃料气切断阀处于开启状态，禁止吹扫。

b. 如果燃料气切断阀处于关闭状态，并且由操作工确认长明灯进气阀已关闭的情况下，可打开氮气吹扫电磁阀进行吹扫，当吹扫时间大于设定值时DCS自动关闭氮气吹扫电磁阀，停止吹扫。在吹扫过程中可手动终止吹扫。

3 加热炉的仪表管理

公司对加热炉仪表主要从以下两方面进行管理：

a. 加热炉的仪表数据监控。 将DCS操作工对加热炉所有仪表指标的控制纳入年度绩效考核合同；加热炉的所有仪表数据，由技术员牵头组织仪表人员每月进行趋势核对，观察各项数据变化。

b. 加热炉的现场巡检管理。 运行车间建立加热炉巡检台账， 在公司内网实现信息实时共享，各主管部门及时掌握运行信息，及时全过程受控管理；每月由仪表管理人员向生产技术部提交上月加热炉的巡检实时仪表状况运行报表，生产技术部对数据进行汇总审核。

4 结束语

在自控仪表技术人员的不断努力下，自主研究设计了加热炉的联锁控制方案，使得加热炉多年来能够安全运行。 两套联锁不仅能安全有效地在生产正常时点燃加热炉，也能在危险或者在工艺其他环节出现问题时及时熄灭加热炉，因此设计联锁过程中， 不仅要考虑实用性和可靠性，更要重视安全性。 笔者对现场工作的总结以及公司对加热炉的仪表管理制定的规章，可供自控仪表工程师借鉴。