加热炉控制
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原料 原料
图15-8
图15-9
PdC 雾化蒸汽 空气 燃料 雾化蒸汽 空气
F. C F. C F. C
PC
K 燃料
F. C
进料量调节
• 进料量单参数调节 • 上游设备液位与进料流量调节组成均匀 控制
流量单参数调节
• 目的：控制冷油流速 • 多路采用比值调节 • 选型：孔板、楔式、 内文丘里
FC
F. O
炉内压力测量
压口 体测 炉炉 加热 接
1/12 1/12
图15-7
燃料压力控制
• 主路燃料气压力调节，注意变送器安装 位置 • 长明灯路燃料气，在主路调节阀前，安 装自立式调节阀。 • 压力高报警（防止脱火） • 压力低低限联锁(防止回火）易采用压力 开关
雾化调节
• 差 压 调 节 • 比 值 调 节
原料
上游设备液位与进料流量调节组成均匀控制
上 游 设 备
LC
FC
F. O
• 上游设备工况稳 定（液位） • 液位调节器一般P 调节，有时采用 PI调节，比例度 大于100%，积分 时间很大
原料
图15-11
物料分析
• 烟气（O2，CO，NOX） • 燃料低热值（比重） • 烃类蒸汽转化炉碳氢含量
烟气（O2）分析
炉管表面温度
• • • • • 目的：反应传热效果,保护炉管不超温 温度范围：1100℃ 选型：IEC.K 刀刃式. 材质：GH3030 安装注意事项：安装在炉管表面温度最高处,避免
火焰舔烧,挠度应保证2D炉管直径,安装前应沙磨管道, 做焊接工艺评定
被加热物料出入口温度
• • • • • 目的： 温度范围： 选型：法兰式. 材质： TP321 安装注意事项：一般入口总管设1支，出口分支
对流段温度
• • • • • 目的:监控热效率，保证安全 温度范围：一般300~450℃ 选型：IEC.K 光杆式铠装,长度不超过600mm. 材质：GH3030 安装注意事项：测量滞后小，具有代表性，同时
不受火焰舔烧的位置 • 注意包括遮蔽段温度,炉管温度最高.
排烟温度
• 目的：保证炉管温度高于烟气露点温度,防止酸性腐
• 立式圆筒炉：螺旋管式、纯辐射式（热符合小，
对热效率无要求）；辐射-对流式（主流）
• 大型方炉：超大型（结构简单，便于回收余热，集
中排烟）
管式加热炉的种类-按用途分
• 炉管内进行化学反应：有催化剂（转化炉）；
无催化剂（裂解炉）
• 加热液体：无相变（预热到沸点以下）；出口气液
混相（数量最多）；出口气相（操作温度压力变化大）
蚀
• 温度范围：一般小于400℃与入炉油品温差
100~150℃,
• 选型：IEC.K 光杆式铠装,长度不超过600mm. • 材质：GH3030 • 安装注意事项：测量滞后小，具有代表性，一般
应安装在烟道尾部或距炉体烟气出口1~2m的地方；在 余热回收装置出口0.5m处,最好与烟道气采样点在烟道 同一截面
F. O
F. O
空燃比控制的关键
• 燃气α=5%，燃油α=10%达到完全燃烧， 节能型 • 保证流量仪表精度 • 设置燃料在线分析仪(SG),燃料流量加以 温压补偿,精确反应低热值 • 燃料调节阀设置最小阀位限制器或设置 高选软件,达到相同目的
优化/先进燃烧控制
• 以炉出口温度为主回路，燃料油、助燃 风量为副回路，设置并联串级回路，通 过数学模型计算，构成双交叉双向限幅 控制系统，使燃料油、助燃风量不能仅 根据自身回路特性变化，必须在到对方 测量值允许范围内变化，从而实现静态 寻优和动态限幅的功能，增加自动化程 度，减轻造作工负荷。
火焰检测器
• 目的:监视火焰状况 • 分类:电视、变送器、开关量 • 测量原理：红外线、可见光、紫外线
原理
• 不发光火焰中,产生CO2、H2O、CO、 SO2等三原子、多原子、结构不对称的双 原子气体，具有相当大的辐射能力，燃 烧主要产生CO2、H2O，主要光带在可 见光之外. • 发光火焰产生有碳黑离子,辐射光谱连续, 包括可见光部分.
• 加热气体：多在较高温度，炉管多，防止偏流 • 加热混相：加氢用，高温高压
加热炉监控变量
• • • • 温度 压力 流量 物料分析
加热炉温度监控点
• • • • • • 炉膛温度 对流段温度 排烟温度（包括余热回收部分） 炉管表面温度 被加热物料出入口温度 燃料温度、空气温度、雾化介质温度
炉膛温度
各设1支，出口总管设2支且其安装位置应距汇合处大 于25D
被加热物料出口温度控制方案 通则
• 调节器：PID 积分时间可设定为几分钟， 微分时间可设定短一些，调节作用为反 作用。 • 燃料量调节阀：阀门特性为等百分比， 作用方式为气开式
被加热物料出口温度控制方案
• • • • 出口温度单参数控制 出口温度-燃料的流量/压力串级控制 出口温度-炉膛温度串级控制 出口温度反馈-入口流量前馈控制
燃烧调节的任务和指标
• • • • 保证介质出炉温度 保证热效率,一般氧含量控制在4%, 保持炉膛负压,炉膛出口20~50Pa 燃烧完全,保证负压:增负荷时,先增引风量 -再增送风量-最后燃料量;减负荷,相反.
节能\环保控制
原料 TC HS1 LS FC 空 FC 燃 FT 燃料 FV HS2 HC FR FC 空气
转化炉一段炉水碳比控制
• 水、碳分子总数之比，通过水蒸气流量 与原料气流量进行比值控制 • 水蒸气为主变量-适合蒸汽量不足的工况 • 燃料气为主变量，蒸汽路加高选设定-适 合油气量不足的工况，满足燃料气减少， 蒸汽之后一段再减少的工况 • 蒸汽量为主变量，燃料气为从变量，蒸 汽通过高选，燃料气通过低选。
然通风
常减压加热炉的控制
• 出口温度与炉膛温度串级 • 常压炉进料单回路调节，减压炉串级均 匀调节 • 氧化镐调节空气预热器空气管路的蝶阀 • 炉膛压力控制烟囱挡板开度 • 引风机出现故障，密封阀打开，炉膛压 力由烟道挡板调节
延迟焦化炉的控制
• 进料缓冲罐液位为主回路，各路进料为 副回路，组成串级均匀控制 • 软化水在辐射段、辐射顶、对流段注入， 定值调节 • 出口温度主回路，副回路炉膛温度控制 燃料油量 • 利用燃料与雾化蒸气差压调节雾化蒸汽 量
• • • • • • a、正常操作 b、比例度过大 c、燃料热值变化 d、进料T、F变化 e、比例度过小 f、仪表失灵
a b c d e f
加热炉压力测量点
• • • • 炉内压力 燃料压力 风机出口压力 雾化介质压力
• 烟道、对流 室、辐射室 • 微差压变送 器、膜盒压 力表 • 对流室下方 控制烟道挡 板,对流室 上方与之差, 估计对流炉 管积灰情况
• 目的：热效率的主要控制目标 • 方法：氧化镐、磁导式氧分析仪 • 区别：前者简单，为湿烟气的氧含量； 后者复杂，为干烟气的氧含量 • 取气点：对流室下方;对流室上方 -前者 真实,控制燃烧;后者计算热效率;两者差估 计漏风量
烟气（CO，NOX）分析
加热炉附属设备的控制
• 快开风门：强制通风炉，燃烧器前热风 道，直型风道全方位安装，环型风道顶 面与底面安装。 • 烟囱挡板：F.O, • 风机调节门
• • • • • 辐射室 对流室 通风系统 预热回收系统 燃烧器
管式加热炉的种类-按外型分
• 箱式炉：横管、立管大型箱式炉（大型炉）；顶烧
炉（烃蒸汽转化炉）
• 立式炉：底烧横管式（多数）；附墙火焰式（高压
加氢、焦化）；环形管立式炉（催化重整）；无焰燃 烧炉、阶梯炉（单排双面辐射，分区调节，乙烯裂解、 烃类蒸汽转化炉）
燃料
F. C
出口温度反馈-入口流量前馈控制
• 适用条件：热负荷大，热强 度小的加热炉；同时加热两 种物料的加热炉；双斜顶箱 式炉；主要干扰为燃料低热 值变化； • 特点：副回路缩短调节时间， 减少动态偏差 • 注意事项：副回路比例度大， 无微分作用。 • 优缺点：
原料 FC
TC ∑ 燃料
F. C
物料出口温度变化曲线
温度单参数控制方案
• 适用于立式螺旋管式、 纯辐射式圆筒炉等热 负荷低，对热效率要 求不高的炉型 • 燃料较稳定
原料
TC
燃料
F. C
出口温度-燃料的流量/压力串级控制
• 适用条件：燃料低热值稳 定，而压力或流量不稳定， 为主要干扰因素。 • 特点：副回路缩短调节时 间，减少动态偏差。 • 注意事项：燃料油流量测 量仪表选型 • 优缺点：燃料压力作为副 回路，考虑取压点设定位 置
加热炉ຫໍສະໝຸດ Baidu自动控制
技术研讨会
加热炉自动控制如何实现
• 理解加热炉工艺机理，确定热平衡体系 • 确定监控对象、控制方案 • 确定自控水平：投资、公用工程条件、 检操人员数量及水平、后续拓展空间 • 优化、先进控制
自控目的
• 满足热效率要求 • 保证操作人员及设备安全 • 满足节能、环保要求
管式加热炉的结构
• 目的：火墙温度,代表热负荷,防止损坏支撑件 • 温度范围：一般820~870℃,转化炉、裂解炉可达到
1000~1100℃
• 选型：IEC.K 光杆式铠装,长度不超过600mm. • 材质：GH3030 • 安装注意事项：测量滞后小，具有代表性，同时
不受火焰舔烧的位置，补偿导线100℃以下有补偿功能
四合一重整炉的控制
• 每个炉出口温度(主回路)与各自燃料气流 量(副回路)组成串级控制 • 炉膛顶压力控制烟道挡板开度 • 炉膛顶氧含量控制鼓风机入口挡板开度 • 调节阀后取压的四路燃料气压力采用四 取二低低联锁切断燃料气 • 四路长明灯由一个位于自力式调节阀后 的压变控制切断
加氢裂化炉的控制
• 在每路进料管设置差压变送器及压力表 • 燃料气压力三取二低低联锁切断主燃料 气 • 鼓风机停机联锁切断主燃料气 • 余热回收坏,手动打开旁路 • 主燃料气调节阀设置最小阀位限制器 • 氧含量变频控制鼓风机转速
一段炉出口温度控制
• 原料气流量作为前馈调节，出口温度做 主回路，燃料流量做副回路，其输出与 燃料压力通过低选控制调节阀。 • 当燃料气压力到低限时，防止回火
各类燃料燃烧时产生的光谱
序号 1 2 3 燃料 天然气 炼厂气 炼厂油 红外线 可见光 紫外线 低 低 高 中 高 高 高 高 中
加热炉常规联锁项
• • • • • 燃料压力低 进料量低：切换到低限燃烧率或直接停车 燃烧器熄火：使用双向确认的火焰监测器 雾化蒸气压力低： 烟风系统失灵：打开快开风门，改强制通风为自
原料
TC
燃料
FC/PC
F. C
出口温度-炉膛温度串级控制
• 适用条件：热负荷大， 热强度小的加热炉； 同时加热两种物料的 加热炉；双斜顶箱式 炉；主要干扰为燃料 低热值变化； • 特点：副回路缩短调 节时间，减少动态偏 差 • 注意事项：副回路比 例度大，无微分作用。 • 优缺点：
原料
TC1
TC2
图15-8
图15-9
PdC 雾化蒸汽 空气 燃料 雾化蒸汽 空气
F. C F. C F. C
PC
K 燃料
F. C
进料量调节
• 进料量单参数调节 • 上游设备液位与进料流量调节组成均匀 控制
流量单参数调节
• 目的：控制冷油流速 • 多路采用比值调节 • 选型：孔板、楔式、 内文丘里
FC
F. O
炉内压力测量
压口 体测 炉炉 加热 接
1/12 1/12
图15-7
燃料压力控制
• 主路燃料气压力调节，注意变送器安装 位置 • 长明灯路燃料气，在主路调节阀前，安 装自立式调节阀。 • 压力高报警（防止脱火） • 压力低低限联锁(防止回火）易采用压力 开关
雾化调节
• 差 压 调 节 • 比 值 调 节
原料
上游设备液位与进料流量调节组成均匀控制
上 游 设 备
LC
FC
F. O
• 上游设备工况稳 定（液位） • 液位调节器一般P 调节，有时采用 PI调节，比例度 大于100%，积分 时间很大
原料
图15-11
物料分析
• 烟气（O2，CO，NOX） • 燃料低热值（比重） • 烃类蒸汽转化炉碳氢含量
烟气（O2）分析
炉管表面温度
• • • • • 目的：反应传热效果,保护炉管不超温 温度范围：1100℃ 选型：IEC.K 刀刃式. 材质：GH3030 安装注意事项：安装在炉管表面温度最高处,避免
火焰舔烧,挠度应保证2D炉管直径,安装前应沙磨管道, 做焊接工艺评定
被加热物料出入口温度
• • • • • 目的： 温度范围： 选型：法兰式. 材质： TP321 安装注意事项：一般入口总管设1支，出口分支
对流段温度
• • • • • 目的:监控热效率，保证安全 温度范围：一般300~450℃ 选型：IEC.K 光杆式铠装,长度不超过600mm. 材质：GH3030 安装注意事项：测量滞后小，具有代表性，同时
不受火焰舔烧的位置 • 注意包括遮蔽段温度,炉管温度最高.
排烟温度
• 目的：保证炉管温度高于烟气露点温度,防止酸性腐
• 立式圆筒炉：螺旋管式、纯辐射式（热符合小，
对热效率无要求）；辐射-对流式（主流）
• 大型方炉：超大型（结构简单，便于回收余热，集
中排烟）
管式加热炉的种类-按用途分
• 炉管内进行化学反应：有催化剂（转化炉）；
无催化剂（裂解炉）
• 加热液体：无相变（预热到沸点以下）；出口气液
混相（数量最多）；出口气相（操作温度压力变化大）
蚀
• 温度范围：一般小于400℃与入炉油品温差
100~150℃,
• 选型：IEC.K 光杆式铠装,长度不超过600mm. • 材质：GH3030 • 安装注意事项：测量滞后小，具有代表性，一般
应安装在烟道尾部或距炉体烟气出口1~2m的地方；在 余热回收装置出口0.5m处,最好与烟道气采样点在烟道 同一截面
F. O
F. O
空燃比控制的关键
• 燃气α=5%，燃油α=10%达到完全燃烧， 节能型 • 保证流量仪表精度 • 设置燃料在线分析仪(SG),燃料流量加以 温压补偿,精确反应低热值 • 燃料调节阀设置最小阀位限制器或设置 高选软件,达到相同目的
优化/先进燃烧控制
• 以炉出口温度为主回路，燃料油、助燃 风量为副回路，设置并联串级回路，通 过数学模型计算，构成双交叉双向限幅 控制系统，使燃料油、助燃风量不能仅 根据自身回路特性变化，必须在到对方 测量值允许范围内变化，从而实现静态 寻优和动态限幅的功能，增加自动化程 度，减轻造作工负荷。
火焰检测器
• 目的:监视火焰状况 • 分类:电视、变送器、开关量 • 测量原理：红外线、可见光、紫外线
原理
• 不发光火焰中,产生CO2、H2O、CO、 SO2等三原子、多原子、结构不对称的双 原子气体，具有相当大的辐射能力，燃 烧主要产生CO2、H2O，主要光带在可 见光之外. • 发光火焰产生有碳黑离子,辐射光谱连续, 包括可见光部分.
• 加热气体：多在较高温度，炉管多，防止偏流 • 加热混相：加氢用，高温高压
加热炉监控变量
• • • • 温度 压力 流量 物料分析
加热炉温度监控点
• • • • • • 炉膛温度 对流段温度 排烟温度（包括余热回收部分） 炉管表面温度 被加热物料出入口温度 燃料温度、空气温度、雾化介质温度
炉膛温度
各设1支，出口总管设2支且其安装位置应距汇合处大 于25D
被加热物料出口温度控制方案 通则
• 调节器：PID 积分时间可设定为几分钟， 微分时间可设定短一些，调节作用为反 作用。 • 燃料量调节阀：阀门特性为等百分比， 作用方式为气开式
被加热物料出口温度控制方案
• • • • 出口温度单参数控制 出口温度-燃料的流量/压力串级控制 出口温度-炉膛温度串级控制 出口温度反馈-入口流量前馈控制
燃烧调节的任务和指标
• • • • 保证介质出炉温度 保证热效率,一般氧含量控制在4%, 保持炉膛负压,炉膛出口20~50Pa 燃烧完全,保证负压:增负荷时,先增引风量 -再增送风量-最后燃料量;减负荷,相反.
节能\环保控制
原料 TC HS1 LS FC 空 FC 燃 FT 燃料 FV HS2 HC FR FC 空气
转化炉一段炉水碳比控制
• 水、碳分子总数之比，通过水蒸气流量 与原料气流量进行比值控制 • 水蒸气为主变量-适合蒸汽量不足的工况 • 燃料气为主变量，蒸汽路加高选设定-适 合油气量不足的工况，满足燃料气减少， 蒸汽之后一段再减少的工况 • 蒸汽量为主变量，燃料气为从变量，蒸 汽通过高选，燃料气通过低选。
然通风
常减压加热炉的控制
• 出口温度与炉膛温度串级 • 常压炉进料单回路调节，减压炉串级均 匀调节 • 氧化镐调节空气预热器空气管路的蝶阀 • 炉膛压力控制烟囱挡板开度 • 引风机出现故障，密封阀打开，炉膛压 力由烟道挡板调节
延迟焦化炉的控制
• 进料缓冲罐液位为主回路，各路进料为 副回路，组成串级均匀控制 • 软化水在辐射段、辐射顶、对流段注入， 定值调节 • 出口温度主回路，副回路炉膛温度控制 燃料油量 • 利用燃料与雾化蒸气差压调节雾化蒸汽 量
• • • • • • a、正常操作 b、比例度过大 c、燃料热值变化 d、进料T、F变化 e、比例度过小 f、仪表失灵
a b c d e f
加热炉压力测量点
• • • • 炉内压力 燃料压力 风机出口压力 雾化介质压力
• 烟道、对流 室、辐射室 • 微差压变送 器、膜盒压 力表 • 对流室下方 控制烟道挡 板,对流室 上方与之差, 估计对流炉 管积灰情况
• 目的：热效率的主要控制目标 • 方法：氧化镐、磁导式氧分析仪 • 区别：前者简单，为湿烟气的氧含量； 后者复杂，为干烟气的氧含量 • 取气点：对流室下方;对流室上方 -前者 真实,控制燃烧;后者计算热效率;两者差估 计漏风量
烟气（CO，NOX）分析
加热炉附属设备的控制
• 快开风门：强制通风炉，燃烧器前热风 道，直型风道全方位安装，环型风道顶 面与底面安装。 • 烟囱挡板：F.O, • 风机调节门
• • • • • 辐射室 对流室 通风系统 预热回收系统 燃烧器
管式加热炉的种类-按外型分
• 箱式炉：横管、立管大型箱式炉（大型炉）；顶烧
炉（烃蒸汽转化炉）
• 立式炉：底烧横管式（多数）；附墙火焰式（高压
加氢、焦化）；环形管立式炉（催化重整）；无焰燃 烧炉、阶梯炉（单排双面辐射，分区调节，乙烯裂解、 烃类蒸汽转化炉）
燃料
F. C
出口温度反馈-入口流量前馈控制
• 适用条件：热负荷大，热强 度小的加热炉；同时加热两 种物料的加热炉；双斜顶箱 式炉；主要干扰为燃料低热 值变化； • 特点：副回路缩短调节时间， 减少动态偏差 • 注意事项：副回路比例度大， 无微分作用。 • 优缺点：
原料 FC
TC ∑ 燃料
F. C
物料出口温度变化曲线
温度单参数控制方案
• 适用于立式螺旋管式、 纯辐射式圆筒炉等热 负荷低，对热效率要 求不高的炉型 • 燃料较稳定
原料
TC
燃料
F. C
出口温度-燃料的流量/压力串级控制
• 适用条件：燃料低热值稳 定，而压力或流量不稳定， 为主要干扰因素。 • 特点：副回路缩短调节时 间，减少动态偏差。 • 注意事项：燃料油流量测 量仪表选型 • 优缺点：燃料压力作为副 回路，考虑取压点设定位 置
加热炉ຫໍສະໝຸດ Baidu自动控制
技术研讨会
加热炉自动控制如何实现
• 理解加热炉工艺机理，确定热平衡体系 • 确定监控对象、控制方案 • 确定自控水平：投资、公用工程条件、 检操人员数量及水平、后续拓展空间 • 优化、先进控制
自控目的
• 满足热效率要求 • 保证操作人员及设备安全 • 满足节能、环保要求
管式加热炉的结构
• 目的：火墙温度,代表热负荷,防止损坏支撑件 • 温度范围：一般820~870℃,转化炉、裂解炉可达到
1000~1100℃
• 选型：IEC.K 光杆式铠装,长度不超过600mm. • 材质：GH3030 • 安装注意事项：测量滞后小，具有代表性，同时
不受火焰舔烧的位置，补偿导线100℃以下有补偿功能
四合一重整炉的控制
• 每个炉出口温度(主回路)与各自燃料气流 量(副回路)组成串级控制 • 炉膛顶压力控制烟道挡板开度 • 炉膛顶氧含量控制鼓风机入口挡板开度 • 调节阀后取压的四路燃料气压力采用四 取二低低联锁切断燃料气 • 四路长明灯由一个位于自力式调节阀后 的压变控制切断
加氢裂化炉的控制
• 在每路进料管设置差压变送器及压力表 • 燃料气压力三取二低低联锁切断主燃料 气 • 鼓风机停机联锁切断主燃料气 • 余热回收坏,手动打开旁路 • 主燃料气调节阀设置最小阀位限制器 • 氧含量变频控制鼓风机转速
一段炉出口温度控制
• 原料气流量作为前馈调节，出口温度做 主回路，燃料流量做副回路，其输出与 燃料压力通过低选控制调节阀。 • 当燃料气压力到低限时，防止回火
各类燃料燃烧时产生的光谱
序号 1 2 3 燃料 天然气 炼厂气 炼厂油 红外线 可见光 紫外线 低 低 高 中 高 高 高 高 中
加热炉常规联锁项
• • • • • 燃料压力低 进料量低：切换到低限燃烧率或直接停车 燃烧器熄火：使用双向确认的火焰监测器 雾化蒸气压力低： 烟风系统失灵：打开快开风门，改强制通风为自
原料
TC
燃料
FC/PC
F. C
出口温度-炉膛温度串级控制
• 适用条件：热负荷大， 热强度小的加热炉； 同时加热两种物料的 加热炉；双斜顶箱式 炉；主要干扰为燃料 低热值变化； • 特点：副回路缩短调 节时间，减少动态偏 差 • 注意事项：副回路比 例度大，无微分作用。 • 优缺点：
原料
TC1
TC2