简析自动点火控制系统的应用

简析自动点火控制系统的应用
0引言
首钢京唐钢铁公司焦化作业部化产粗苯蒸馏工程是由焦耐院独立设计，工艺设备主要由自吸式管式加热炉、终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、等构成。

其中，其中自吸式管式加热炉是一个非密闭装置，主燃烧器、副燃烧器、高能点火器、升压器、火焰检测器、紫外测温装置、炉体等组成，其作用通过燃烧煤气产生热量对富油进行预加热，反应温度控制在（175–180℃），从管式炉出来的热富油再送到脱苯塔，供给介质在脱苯塔进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的初始热量。

1 工艺原理
来自硫铵区域的含苯成份煤气（CO）自下而上进入粗苯区域终冷塔，通过终冷塔的喷淋水装置先将煤气温度冷却到25℃，然后煤气再进入洗苯塔与洗苯塔中低温的贫油（成份洗油）进行接触，让洗油充分吸收煤气中所含的苯成份，由此形成富油（含苯的贫油或洗油），通过富油泵先经过贫富油换热器（贫油与富油的热置换达到节省能源的作用）再送到管式炉系统通过燃烧煤气产生热量对富油进行预加热，反应温度控制在（175–180℃），从管式炉出来的热富油再送到脱苯塔，用过热蒸汽继续加热到（350–400℃），此时富油中的苯会随着温度的升高从富油中向上挥发出来到达脱苯塔的顶部生成气态苯，当气态苯到达脱苯塔顶部时通过轻苯回流泵送来的液态苯与脱苯塔顶部热的气态苯接触，将热的气态苯温度降到90℃，降温后的气态苯再到苯冷凝器形成液态苯。

脱完苯后的富油形成贫油再通过贫油泵将贫油先通过贫富油换热器（贫油与富油的热置换），将贫油送回洗苯塔继续循环使用。

2 联锁因果
自吸式管式加热炉采用的是DCS标准控制系统进行自动化控制。

自动化控制水平很高，拥有完善的程序设计、可靠的联锁控制条件，点炉时或点炉成功后任一联锁条件不满足就会造成点炉的失败或灭炉，自动化维护质量要求非常高。

由于现场设备处存在有毒有害、易燃易爆气体、高温高压环境，长时间停炉、频繁停炉、点炉时间过长都会对设备造成严重的损害，同时也会造成极大的经济损失。

3 系统构成
3.1 硬件构成
该项目系统硬件配置包括2套独立的现场控制柜包括2块西门子操作显示屏Smart 1000 1E 1P，2块西门子S7-200 CPU226 CN 型CPU，2块西门子通讯模块CP 243-1 ETHERNET CP，2块西门子数字量输入/输出EM 223 CN模块，数字量扩展输入模块EM 221 CN，2块光电转换器EDS-205-2-SC.
3.2 软件构成
该项目PLC200控制系统的操作员站采用的是微软中文操作系统Windows XP SP3作为操作系统，操作员站安装STEP 7-MicroWIN V4.0 SP9完整版及安装WinCC_V7.0_SP3 （WINCC V7.0中集成了SQL-2005数据库），安装了PCAccess1.0 SP6用于WICC与S7200的连接与通讯，各站均安装安装Simatic_EKB_Install授权软件包。

3.3 程序架构
随着现代工业向大型化、集成化、和精细化的方向发展，生产的安全性、稳定性和可靠性问题愈显重要，因此迫切需要建立性能优良、安全、稳定的自动化控制系统。

尤其像粗苯工段，现场存在有毒有害、易燃易爆气体、高温高压的恶劣工艺环境，就更需要一个安全可靠的自动化控制系统。

而首钢京唐焦化自吸式管式炉富油加热工程生产线由西门子S7-200系统控制，通过完善的程序设计以及相配套的硬件设施，从而保证了自动化控制系统的安全性、稳定性和可靠性，大大提高了生产效率。

4 点火步骤及技术要点
自动点火步骤如图2所示。

针对图2，笔者总结了以下技术步骤：
⑴吹扫操作：进入“图2流程”画面，在“炉膛无火”、“阀门全关”两个吹扫均满足时，点击“启动吹扫”按钮，吹扫开始进行，吹扫时间不小于300秒，完成后“完成”变绿。

⑵启动点火：以1#角为例，将其“自动/手动”转换开关切换至自动状态。

点击“启动”按钮，PLC逻辑程序自动推进点火枪，到位后，同时开启点火器、开启燃气快切阀，点火器打火完成后，自动退出点火枪。

启动点火后，在规定时间内
未能建立火焰，则“点火失败”变红；若启动点火后，在规定时间内成功建立火焰，则“点火成功”变绿。

注：首个火焰若点火失败（即火焰未能成功建立），则再次点火前需要重新吹扫。

⑶投入单体燃烧器的联锁保护：在点火成功后，将“联锁投/联锁切”转换开关切换至联锁投状态。

在联锁投状态下，当该燃烧器火检检测不到火焰时，将自动切断该路的燃烧快切阀，阻止燃气进入炉膛，同时“火焰丧失”变红。

注：当发生“点火失败”、“火焰丧失”后，在下一次启动点火前，可通过“复位”按钮复位失败及丧失状态。

⑷投入全炉膛灭火保护：所有燃烧器均建立火焰后，进入“1#联锁”画面，将全炉膛灭火保护置于“投”状态。

在全炉膛灭火保护投入状态下，若5秒内，有4个燃烧器发生灭火，则将会产生“全炉膛灭火”MFT动作，关闭所有燃气快切阀。

注意：仅1#3#5#燃烧器增加了气动推进器及点火装置，2#4#6#燃烧器需用旁边的火焰引燃，故点火时应先点燃1#3#5#。

建议将1#3#5#燃烧器全部点燃后，再点燃2#4#6#燃烧器。

停止：
⑸以图2为例，点火“停止”按钮，PLC逻辑程序自动关闭燃气快切阀。

⑹待全部燃气关闭后，请重新执行一次炉膛吹扫，防止可燃气体的聚集。

启动逻辑：
⑴确认点火条件满足
⑵通过推进器将点火枪送入炉膛
⑶开高能點火器打火，同时开启燃气快切阀
⑷观察火焰是否建立（未成功建立火焰时，请迅速关闭燃气快切阀）
⑸点火器打火完毕后，将点火枪退出炉炉膛
停止逻辑：
⑴关闭燃气快切阀
结束语
通过对自吸式管式加热炉点火自动控制系统的研究以及管式加热炉工艺、点炉时注意事项、点炉、灭炉联锁条件等的完善介绍，我们深刻地了解了自吸式管式加热炉点火系统技术要点以及相关配套设备，希望通过这个项目能够让大家掌握这方面的相关知识，提高相关从业人员的整体技术水平。

参考文献：
[1]方康玲，王新民.《过程控制系统》- -武汉理工大学出版社-2002
[2]穆文俊.管式加热炉[M].武汉：华中理工大学.。