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辐射室(炉膛)位于加热炉的下部,是通过火焰或高温烟气进行辐射加热的部分。
辐射室是加热炉的主要热交换场所,全炉热负荷的70%~80%是由辐射室担负的,它是全炉最重要的部分。
对流室是靠由辐射室出来的烟气与炉管进行对流换热的部分,实际上也有一部分辐射热,但主要是对流传热起作用。
通风系统的任务是将燃烧用的空气由风门控制引入燃烧器,并将废烟气经挡板调节引出炉子,可分为自然通风方式和强制通风方式。
1.2流程说明
本流程是将某可燃性工艺物料经加热炉由燃料气加热至330℃到塔T101进行分离。
250℃工艺物料经调节器FIC1001控制流量(270T/H)进入原料罐D101,原料罐D101压力控制在1.5MPa,然后经原料泵P101A/B分四股由FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005控制流量进入加热炉F101,先进入加热炉的对流段加热升温后,再进入辐射段,被加热至330℃出加热炉,出口温度由调节器TIC1002通过交叉限幅控制(详细描述见6.3)调节燃料气流量和空气流量来控制。
过热蒸汽在现场阀VIF101_9控制下,与加热炉的烟气换热至350℃,回收余热后,回采暖汽系统。
燃料气由燃料气网管来,经压力调节器PIC1003进入燃料气分液罐D103,控制该设备压力为0.4MPa(a)。
分离液体后的燃料气一路经长明线点火,另一路在长明线点火成功后,通过调节阀FIC1008控制流量,进入加热炉进行燃烧。
炉出口工艺物料作为塔T101的进料,进行分离,塔顶气经空冷器A101和冷凝器E101后进入塔顶回流罐D102,罐中分离出来的气相经塔顶压力阀PIC1002出装置,油相经塔顶回流泵P103A/B升压后一部分作为塔顶回流,一部分作为产品采出。
塔釜物流经塔底出料泵P102A/B升压后作为塔底产品采出。
2工艺卡片
2.1加热炉F101
名称
项目
单位
指标
原料进料
温度
℃
250
流量
T/H
270±
5
炉F101
炉膛负压
Pa
-20Pa~-40Pa
烟气
排烟温度
160±
炉膛温度≯
850
原料出口
温度
330±
3
燃料气缓冲罐
压力
MPa
0.3±
0.05
CO含量≯
ppm
120
吹扫蒸汽
0.9
空气入口
25
2.2塔
T101底部
15
出料流量
254.5
T101顶部
75±
1.7
3设备列表
序号
位号
说明
1
D101
原料罐
2
D102
T101塔顶回流罐
3
D103
燃料气分液罐
4
E101
T101塔顶冷凝器
5
A101
T101塔顶空冷器
6
P101A/B
原料进料泵
7
P102A/B
T101塔底出料泵
8
P103A/B
T101塔顶回流泵
9
F101
加热炉
10
T101
塔
11
C101
加热炉鼓风机
12
C102
加热炉引风机
4仪表列表
点名
正常值
控制范围
描述
AI1001
%
2~4
F101烟气氧含量
FIC1001
270
265~275
原料油缓冲罐进料
FIC1002
67.5
65~70
原料油一路进料
FIC1003
原料油二路进料
FIC1004
原料油三路进料
FIC1005
原料油四路进料
FIC1006
99.4
T101塔顶回流量
FIC1007
T101塔釜出料量
FIC1008
Nm3/H
2772
燃料气进F101流量
FIC1011
30800
空气进F101流量
FI1010
75.6
采暖汽流量
LIC1001
50
45~55
原料罐液位
LIC1002
T101液位
LIC1003
D102液位
LIC1004
D103液位
PIC1001
Mpa(g)
1.5
1.4~1.6
原料罐压力
PIC1002
1.45~1.55
D102压力
PIC1003
0.3
0.25~0.35
燃料汽分液罐压力
PIC1004
-30
-20~-30
炉膛负压
PI1005
1.55
T101塔顶压力
TIC1001
75
60-90
T101塔顶温度
TIC1002
600
≯850
F101炉膛温度
TIC1003
330
327~333
物料出口温度
TI1004
原料自边界来温度
TI1005
原料罐温度
TI1006
加热炉一路出口温度
TI1007
加热炉二路出口温度
TI1008
加热炉三路出口温度
TI1009
加热炉四路出口温度
TI1010
TI1011
380
375~385
对流段出温度
TI1013
255~285
T101塔底温度
TI1015
350
采暖汽出口温度
TI1016
TI1017
TI1018
1300
F101火焰温度
TI1019
F101炉膛测点温度
TI1020
160
155~165
烟气出口温度
HC1002
长明灯快关阀
HC1006
燃料气快关阀
5现场阀列表
现场阀门位号
描述
HC1005
烟道挡板
P101I
原料进料泵入口阀
P101O
原料进料泵出口阀
P102I
T101塔底出料泵入口阀
P102O
T101塔底出料泵出口阀
P103I
T101塔顶回流泵入口阀
P103O
T101塔顶回流泵出口阀
VIF101_1
加热炉蒸汽吹扫阀
VIF101_3
燃料气根部阀
VIF101_4
长明线点火燃料气入口阀
VIF101_9
加热炉F101蒸汽入口阀
VIT101_2
T101塔底合格产品出料现场阀
VIT101_3
T101塔底不合格产品出料现场阀
VXC101_1
鼓风机出口阀
VXC102_1
引风机入口阀
VXD101_1
原料罐排液阀
VXD102_1
回流罐D102排液阀
VX1D103
燃料气分液罐泄压阀
VXE101_1
塔顶冷凝器E101冷却水阀
VXF101_5
自然通风门阀
VXT101_1
塔T101排液阀
VXT101_2
塔T101放空阀
VID103_1
燃料气管线导淋阀
6复杂控制说明
6.1分程控制
本装置的D101分程控制手段来控制其压力。
当调节器控制在100%开度时,A阀全开,B阀全关;
当调节器控制在50%开度时,A、B阀都是全关;
当调节器控制在0%开度时,A阀全关,B阀全开。
PIC1001分程控制示意图
6.2串级控制
(1)FIC1001和LIC1001进D101原料油总流量与D101液位串级控制,保持D101的液位。
(2)TIC1001和FIC1006调节T101回流量来控制T101塔顶温度。
(3)LIC1002和FIC1007调节T101底部出料量来维持液位的稳定。
6.3.交叉限幅调节
交叉限幅调节是为了克服比值调节方式的局限性而产生的,它实际是一个具有两个并联付回路的串级调节系统,其中炉出口温度为主回路,燃料气流量和空气流量回路并联作为付回路。
所谓交叉限幅方式,其一是根据实际空气流量通过低选器对燃料气流量进行上限幅,其二根据实际燃料气流量通过高选器对空气流量进行下限幅,这样就构成交叉限幅。
通过燃料和空气的相互参照和制约,确保在动态调节过程中仍维持空燃比在给定范围内。
交叉限幅部分是为了改善系统的动态特性,仅在动态时才起作用,系统在正常工作时,就是一般的串级调节系统。
总之,交叉限幅不但在稳态时保证适当的空燃比,在动态时也能维持适当的空燃比,可以说“交叉限幅调节”就是动态的比值调节。
7操作规程
7.1正常开车
(1)开车前的准备工作
打开控制阀PV1001A/B、FIC1001、FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005
FIC1006、FIC1007、PIC1002、PIC1003、LIC1003的前后阀,打开P101、P102、P103的入口阀。
(2)原料罐D101充压
打开PV1001A,对D101充压,充压至1.5Mpa,将PIC1001投自动。
(3)充液
①打开原料进料阀FIC1001。
②当原料罐的液位超过30%后,打开原料进料泵P101;
液位到50%左右时,LIC1001投自动,FIC1001投串级。
③逐渐开大四路进料阀FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005进料阀至正常量的70%。
(4)分离系统开车
①打开PV1002排放塔内不凝气。
②进料后,塔内温度略升、压力升高;
当压力升高至0.05MPa时,关闭PV1002。
③待回流罐液位LIC1003升至20%,启动泵P103,打开泵出口阀。
④手动打开调节阀FV1006,全回流操作,维持回流罐液位升至40%。
⑤当塔底产品达到正常,启动泵P102,打开FV1007向外出塔底产品;
当塔底液位到50%左右时,将LIC1002投自动,FIC1007投串级控制。
(5)燃料气准备
①手控打开燃料气分液罐D103的压力调节阀PV1003,逐渐增加其输出,向D103充气,使D103缓慢升压。
②当D103压力升至0.3Mpa左右,将PIC1003投自动。
③打开燃料气管线导淋阀,确认管线燃料气含量合格后关闭该导淋阀。
(6)点火前准备
启动引风机C102,打开阀门PV1004,启动鼓风机C101,控制炉膛负压在-20Pa(a)~-40Pa(a),将风量到大于正常的70%。
将炉膛内可燃气体吹尽(在仿真中吹扫5S)。
(7)加热炉点火、升温
①适当调小风量,为点火做准备。
②按“点火”按钮(炉膛负压应正常)。
③开长明线点火,打开现场阀VIF101_4。
④确认长明灯燃烧正常后,打开燃料气根部阀VIF101_3。
⑤打开FIC1008,调节燃料气量。
⑥打开蒸汽阀VIF101_9,回收烟气热量。
⑦严格按照升温曲线进行升温(<
50℃/h),逐渐增加燃料气和燃烧空气,逐渐升高原料出口温度(TIC1003)。
(8)调整至正常
①逐渐升温,使炉出口温度达到正常值。
②适当调整PIC1004和FIC1011的开度,保持炉膛负压(-20Pa~-60Pa)和烟道气氧含量(2%~4%)正常。
③待塔压力稳定后,将PIC1002投自动。
④逐步调整进料量到正常值,稳定后将FIC1001、FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005投自动,加热炉交叉限幅控制系统投用。
⑤在保证回流罐液位和塔顶温度的前提下,逐步加大回流量,将调节阀FIC1006投自动。
⑥当塔釜液位高于50%时,逐渐打开FIC1007,采出塔釜产品;
同时将LIC1002输出设为50%,投自动;
当塔釜产品采出量稳定后,将FIC1007先投自动,再投串级。
⑦当回流罐液位高于50%时,逐渐打开LV1003,采出塔顶产品;
同时将其输出设为50%,投自动。
7.2正常运行及调整
7.2.1正常运行
熟悉工艺流程,维持各工艺参数稳定,密切注意各工艺参数的变化情况,发现工艺参数变化时,应先分析原因,并及时正确的处理,保证装置的正常生产。
7.2.2正常调整
(1)升负荷操作(升至正常量的110%)
处理方法:
1开大四路炉管的进料调解阀
2调节燃料气控制阀FIC1008。
3调节空气控制阀FIC1011,控制炉膛温度、炉出口温度、炉膛负压、炉出口氧含量正常。
4分离系统调节控制(控制塔顶温度、压力;
塔釜及回流罐液位)正常。
(2)降负荷操作(降至正常量的80%)
1关小四路炉管的进料调解阀。
(3)原料温度升高(仿真软件中升高范围在0℃~20℃之间)
现象:
1原料出口温度升高
2塔温升高
3塔压升高
处理方法:
1调节燃料气控制阀FIC1008。
2调节空气控制阀FIC1011,控制炉膛温度、原料出口温度、炉膛负压、炉出口氧含量正常。
3与有关单位联系平稳进料温度。
塔釜及回流罐液位)。
(4)原料温度降低(仿真软件中降低范围在0℃~20℃之间)
现象:
1原料出口温度降低
2塔温降低
3塔压降低
2调节空气控制阀FIC1011,控制炉膛温度、炉出口温度、炉膛负压、炉出口氧含量正常。
(5)燃料气压力升高(仿真软件中升高范围在0Mpa~0.5Mpa之间)
1炉膛温度升高
2炉出口温度升高
3炉出口氧含量降低
4分离系统温度升高
2调节空气控制阀FIC1011,控制炉膛温度、炉出口温度、炉膛负压、炉出口氧含量正常。
3控制燃料气缓冲罐压力。
4控制炉出口温度。
5控制分离系统温度、压力、液位正常。
(6)燃料气压力降低(仿真软件中降低范围在0Mpa~0.3Mpa之间)
1燃料气缓冲罐压力降低
2炉膛温度降低
3炉出口温度降低
4分离系统温度降低
(7)燃料气组分变轻(仿真软件中变轻范围在0.9~1.0之间)
1炉膛温度降低
2炉出口温度降低
3分离系统温度降低
4燃料气耗量增加
3控制炉出口温度。
4控制分离系统温度、压力、液位正常。
(8)燃料气组分变重(仿真软件中变重范围在1.0~1.1之间)
3分离系统温度升高
4燃料气耗量降低
原料温度、原料压力、燃料气压力、燃料气组分变化均有以下几种类型:
①阶跃型
边界值由当前值立即变化到目标值。
示例图如下:
边界值在条件T0至T1时刻间为M0,在条件T1(时间或工艺条件)时刻立即由M0变化至M1。
②斜坡变化型
边界值由当前值在一定时间内线性变化到目标值。
边界值在条件T0至T1时刻间为M0,在条件T1至T2时刻间,由M0线性变化至M1。
③一阶动态型
边界值由当前值在一定时间内一阶动态变化到目标值。
边界值在条件T0至T1时刻间为M0,在条件T1至T2时刻间,由M0一阶动态变化至M1。
④正弦波动型
边界值由当前值在一定时间内作一个完整正弦波动变化,正弦幅度为偏移值。
边界值在条件T0至T1时刻间为M0,在条件T1至T2时刻间由M0正弦曲线变化至M1、M2,最后回归至M0。
7.3正常停车
(1)降量
①通过FIC1001、FIC1002、FIC1003、FIC1004、FIC1005调节,逐步降低工艺物料进量至正常量的70%。
②同时相应逐渐关小调节阀PV1003,降低燃料气压力,保证加热炉出口温度在330℃,维持分离系统温度、压力、液位正常。
③在此过程中,注意调节,保证燃烧正常。
(2)停燃料气系统和工艺物料
①启动紧急停炉按钮,关闭快关阀HC1002、HC1006,关闭燃料气进炉根部阀VIF101_3,关闭调节阀FIC1008。
②关闭长明灯线根部阀VIF101_4。
③关闭燃料气进料调节阀PV1003及前后阀。
④打开放火炬阀VX1D103,将燃料气分液罐压力泄完后,关闭放火炬阀VX1D103。
⑤待炉膛温度TIC1002降至150℃后,关闭调节阀FV1001及其前后阀,停工艺物料。
⑥停原料泵P101,关闭调节阀FV1002、FV1003、FV1004、FV1005及其前后阀,停采暖蒸汽。
(3)加热炉降温及炉膛置换
①熄火后,通风吹扫5s秒后,停鼓风机、送风机,加热炉自然降温。
(4)分离系统停车
①手动开大LV1003,尽量通过LV1003排出回流罐中的液体产品,至回流罐液位降至20%左右;
关闭出产品阀LV1003。
②同时,断开LIC1002和FIC1007的串级,手动开大FV1007,通过FV1007排出塔釜产品,使液位LIC1002降至30%左右;
停泵,关闭出塔底产品的阀FV1007。
③打开塔釜泄液阀VXT101_1,排出不合格产品。
④手动开大FV1006,将回流罐内液体全部打入塔,以降低塔内温度。
⑤当回流罐液位降至0%,停回流,关闭调节阀FV1006。
⑥依次关泵出口阀、停泵P103、关入口阀。
⑦塔内液体排完后,进行降压,手动打开PV1002,当塔压降至0.0MPa(a)后,关闭PV1002。
⑧灵敏板温度降至50℃以下,关塔顶冷凝器冷凝水。
⑨当塔釜液位降至0%后,关闭泄液阀VXT101_1。
7.4紧急停车
(1)停炉
①启动紧急停炉按钮,关闭快关阀HC1002、HC1006,关闭燃料气进炉根部阀VIF101_3,关闭调节阀FIC1008,炉熄火。
③停原料泵,关闭调节阀FV1002、FV1003、FV1004、FV1005及其前后阀,关闭调节阀FV1001及其前后阀。
④熄火后,通风吹扫5s秒后,停鼓风机、送风机,加热炉自然降温。
(2)分离系统处理
①关闭调节阀FV1007及其前后阀,塔T101停止出料,维持塔液位。
②维持分离系统压力。
7.5炉管破裂
原因:
炉管破裂。
(1)炉膛温度急剧升高;
(2)炉子氧含量降低;
(3)炉膛负压波动;
(4)炉出口温度升高;
(5)分离系统温度、压力上升
④关闭鼓风机前后阀,停鼓风机,关闭引风机前后阀,停引风机,打开烟道挡板。
⑤熄火后,开VIF101_1吹扫炉膛5s(实际操作过程要吹扫10min)。
(2)分离系统停车
7.6引风机故障
引风机故障。
(1)炉膛负压升高
(2)氧含量不足
(3)炉膛温度降低
(4)炉出口
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