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熱效率及運(yùn)行安全

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加熱爐運(yùn)行管理技術(shù)講座

影響加熱爐熱效率的參數(shù)及其控制

加熱爐運(yùn)行的安全保障系統(tǒng)

-1-
備注：1
影響加熱爐熱效率的參數(shù)及其控制
熱效率是衡量加熱爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理先進(jìn)性的一個(gè)重要指標(biāo)。它關(guān)系著石油化工裝置乃至全廠能耗的高低。因此，加熱爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理部門都必須十分關(guān)注其熱效率，以避免浪費(fèi)能源，影響經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，也不能盲目追求過(guò)高的熱效率，使得一次投資過(guò)高或尾部換熱面低溫露點(diǎn)腐蝕和粘灰堵塞，影響長(zhǎng)周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。 
-2-
備注：2
提高加熱爐熱效率的意義

加熱爐的燃料消耗在煉油裝置能耗中占有相當(dāng)大的比例：少則20%-30%，多則80%-90%。因此，提高加熱爐的熱效率，減少燃料消耗，對(duì)降低裝置和全廠能耗具有十分重要的意義。

-3-
備注：3
熱平衡
熱平衡是計(jì)算加熱爐熱效率的基礎(chǔ)，也是考察加熱爐體系熱能分布、流向和利用水平的重要手段。國(guó)標(biāo)GB2587《熱設(shè)備能量平衡通則》規(guī)定了熱平衡的通式和各參數(shù)選取的基本原則。根據(jù)這個(gè)通則，對(duì)于連續(xù)操作的加熱爐，在穩(wěn)定狀態(tài)下有下列關(guān)系式： 
單位時(shí)間的輸入能量=單位時(shí)間的輸出能量 
QGG=QYX +QSS    ⑴

式中    QGG--單位時(shí)間的供給能量，MW； 
          QYX--單位時(shí)間的有效能量，MW； 
          QSS--單位時(shí)間的損失能量，MW。
進(jìn)行加熱爐熱平衡時(shí)，值得注意的是正確劃定熱平衡的體系和確定熱平衡的基準(zhǔn)溫度。
備注：4
熱平衡體系的劃分 
熱平衡體系是為進(jìn)行熱平衡計(jì)算而劃分的范圍。體系劃分的范圍不同，熱平衡計(jì)算所包括的項(xiàng)目也不同，在此基礎(chǔ)上計(jì)算的熱效率也不相同。只有對(duì)加熱爐體系劃分的范圍作出明確規(guī)定，才能使各爐的熱效率具有相互比較的共同基礎(chǔ)。體系范圍的劃定主要取決于評(píng)價(jià)對(duì)象、測(cè)示目的和要求。國(guó)標(biāo)GB2587規(guī)定劃分體系范圍時(shí)，應(yīng)該考慮整個(gè)體系的收入和支出項(xiàng)目盡可能的少，同時(shí)所有項(xiàng)目的測(cè)量應(yīng)是簡(jiǎn)單可行的。循環(huán)使用的能量和本體系中回收使用的能量應(yīng)力求包括在體系范圍之內(nèi)，這樣可以減少測(cè)量項(xiàng)目，提高測(cè)試精度。根據(jù)這些原則，對(duì)于有余熱回收系統(tǒng)的加熱爐，應(yīng)將各種空氣預(yù)熱器和煙氣余熱鍋爐等劃分在體系范圍之內(nèi)。
-5-
備注：5
熱平衡的基準(zhǔn)溫度 
熱平衡的基準(zhǔn)溫度是其各項(xiàng)熱焓計(jì)算的起始溫度。基準(zhǔn)溫度不同，熱焓值也不相同。世界各國(guó)采用的熱平衡基準(zhǔn)溫度不盡相同，如0℃、15.6℃（60℉）、20℃、25℃、大氣溫度等。其中采用15.6℃（60℉）的較多。國(guó)標(biāo)GB2587規(guī)定原則上以環(huán)境溫度（如外界空氣溫度）為基準(zhǔn)。若采用其他溫度基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)予以說(shuō)明。這種規(guī)定比較符合實(shí)際，適用于對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的加熱爐進(jìn)行實(shí)際考核。但是，環(huán)境溫度是隨時(shí)間和地區(qū)而變化的，用于爐子設(shè)計(jì)或?qū)θ珖?guó)同類爐子進(jìn)行熱效率比較時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生困難。因此，還是以某一固定的溫度為基準(zhǔn)溫度較為方便。SH/T3036《一般煉油裝置火焰加熱爐》規(guī)定熱平衡的基準(zhǔn)溫度為15℃。
-6-
備注：6
熱效率計(jì)算通式 
國(guó)標(biāo)GB2588《設(shè)備熱效率計(jì)算通則》規(guī)定的熱效率η是指為達(dá)到規(guī)定的加熱目的，供給能量被有效利用程度在數(shù)量上的表示。即有效能量占供給能量的百分?jǐn)?shù)

備注：7
加熱爐熱效率計(jì)算公式 
 加熱爐的輸入能量除燃料燃燒的發(fā)熱量，燃料、空氣和霧化蒸汽帶入的顯熱外，還有通、引風(fēng)機(jī)和吹灰器等所用的電能和蒸汽。這些電能和蒸汽一般都不轉(zhuǎn)換成有效能而轉(zhuǎn)換成由于摩擦等造成的能量損失。按前述熱效率通式，供給能量和損失能量中均應(yīng)加上這些電能和蒸汽。由此計(jì)算的熱效率實(shí)際上是“能效率”。它全面地表示了加熱爐所有供給能量的利用程度，是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。它對(duì)改革生產(chǎn)工藝，提高設(shè)備制造水平，改善管理和降低產(chǎn)品成本等具有重要意義。但是，習(xí)慣上的熱效率是用來(lái)表示加熱爐體系中參與熱交換過(guò)程的熱能利用程度。它便于計(jì)算燃料消耗，是衡量加熱爐燃料利用狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)。從這個(gè)意義上說(shuō)，它也可以叫做“燃料效率”。又有總熱效率和凈熱效率之分。按SH/T3036附錄G的定義，總熱效率是按燃料高發(fā)熱量計(jì)算的熱效率，一般不用。凈熱效率是表示燃料低發(fā)熱量的利用程度，通常所說(shuō)的加熱爐熱效率就是凈熱效率。SH/T3045給出了管式爐熱效率的詳細(xì)計(jì)算方法，下面介紹簡(jiǎn)化計(jì)算法： 
備注：8
備注：9
式中 η--熱效率，  %
      B--燃料量，kg/S
      Qe--總熱負(fù)荷（總吸熱量），  kW
      QL--燃料低發(fā)熱量（低熱值），  kJ/kg燃料
      Qf--燃料顯熱，kJ/kg燃料（基準(zhǔn)溫度15℃）
      Qa--空氣顯熱，kJ/kg燃料（基準(zhǔn)溫度15℃）
  Qm--霧化蒸汽顯熱，kJ/kg燃料, 霧化蒸汽的基準(zhǔn)焓取2530kJ/kg，霧化蒸汽帶入的顯熱為蒸汽熱焓與基準(zhǔn)焓之差。
 ηr--散熱損失占燃料低發(fā)熱量的百分率，一般取1.5%~2.5%。當(dāng)用于估算、或空氣不預(yù)熱以及燃燒空氣為燃?xì)廨啓C(jī)高溫尾氣等情況下，可認(rèn)為ηr是散熱損失占總供給熱量的百分?jǐn)?shù)，也就可以按(3)式的后半部分計(jì)算：
     qs--排煙損失，kJ/kg燃料，包括煙氣離開(kāi)熱平衡體系帶走的顯熱和不完全燃燒的化學(xué)熱。由于加熱爐的燃燒都比較完全，一般不計(jì)不完全燃燒損失。在現(xiàn)場(chǎng)難以進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算時(shí)，可根據(jù)過(guò)剩空氣系數(shù)和排煙溫度從下圖查得排煙損失與燃料低發(fā)熱量之比ηS求出：  
備注：10
備注：11
操作中的熱效率測(cè)定 
操作中的熱效率測(cè)定最好是用正平衡計(jì)算，但是，被加熱介質(zhì)的出入口溫度和流量一般測(cè)不準(zhǔn)，尤其是爐出口汽化率很難測(cè)準(zhǔn)，由此造成總吸熱量計(jì)算不準(zhǔn)，熱效率計(jì)算也就不準(zhǔn)確。也正因?yàn)槿绱耍琒H/T3036附錄G僅考慮用反平衡法測(cè)定操作中的加熱爐熱效率，而將加熱介質(zhì)測(cè)得的數(shù)據(jù)僅作為參考和對(duì)比用。該附錄給出了一套進(jìn)行必要的測(cè)試和報(bào)告結(jié)果的完整步驟和方法。由于篇幅太長(zhǎng)，就不詳細(xì)介紹了。
車間工作的工程師常常需要了解加熱爐的運(yùn)行熱效率。最好的辦法是安裝在線熱效率儀，或購(gòu)置便攜式熱效率儀。當(dāng)這些儀表都沒(méi)有時(shí)，可在測(cè)得排煙溫度和氧含量的情況下用(3)式和上圖進(jìn)行估算。這時(shí)需根據(jù)干基煙氣分析結(jié)果用下式計(jì)算過(guò)剩空氣系數(shù)α：  
備注：12
提高加熱爐熱效率的途徑 
提高加熱爐熱效率的目的是為了節(jié)能，而煉油裝置加熱爐的節(jié)能措施比一般工業(yè)爐要靈活得多，因?yàn)樗訜岬墓に嚱橘|(zhì)在經(jīng)過(guò)后續(xù)設(shè)備完成蒸餾或其它加工過(guò)程之后，產(chǎn)品需要冷卻到一定溫度才能送出裝置。冷的原料和熱的產(chǎn)品之間往往要進(jìn)行復(fù)雜的熱交換。一個(gè)裝置內(nèi)常常不只一臺(tái)加熱爐，另外還有各種其它設(shè)備，它們之間在熱能利用方面往往是可以互補(bǔ)的。這就有可能也有必要首先把管式爐同整個(gè)裝置結(jié)合在一起，全面考慮和優(yōu)化，以便采取綜合節(jié)能措施。
⑴優(yōu)化換熱流程，降低加熱爐熱負(fù)荷
煉油裝置的特點(diǎn)是加熱爐的熱負(fù)荷隨換熱流程的不同而改變。優(yōu)化換熱流程，降低加熱爐熱負(fù)荷，是減少燃料消耗，降低裝置能耗最直接、最有效的措施。以常減壓裝置的常壓爐為例，在上個(gè)世紀(jì)七十年代以前，原油入爐溫度（換熱終溫）僅220℃左右。那時(shí)建一套250萬(wàn)噸／年處理量的常減壓裝置，就需要一臺(tái)48.3MW的常壓爐，而現(xiàn)在經(jīng)過(guò)換熱流程的優(yōu)化，原油入爐溫度高的可達(dá)～300℃，建一套1000萬(wàn)噸／年處理量的常減壓裝置，常壓爐的熱負(fù)荷只需要72.6MW。  
備注：13
⑵加熱爐之間及加熱爐與其它設(shè)備之間聯(lián)合回收余熱
加氫裝置的反應(yīng)爐，由于爐管材質(zhì)昂貴，又要減少壓降等原因，常常采用純輻射的單排管雙面輻射爐型，排煙溫度高達(dá)700℃-800℃。該裝置一般還有重沸爐或分餾爐，其介質(zhì)入爐溫度不高，通常采用對(duì)流-輻射爐型。它們之間應(yīng)該采取聯(lián)合回收余熱的方案 。
對(duì)于小爐群，例如重整裝置預(yù)處理部分的管式爐，就單個(gè)爐子而言，由于其熱負(fù)荷不大，單獨(dú)上一套余熱回收系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)，但將這些小爐子的煙氣集中起來(lái)上一套余熱回收系統(tǒng)則是合理的。新建的重整裝置都是這樣處理的。國(guó)外還有把全廠爐子的煙氣集中進(jìn)行余熱回收再通過(guò)高煙囪統(tǒng)一排放的例子。 
煉油裝置的產(chǎn)品有一些是要經(jīng)過(guò)空冷才能送出裝置的。如果將這些空氣冷卻器出來(lái)的熱空氣收集起來(lái)供給爐子作燃燒空氣，就可以回收一部分熱能，從而降低裝置的能耗。 
備注：14
降低排煙溫度以減少排煙損失 
從前面（3）式可以看出，減少排煙損失就可以提高熱效率。值得指出的是，排煙損失在加熱爐的熱損失中占有極大的比例。降低排煙溫度的主要措施有以下幾種：
(1)減小末端溫差--減小排煙溫度與介質(zhì)入對(duì)流室溫度之差。
這項(xiàng)措施涉及到一次投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的權(quán)衡問(wèn)題，應(yīng)該由詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)決定。從前燃料油價(jià)格較低時(shí)，末端溫差一般在150℃-200℃之間。現(xiàn)在燃料油價(jià)格較高，末端溫差取40℃-60℃比較適宜。
(2)將需要加熱的低溫介質(zhì)引入對(duì)流室末端。
常減壓裝置中，可以把加熱爐的對(duì)流室作為換熱器，加入換熱流程中一并優(yōu)化，將一部分冷油料引入對(duì)流室末端，而將另一部分需要換熱的熱油品用來(lái)預(yù)熱空氣。冷進(jìn)料-熱油預(yù)熱空氣的節(jié)能方案就是根據(jù)這個(gè)思路開(kāi)發(fā)出來(lái)的。對(duì)于熱載體爐，可以將一部分熱載體先進(jìn)入熱油式空氣預(yù)熱器將空氣預(yù)熱而自己被冷卻后再進(jìn)入對(duì)流室末端，即構(gòu)成所謂開(kāi)式循環(huán)熱載體空氣預(yù)熱系統(tǒng)。  
 
備注：15
(3)采用各種空氣預(yù)熱器以預(yù)熱空氣 
與前述兩種措施相比，采用空氣預(yù)熱器由煙氣直接預(yù)熱空氣的優(yōu)點(diǎn)在于它自成體系，不受工藝流程的約束。在加熱爐其它參數(shù)不變的情況下，空氣預(yù)熱溫度每提高~20℃，爐子熱效率約提高一個(gè)百分點(diǎn)。
值得指出的是，隨著空氣溫度的提高，燃燒產(chǎn)物中的NOX增加，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)降低NOX，則對(duì)環(huán)保是不利的。另外，空氣溫度過(guò)高，還可能引起燃油噴頭結(jié)焦或燃燒器過(guò)大的變形等問(wèn)題，除非改變?nèi)紵鹘Y(jié)構(gòu)和材質(zhì)，一般空氣預(yù)熱溫度300℃左右。
用煙氣預(yù)熱空氣是加熱爐回收煙氣余熱，提高熱效率的主要方法，也是最常用的方法。用煙氣預(yù)熱空氣是加熱爐回收煙氣余熱的各種方案，后面將詳細(xì)敘述。

備注：16
(4)采用煙氣余熱鍋爐以發(fā)生蒸汽。
有些加熱爐如連續(xù)重整的四合一重整爐，熱負(fù)荷很大，為了減少壓降又不能在對(duì)流室排爐管，只能將對(duì)流室作為煙氣余熱鍋爐。再如制氫裝置的轉(zhuǎn)化爐，其轉(zhuǎn)化反應(yīng)只能在輻射室的轉(zhuǎn)化管內(nèi)進(jìn)行，熱負(fù)荷相當(dāng)大，煙氣出輻射室的溫度也比一般加熱爐高得多，對(duì)流室僅靠預(yù)熱原料氣遠(yuǎn)不能將煙氣溫度降下來(lái)，也只能采用煙氣余熱鍋爐。最近設(shè)計(jì)的煤煉油的煤漿爐只有輻射室，煙氣熱量只能靠余熱鍋爐回收。大型化的加氫反應(yīng)爐也是一樣。雖然一般煉油廠并不缺少蒸汽，但對(duì)于這樣的爐子也只能采用余熱鍋爐來(lái)回收煙氣余熱，產(chǎn)生的蒸汽并入管網(wǎng)，使得全廠蒸汽過(guò)剩，只能停掉一些蒸汽鍋爐來(lái)平衡。讓這些爐子少產(chǎn)或不產(chǎn)蒸汽，是設(shè)計(jì)者多年來(lái)追求的目標(biāo)。后面將要介紹的“蓄熱式高溫空氣貧氧燃燒技術(shù)” 如果應(yīng)用到煉油管式爐上，前述問(wèn)題可能得到解決，實(shí)現(xiàn)少產(chǎn)或不產(chǎn)蒸汽的目標(biāo)。 
備注：17
利用煙氣余熱預(yù)熱空氣 
利用煙氣余熱預(yù)熱空氣的方案很多，可分為用煙氣直接預(yù)熱空氣和間接預(yù)熱空氣兩大類。
煙氣間接預(yù)熱空氣
煙氣間接預(yù)熱空氣的方案有工藝分支物流預(yù)熱空氣、冷進(jìn)料-熱油預(yù)熱空氣、開(kāi)式循環(huán)或閉式循環(huán)熱載體預(yù)熱空氣、熱管預(yù)熱空氣等等。
當(dāng)加熱爐的被加熱介質(zhì)（工藝物流）進(jìn)爐溫度較高時(shí)，即使減小了對(duì)流室末端溫差，排煙溫度仍很高。這時(shí)可分出一部分工藝物流先進(jìn)入熱油式空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，分支物流降溫后再進(jìn)入對(duì)流室末端，使排煙溫度降低。這就是工藝分支物流預(yù)熱空氣的方案。 
冷進(jìn)料-熱油預(yù)熱空氣方案是將一部分管式爐的進(jìn)料在換熱流程中少換熱，在較低溫度下進(jìn)入對(duì)流室尾部，使排煙溫度降低，而換熱流程中多出來(lái)的熱量用來(lái)預(yù)熱燃燒空氣。此方案除具有上述工藝分支物流預(yù)熱空氣方案的優(yōu)點(diǎn)外，還可以將爐子和空氣預(yù)熱器列入換熱流程，統(tǒng)一優(yōu)化，盡可能的降低裝置能耗。

備注：18
熱載體預(yù)熱空氣方案是用液相的熱載體先到對(duì)流室尾部取熱，以降低排煙溫度，然后再到熱油式空氣預(yù)熱器中將燃燒空氣加熱。冷卻后的熱載體再進(jìn)入對(duì)流室尾部，如此循環(huán)將煙氣的余熱間接預(yù)熱空氣。這種方式稱為閉式循環(huán)。開(kāi)式循環(huán)熱載體預(yù)熱空氣的方案流程與工藝分支物流預(yù)熱空氣方案類似，在熱載體爐和塔底重沸爐上采用這種方案最方便也最適宜。
熱管是一種高效的傳熱元件。早在上世紀(jì)四十年代熱管的概念就已提出，直到六十年代，由于宇宙航行的需要，熱管才在宇航技術(shù)中得以應(yīng)用。此后發(fā)展很快，七十年代熱管就已廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、石油、化工等行業(yè)。從那時(shí)起，國(guó)內(nèi)石油化工加熱爐上就開(kāi)始使用熱管式空氣預(yù)熱器來(lái)回收煙氣余熱，并迅速得到推廣，到目前的止估計(jì)已有數(shù)百臺(tái)在運(yùn)行中。它與管式和回轉(zhuǎn)式等其它空氣預(yù)熱器相比，具有體積小、質(zhì)量輕、效率高、不易受低溫露點(diǎn)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。另外，它還具有煙氣直接預(yù)熱空氣方案的自成系統(tǒng)，與其它工藝過(guò)程無(wú)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。這些就是它被迅速推廣和應(yīng)用的原因。 
 
備注：19
煙氣直接預(yù)熱空氣
煙氣直接預(yù)熱空氣的方案就是不用中間介質(zhì)，煙氣直接通過(guò)空氣預(yù)熱器換熱面將熱量傳遞給空氣。它雖然有氣-氣傳熱效果差的缺點(diǎn)，但它自成系統(tǒng)，與其它工藝過(guò)程無(wú)關(guān)，當(dāng)余熱回收系統(tǒng)出故障時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)工藝過(guò)程。因此，它不僅在石油化工管式爐上，也在其它各行各業(yè)的工業(yè)爐上得到廣泛使用。煙氣直接預(yù)熱空氣所用的空氣預(yù)熱器有很多種，按其換熱特點(diǎn)可分為間壁式和蓄熱式。
間壁式空氣預(yù)熱器是指煙氣將熱量連續(xù)不斷地通過(guò)固體壁傳給空氣的預(yù)熱器，如管式（鋼管、鑄鐵管、玻璃管、搪瓷管等）空氣預(yù)熱器、板式空氣預(yù)熱器、噴流式空氣預(yù)熱器、套管式空氣預(yù)熱器等等。對(duì)于管式空氣預(yù)熱器來(lái)說(shuō)，為了強(qiáng)化管外傳熱，可采用釘頭管、高頻焊翅片管、擠制螺紋管、擠制翅片管、鑄鐵翅片（釘頭）管等；還可采用擾流子、釬焊式縱向翅片或鑄造內(nèi)翅片（釘頭）等來(lái)強(qiáng)化管內(nèi)傳熱。強(qiáng)化傳熱的方式很多，例如噴流式空氣預(yù)熱器，當(dāng)空氣采用噴流時(shí)空氣側(cè)膜系數(shù)增大，煙氣噴流時(shí)煙氣側(cè)膜系數(shù)增加等。由于噴流的壓降較大，一般只在空氣側(cè)采用噴流。

備注：20
蓄熱式空氣預(yù)熱器是指換熱面本身為蓄熱體，從沖刷它的煙氣吸熱，之后再向沖刷它的空氣放熱的預(yù)熱器。有蓄熱體固定不動(dòng)周期性切換風(fēng)-煙道和蓄熱體自身旋轉(zhuǎn)不切換風(fēng)-煙道兩種方式。前者冶金行業(yè)的熱風(fēng)爐是其典型，后面將要介紹的蓄熱式燃燒器也屬于前者。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器則屬于后者。蓄熱式的最大優(yōu)點(diǎn)在于其不怕低溫露點(diǎn)腐蝕和積灰。它的冷端可采用非金屬材料或搪瓷材料，也可設(shè)計(jì)成方便拆換的抽屜式，且可采用高壓水沖洗積灰。最大缺點(diǎn)是空氣有一部分（約10~15%）必然會(huì)竄入煙氣側(cè)，即所謂固有漏風(fēng)。另外其換向閥或轉(zhuǎn)子維護(hù)較難。
 
備注：21
蓄熱式高溫空氣貧氧燃燒技術(shù)簡(jiǎn)介 
前面所述各種煙氣預(yù)熱空氣的方案都要受許多因素的限制。例如，隨著空氣預(yù)熱溫度的升高，燃燒產(chǎn)物中的氮氧化物NOX增加，于環(huán)保不利，也就是說(shuō)受環(huán)保要求的限制；空氣預(yù)熱溫度還受預(yù)熱器材料性能的限制，否則材料升級(jí)，投資增加；對(duì)于熱管式空氣預(yù)熱器來(lái)說(shuō)，空氣預(yù)熱溫度要受熱管工質(zhì)臨界溫度的限制等等。另一方面，換熱面溫度要受露點(diǎn)溫度的限制，如果該溫度降到煙氣露點(diǎn)溫度以下，露點(diǎn)腐蝕和積存難以清除的粘灰將不可避免，甚至危及余熱回收系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
蓄熱式空氣預(yù)熱器可以克服這些缺點(diǎn)。最古老的蓄熱式空氣預(yù)熱器是冶金行業(yè)的熱風(fēng)爐。它由兩個(gè)或多個(gè)熱風(fēng)塔（罐）和切換閥組成，分組相互切換交替使用。塔內(nèi)壁由耐火材料砌筑，塔內(nèi)堆放耐火磚--蓄熱體。高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)時(shí)，耐火磚將熱量蓄積起來(lái)，煙氣降溫后排空；冷空氣通過(guò)時(shí)，耐火磚將其加熱送入爐內(nèi)供燃燒用。

備注：22
對(duì)于燒油、燒氣或燒煤粉的爐子來(lái)說(shuō)，如果將蓄熱體小型化、精細(xì)化，置于燃燒器的空氣入口處并使之交替工作，即可構(gòu)成燃燒器與蓄熱式空氣預(yù)熱器一體化的蓄熱式燃燒器。這種方案提出來(lái)已經(jīng)許多年了，由于其NOX和換向閥自控等問(wèn)題，一直未能推廣。現(xiàn)代的蓄熱式高溫空氣貧氧燃燒技術(shù)就是近幾年在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的：貧氧燃燒使NOX大大降低，新型耐磨密封材料的研制和電腦程控保證了換向閥能長(zhǎng)周期安全靈活運(yùn)行。
蓄熱式高溫空氣貧氧燃燒技術(shù)的工作原理如圖所示。常溫空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入，在通過(guò)燃燒器蓄熱體時(shí)被迅速加熱至高溫，溫度可高到僅比爐膛煙氣溫度低100℃左右。如此高溫的空氣噴入爐膛時(shí)將卷吸煙氣形成貧氧的高溫氣流，在這股氣流附近噴入燃料氣或霧化的燃料油，燃料在貧氧（2%--20%）的氣流中燃燒有兩個(gè)特點(diǎn)：一是因?yàn)樨氀酰紵a(chǎn)物中的NOX大大減少；二是因?yàn)槿剂喜皇侵苯訃娙牒鯕饬髦校剂戏肿优c氧分子只有經(jīng)擴(kuò)散碰撞時(shí)隨遇燃燒，沒(méi)有明顯的火焰邊界。與此同時(shí)，靠引風(fēng)機(jī)通過(guò)另一側(cè)的燃燒器將煙氣吸出，熱煙氣將熱量傳遞給蓄熱體而降溫后經(jīng)換向閥、引風(fēng)機(jī)和煙囪排入大氣。換向閥按一定的頻率切換，使兩側(cè)的燃燒器在蓄熱和放熱的狀態(tài)下交替工作。 
備注：23
蓄熱式燃燒器及其相連的煙風(fēng)道內(nèi)表面均襯有隔熱耐火材料，以保證外壁溫度在100℃以下。蓄熱體也用耐高溫的陶瓷制品，呈球狀或蜂窩狀。蓄熱體一般采用抽屜式組裝，以便在爐子運(yùn)行中拆換清洗。 
換向閥的切換周期應(yīng)根據(jù)排煙溫度和蓄熱體的蓄熱量來(lái)決定，一般是幾十秒到幾百秒。排煙溫度通常在150℃左右，如果換向閥采用耐低溫露點(diǎn)腐蝕的材料，排煙溫度還可降低。值得注意的是，每次切換先排入煙囪的是空氣，然后是煙氣-空氣混合物，最后才是煙氣（即固有漏風(fēng)）。排煙熱損失應(yīng)按切換初-終狀態(tài)的全過(guò)程平均溫度和平均氧含量來(lái)計(jì)算。因此，切換周期越長(zhǎng)，排煙損失越小，熱效率越高。選用高效的蓄熱體，就可采用較長(zhǎng)的切換周期，提高熱效率。 
蓄熱式高溫空氣貧氧燃燒技術(shù)現(xiàn)在已逐漸完善，國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)已有幾十臺(tái)鋼坯加熱爐使用了這種技術(shù)，化工行業(yè)的燒堿爐上也開(kāi)始使用，石油化工行業(yè)尚未使用。國(guó)外除在冶金行業(yè)使用外，已開(kāi)始在石油化工管式爐（如制氫轉(zhuǎn)化爐）上進(jìn)行試驗(yàn)。 
備注：24
石油化工管式爐如果采用這種技術(shù)，至少有以下優(yōu)點(diǎn)：
①?????  管式爐變成了傳熱強(qiáng)度很高的純輻射型爐，取消了傳熱強(qiáng)度較低的對(duì)流室，可節(jié)省大量?jī)r(jià)格昂貴的爐管。
②?????  由于沒(méi)有明確的火焰，整個(gè)爐膛溫度非常均勻，如果爐管布置得當(dāng)，熱強(qiáng)度沿爐管周向和縱向的不均勻系數(shù)可降得很低，甚至接近于1。因此其平均熱強(qiáng)度可以很高，甚至接近允許的最高熱強(qiáng)度。這是現(xiàn)有管式爐不可能實(shí)現(xiàn)的，可以使?fàn)t管數(shù)量（傳熱面積）減到最小。
③?????  排煙溫度可以降到最低，當(dāng)轉(zhuǎn)向閥和引風(fēng)機(jī)采用耐低溫露點(diǎn)腐蝕材料時(shí)，可降到煙氣露點(diǎn)溫度以下，從而得到最高的熱效率。
 對(duì)于工藝要求僅需要純輻射的管式爐，如制氫轉(zhuǎn)化爐、連續(xù)重整爐和加氫爐等，采用這種技術(shù)特別適宜，因?yàn)檫@些爐子的對(duì)流室大都用來(lái)發(fā)生蒸汽，而石油化工廠本來(lái)并不缺少蒸汽。就制氫轉(zhuǎn)化爐來(lái)說(shuō)，為了減少它的產(chǎn)汽量，多年來(lái)不知采取了多少措施，開(kāi)發(fā)了若干技術(shù)，真可謂費(fèi)盡心機(jī)，卻收效不大。如果采用這項(xiàng)技術(shù)，問(wèn)題將迎刃而解。 
備注：25
當(dāng)然，要將蓄熱式高溫空氣貧氧燃燒技術(shù)移植到石油化工管式爐上來(lái)，還有許多工作要做。首先，石油化工管式爐完全不同于冶金爐，它的管內(nèi)被加熱的是易燃、易爆、易裂解甚至結(jié)焦的烴類介質(zhì)，有的管內(nèi)還有催化劑，要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，如果處理不當(dāng)，后果是十分嚴(yán)重的。其次，管式爐的熱量是通過(guò)管壁傳遞的，由于各種因素的限制，通過(guò)管子表面的熱流強(qiáng)度不可能太高，因此爐膛溫度要比冶金爐低得多，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)有什么難處，尚需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)解決。再者，石油化工管式爐的管壁溫度大多數(shù)都較低，一般是300℃-400℃，這些低溫的爐管在爐膛內(nèi)對(duì)燃燒過(guò)程有何影響等等，都需要進(jìn)行試驗(yàn)研究。 
備注：26
            蓄熱式高溫空氣貧氧燃燒技術(shù)原理圖
-27-
備注：27
提高熱效率應(yīng)注意的相關(guān)問(wèn)題
降低排煙溫度的限制 
(1)隨著排煙溫度的降低，運(yùn)行費(fèi)用降低，一次投資增加，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)確定經(jīng)濟(jì)合理的末端溫差。
(2)降低排煙溫度在技術(shù)方面受煙氣露點(diǎn)的限制，見(jiàn)圖。  
降低爐外壁溫度的限制 
(1)爐外壁溫度降到多少才是合理的？這要通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析才能決定。
(2)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定“在環(huán)境溫度27℃，無(wú)風(fēng)條件下，爐外壁溫度80℃”是比較合理的。
環(huán)保方面的限制
隨著空氣溫度的提高，燃燒產(chǎn)物中的NOX增加，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)降低NOX，則對(duì)環(huán)保是不利的。
備注：28
燃料中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)％
備注：29
熱效率的日常管理
管好燃料—主要是管好燃料中的硫和硫化氫
管好“三門一板”
經(jīng)常定期監(jiān)測(cè)，最好是在線監(jiān)測(cè)
目前用氧化鋯監(jiān)測(cè)輻射段出口氧含量，用引風(fēng)機(jī)后的煙氣溫度監(jiān)測(cè)排煙溫度，進(jìn)而估算熱效率是不準(zhǔn)確的。應(yīng)該是在測(cè)溫的部位同時(shí)進(jìn)行煙氣全分析。
定期除灰
檢修時(shí)清洗所有換熱面
備注：30
加熱爐運(yùn)行的安全保障系統(tǒng)
為確保加熱爐運(yùn)行和開(kāi)停工安全，設(shè)置相應(yīng)的儀表檢測(cè)、控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)是十分必要的。儀表檢測(cè)、控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)的復(fù)雜程度取決于下列因素。確定儀表控制系統(tǒng)復(fù)雜程度的原則時(shí)，除綜合考慮這些因素外，還應(yīng)考慮工程投資費(fèi)用。
工藝過(guò)程的類型及被加熱介質(zhì)的性質(zhì)
加熱爐的類型及其熱負(fù)荷和尺寸的大小
燃料的種類及其供應(yīng)的可靠性
加熱爐的操作范圍
工藝過(guò)程對(duì)上、下游裝置的影響度和工藝過(guò)程危險(xiǎn)性分析
備注：31
溫度的檢測(cè)與控制
被加熱介質(zhì)的溫度
爐膛（輻射段）溫度
對(duì)流段溫度
煙道氣溫度
爐管表面溫度
燃料溫度
空氣預(yù)熱器溫度
備注：32
被加熱介質(zhì)的溫度
只有多部位測(cè)量被加熱介質(zhì)的溫度，才能比較正確評(píng)價(jià)加熱爐的性能。爐管總?cè)肟凇?duì)流段至輻射段之間每路的過(guò)渡段、加熱爐每路出口、爐管總出口這些部位都應(yīng)設(shè)有測(cè)量元件并在控制室內(nèi)有溫度指示。 
加熱爐支路出口溫度控制的常規(guī)方法是在入口支路上都安裝各自的流量變送器和控制閥，用爐出口匯合后的溫度來(lái)調(diào)節(jié)加熱爐的燃料量。這種調(diào)節(jié)方法，只能將加熱爐總出口溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，而各支路的出口溫度會(huì)有變化，某一路爐管有可能局部過(guò)熱而結(jié)焦。為了改善和克服這種情況，對(duì)于多流路易結(jié)焦或總出口溫度大于350℃的加熱爐推薦采用支路均衡控制。其調(diào)節(jié)方法為：保持通過(guò)加熱爐的總流量一定，而允許支路流量有變化；各支路的出口溫度自動(dòng)與爐總出口溫度比較，通過(guò)公式計(jì)算自動(dòng)調(diào)節(jié)各支路的進(jìn)料流量，維持各支路的溫度均衡。
溫度控制器應(yīng)同時(shí)兼有正常控制、開(kāi)工、停工和除焦全量程功能。
凡設(shè)有溫度控制點(diǎn)的加熱爐出口總管還應(yīng)單獨(dú)設(shè)置高溫報(bào)警。高溫報(bào)警測(cè)溫元件應(yīng)安裝在與溫控?zé)犭娕季嚯x不大于450mm范圍內(nèi)。

備注：33
附：非單相流防止偏流的措施
有汽化的加熱爐（減壓爐）
入爐前為純液采取分支流控，汽化后只允許擴(kuò)徑，不允許增加管程數(shù)，每管程只允許單一流路。
氣液兩相流加氫爐（爐前混氫的加氫爐）
除保證各管程水力學(xué)對(duì)稱外，還應(yīng)保證各管程熱力學(xué)均衡，最好是每管程一個(gè)爐膛，單獨(dú)控制。
純氣相特多管程加熱爐（重整爐）
注意集合管的走向，集合管流通截面積與各分支流通截面積之和的關(guān)系。
制氫轉(zhuǎn)化爐-爐管內(nèi)有催化劑
裝催化劑后，測(cè)量各轉(zhuǎn)化管壓降，各路壓降編差應(yīng)不超過(guò)5%。

備注：34
爐膛（輻射段）溫度
測(cè)量輻射區(qū)的溫度是用來(lái)指導(dǎo)燃燒控制以避免爐管和爐膛超溫 。爐膛溫度控制，其實(shí)質(zhì)是加熱爐的燃燒控制，在常規(guī)的控制系統(tǒng)中，可將加熱爐的爐膛溫度作為副參數(shù)，被加熱介質(zhì)的總出口溫度為主參數(shù)構(gòu)成與燃料油、燃料氣閥門的溫度串級(jí)調(diào)節(jié)回路。 
對(duì)流段溫度
對(duì)流段溫度測(cè)量的目的是監(jiān)測(cè)加熱爐的熱效率。
煙道氣溫度
煙道氣溫度對(duì)于評(píng)價(jià)整個(gè)加熱爐的性能十分重要。溫度的異常升高表示爐管可能破裂、對(duì)流室大量積灰或預(yù)熱器效率下降；溫度低于露點(diǎn)，會(huì)對(duì)煙道造成嚴(yán)重的腐蝕。 
爐管表面溫度
測(cè)量爐管表面溫度主要是用來(lái)提示由于爐管結(jié)焦或爐管內(nèi)的流量降低導(dǎo)致的爐管超溫。對(duì)有可能結(jié)焦的加熱爐，應(yīng)在每路爐出口兩到三根爐管上設(shè)置爐管表面溫度測(cè)量，同時(shí)應(yīng)考慮在結(jié)焦區(qū)域分布多個(gè)熱電偶。 
備注：35
燃料溫度
測(cè)量燃料氣的溫度是用來(lái)補(bǔ)償流量測(cè)量數(shù)據(jù)從而得到更高精度的燃料氣量。燃料油溫度的要求是根據(jù)燃燒器所要求的燃料油的粘度而定。油溫過(guò)低會(huì)致使火焰燃燒不好，油溫過(guò)高會(huì)引起燃燒器燒嘴結(jié)焦。 
空氣預(yù)熱器溫度
當(dāng)使用空氣預(yù)熱器時(shí)，應(yīng)測(cè)量空氣和熱介質(zhì)的進(jìn)出口溫度，以便評(píng)價(jià)空氣預(yù)熱器的性能和保持熱介質(zhì)和空氣的溫度高于露點(diǎn)，以防止冷端腐蝕。 
備注：36
壓力檢測(cè)與控制 
設(shè)置壓力表或壓力變送器的部位：
    ◆爐管總?cè)肟? ◆每路入口閥下游????◆爐管總出口 
  ◆對(duì)有氣化的爐子在對(duì)流轉(zhuǎn)輻射的每路轉(zhuǎn)油線上 
爐膛壓力控制 
爐膛壓力控制系統(tǒng)應(yīng)控制爐膛壓力保持在設(shè)計(jì)范圍，并避免爐膛超壓。強(qiáng)制通風(fēng)或自然通風(fēng)的加熱爐爐膛壓力可通過(guò)煙道氣調(diào)節(jié)擋板來(lái)控制。◆當(dāng)加熱爐有引風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)用爐膛壓力自動(dòng)控制引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)擋板開(kāi)度，保持爐膛壓力：或用爐膛壓力控制來(lái)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（變頻調(diào)速）。◆如果使用空氣預(yù)熱器，爐膛壓力控制要考慮燃料和燃燒空氣能維持穩(wěn)定的操作狀態(tài)。當(dāng)預(yù)熱器、引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障或停用時(shí)，應(yīng)自動(dòng)或手動(dòng)切換到煙道氣的調(diào)節(jié)擋板以控制爐膛壓力。

備注：37
流量檢測(cè)與控制 
進(jìn)料總流量 
流量指示的要求 
防止?fàn)t管超溫的保護(hù)措施 
燃燒空氣流量
燃燒控制系統(tǒng)  
備注：38
進(jìn)料總流量
加熱爐都應(yīng)設(shè)有工藝進(jìn)料總流量計(jì)，若在工藝進(jìn)料入口處為兩相流，其流量分布和測(cè)量的設(shè)計(jì)要由工藝工程師決定。如果在加熱爐入口管線上設(shè)有安全閥，總進(jìn)料流量計(jì)應(yīng)設(shè)于該安全閥的下游。
流量指示的要求
◆液相或氣液兩相的加熱爐，每路宜設(shè)置流量測(cè)量并在控制室指示。 
◆每路都應(yīng)設(shè)置低流量報(bào)警或聯(lián)鎖。
◆對(duì)可能結(jié)焦的加熱爐，每路都應(yīng)設(shè)置流量自動(dòng)控制。
防止?fàn)t管超溫的保護(hù)措施
在多路加熱爐中，如果在每路上設(shè)置了流量調(diào)節(jié)閥，為防止被加熱介質(zhì)的流量低而引起爐管超溫要采取下列保護(hù)措施：
◆在調(diào)節(jié)閥上應(yīng)設(shè)置一個(gè)最小流量的機(jī)械限位。 
◆在執(zhí)行器的動(dòng)力源或信號(hào)故障的情況下，控制閥應(yīng)為故障開(kāi)， 或處于保持狀態(tài)然后滑移到打開(kāi)的位置。
備注：39
燃燒空氣流量
強(qiáng)制通風(fēng)加熱爐的燃燒空氣流量是關(guān)鍵的參數(shù)，但通常不易測(cè)得，直接的測(cè)量方法是在強(qiáng)制通風(fēng)的管道上，設(shè)置基本的測(cè)量元件，如文丘里管、均速管或阿牛巴等。 
燃燒控制系統(tǒng)
強(qiáng)制通風(fēng)的加熱爐，可以設(shè)置空氣/燃料比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過(guò)空氣和燃料流量的測(cè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)比例調(diào)節(jié)，一般還需用爐膛氧含量分析來(lái)較正。
燃?xì)饧訜釥t除了控制燃燒速率，還要維持最小的燒嘴壓力，可通過(guò)設(shè)定燃?xì)饬髁靠刂破鞯妮敵龌蛉細(xì)饪刂崎y的最小機(jī)械限位來(lái)達(dá)到。燃料氣的壓力變動(dòng)時(shí)，可通過(guò)壓力、流量、熱值等來(lái)對(duì)流量進(jìn)行補(bǔ)償。如果燃料氣壓力超過(guò)燒嘴的最大允許壓力，應(yīng)使用燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器以免過(guò)度燃燒和熄火。
燃油加熱爐通常有蒸汽霧化系統(tǒng)，使用蒸汽霧化時(shí)，要控制燃料和蒸汽之間的差壓。蒸汽系統(tǒng)需要保持穩(wěn)定的蒸汽壓力。
油氣聯(lián)合燃燒加熱爐需要通過(guò)運(yùn)算將燃料氣流量加入到燃料油流量中，操作人員可通過(guò)比例控制來(lái)調(diào)整相對(duì)的燃料氣和燃料油量。
 
備注：40
分析 
煙道氣組成 
 氧 
一氧化碳 
煙氣混濁度 
硫氧化物 
 氮氧化物 
可燃物 
燃料氣發(fā)熱量 
備注：41
煙道氣組成
通過(guò)煙道氣分析，來(lái)控制燃燒效率和監(jiān)測(cè)煙道氣的組成，取樣點(diǎn)應(yīng)布置在每個(gè)燃燒室的出口（輻射段上）和對(duì)流段的出口來(lái)分析煙道氣的組成。 
氧
為了準(zhǔn)確測(cè)量燃燒質(zhì)量，取樣點(diǎn)應(yīng)盡可能接近完全燃燒點(diǎn)，一般設(shè)在輻射段的出口，以減小空氣泄漏的影響。為得到煙氣中氧的比例通常用氧化鋯分析儀，這種分析儀也可用來(lái)記錄、顯示、報(bào)警和控制，當(dāng)用作控制時(shí)，需設(shè)上限和下限。在分析儀出故障時(shí)，要通入最大量的空氣確保安全燃燒。 
一氧化碳
測(cè)量一氧化碳 (CO) 的目的是用來(lái)顯示和控制燃燒的完全性，通常含量是百萬(wàn)分之幾，測(cè)量時(shí)應(yīng)考慮不完全燃燒的燃料氣的存在，CO的測(cè)量可作為氧含量測(cè)量的補(bǔ)充，還可用來(lái)平衡多個(gè)燃燒器的燃燒。 
備注：42
煙氣混濁度
在一些裝置中需要測(cè)量煙氣混濁度，主要是檢測(cè)煙道氣的光學(xué)透射比。要采取措施來(lái)保持光源和探測(cè)器鏡頭的清潔。
硫氧化物
根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保機(jī)構(gòu)的要求，分析排放煙氣中的硫氧化物含量。 
氮氧化物
根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保機(jī)構(gòu)的要求，分析排放煙氣中的氮氧化物含量。 
可燃物
測(cè)量排放煙氣中的可燃物，用于監(jiān)測(cè)爐子效率。
燃料氣發(fā)熱量
燃料氣發(fā)熱量的變化范圍比較大，通常用熱值儀、比重計(jì)、氣相色譜來(lái)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)測(cè)量的燃料氣中含有大量濃度可變的隋性氣體時(shí)，則不宜采用比重計(jì)。 
備注：43
煙道氣儀表 
熱電偶或溫度計(jì)套管的檢測(cè)部位 
真空表或負(fù)壓變送器的檢測(cè)部位 
取樣與分析 
煙道擋板 
備注：44
熱電偶或溫度計(jì)套管的檢測(cè)部位
◆煙道擋板下方的煙囪中
◆在橋墻（輻射段至對(duì)流段的過(guò)渡段）上。當(dāng)條件允許時(shí)，熱電偶應(yīng)安裝在爐頂（輻射室頂）沒(méi)有遮蔽管的地方。
真空表或負(fù)壓變送器的檢測(cè)部位
◆橋墻（過(guò)渡段）
◆ 煙囪或煙道調(diào)節(jié)擋板下游
◆煙囪或煙道調(diào)節(jié)擋板上游 
◆爐底側(cè)壁 
取樣與分析
在煙囪擋板和過(guò)渡段靠近煙氣分析儀的地方要設(shè)置供人工取樣用的接管。如采用空氣預(yù)熱器，則要求對(duì)預(yù)熱器上下游煙氣管道中的煙氣進(jìn)行取樣分析。可使用氧氣／可燃?xì)怏w分析儀對(duì)煙囪中的煙氣進(jìn)行分析。
對(duì)于單獨(dú)燃燒控制的多室加熱爐，應(yīng)在靠近每個(gè)輻射室的頂部和聯(lián)合煙道內(nèi)設(shè)置氧氣／可燃?xì)怏w分析儀。 
備注：45
煙道擋板  
每個(gè)煙囪都應(yīng)帶有調(diào)節(jié)擋板，該調(diào)節(jié)擋板可通過(guò)手動(dòng)操作并用機(jī)械方法使其鎖定在工作位置。每個(gè)遙控操作的煙囪調(diào)節(jié)擋板都應(yīng)帶有一個(gè)位置變送器，該變送器應(yīng)直接連到擋板上或執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接件上。位置指示信號(hào)要傳送到安裝在地面上的就地指示儀表上，同時(shí)還要傳送到控制室去。
煙道擋板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)可以在10秒內(nèi)將擋板打開(kāi)到全開(kāi)位置，在失去儀表風(fēng)或控制信號(hào)的情況下處于“故障開(kāi)”的位置。 
備注：46
燃料油系統(tǒng) 
一般要求 
 燃料油罐 
泵前過(guò)濾器及供油泵 
加熱器 
備注：47
一般要求
◆供給加熱爐的每種主要燃料，應(yīng)在控制室有溫度、壓力及流量指示 
◆所有主要燃料系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)的壓力都應(yīng)帶有高壓和低壓報(bào)警，壓力測(cè)量應(yīng)安裝在燃料控制閥的下游。加熱爐的每個(gè)燃料總管上還應(yīng)安裝壓力表。 
◆對(duì)于使用霧化蒸汽的加熱爐燃料系統(tǒng)，以及閃點(diǎn)低于或等于38℃ 的燃料系統(tǒng)，應(yīng)在霧化蒸汽控制閥的下游采取如下措施：差壓低或壓力低聯(lián)鎖，使相關(guān)的主燃料切斷閥關(guān)閉；獨(dú)立的壓力或差壓低報(bào)警。 
◆進(jìn)入燃料油系統(tǒng)的燃料油，設(shè)置流量計(jì)量，回流管設(shè)流量計(jì)量。 
◆燃料油系統(tǒng)需有回油管。回油管設(shè)在最末一個(gè)燃料油支管之后，其始端設(shè)一個(gè)調(diào)節(jié)閥控制燃料油的壓力及回油量。回油管應(yīng)在距工業(yè)爐15米外設(shè)置切斷閥，或設(shè)遙控切斷閥。

備注：48
燃料油罐
在燃料油罐上設(shè)置液位測(cè)量、燃料油溫度指示、高低液位及高低油溫報(bào)警。 
泵前過(guò)濾器及供油泵
◆泵前過(guò)濾器應(yīng)設(shè)置過(guò)濾器的壓差指示及報(bào)警，根據(jù)壓差決定泵及過(guò)濾器的切換。
◆泵出口設(shè)置壓力指示、低壓報(bào)警及低壓聯(lián)鎖。 
◆燃料油系統(tǒng)的壓力需嚴(yán)格控制，壓力波動(dòng)應(yīng)小于10％。 
加熱器
◆ 可根據(jù)燃料油的粘度情況考慮是否設(shè)置加熱器。為了保護(hù)加熱器，可視燃料油系統(tǒng)情況設(shè)置安全措施（控制閥或安全閥）。 
◆加熱器應(yīng)使用蒸汽（或與其它介質(zhì)換熱）加熱燃料油，燃料油的溫度可通過(guò)控制加熱器的蒸汽（或與其它介質(zhì)換熱）的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 
備注：49
燃料氣系統(tǒng) 
儀表控制 
氣化器 
過(guò)熱器 
混氣罐或分液罐 
供氣管道 
備注：50
儀表控制
◆每一股進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)的“接收管道”上，設(shè)有流量指示（應(yīng)接入DCS系統(tǒng)），同時(shí)測(cè)量溫度和壓力，可用溫度和壓力校正所測(cè)得的流量值。 
◆第二氣源為液相燃料時(shí)，在測(cè)量流量的同時(shí)應(yīng)測(cè)量溫度，可用溫度校正測(cè)得的流量值。
氣化器
◆第二氣源為液化石油氣或混合C4餾分等液相燃料時(shí)，必須設(shè)置氣化器使之氣化。 
◆采用氣化器的液位控制液相物料的進(jìn)料流量；用氣化器的出口壓力控制熱媒的流量，氣化器的頂部裝有壓力表及安全閥等。 
過(guò)熱器
為避免在混氣罐和“供氣管道”中產(chǎn)生凝液，在氣化器的下游宜設(shè)置過(guò)熱器，以低壓水蒸汽為熱媒，對(duì)燃料氣進(jìn)行過(guò)熱。熱媒的流量用過(guò)熱器的出口溫度來(lái)控制。 
備注：51
混氣罐或分液罐 
◆多于一股氣源的燃料氣系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置混氣罐，采用混氣罐的出口壓力，控制第二氣源的流量。 
◆主燃料氣供給系統(tǒng)中每個(gè)混氣罐都應(yīng)帶有優(yōu)先級(jí)別的高液位報(bào)警。 
供氣管道 
◆ 在“總管”上測(cè)量燃料氣的壓力、溫度和分析發(fā)熱量（可設(shè)取樣口取樣）。
◆在控制閥的下游設(shè)置就地壓力表和壓力低低限報(bào)警。在壓力達(dá)低低值時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉“總管”或“主管”上的遙控切斷閥。  
備注：52
燃燒保護(hù)系統(tǒng) 
應(yīng)在控制室和加熱爐就地盤上設(shè)接緊急開(kāi)關(guān)或按鈕，用于關(guān)閉所有燃料和長(zhǎng)明燈氣體保護(hù)系統(tǒng)的閥門。
在保護(hù)系統(tǒng)中的所有主燃料和長(zhǎng)明燈系統(tǒng)的閥門在失去驅(qū)動(dòng)介質(zhì)時(shí)要關(guān)閉。
與保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)的擋板在地面上要有手動(dòng)復(fù)位。 
對(duì)于單個(gè)燃燒器的加熱爐，應(yīng)提供火焰監(jiān)測(cè)器對(duì)火焰進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè), 如紫外（UV）或紅外（IR）傳感器或火焰離子棒，紫外或紅外傳感器應(yīng)為自檢測(cè)型。
 對(duì)有一個(gè)以上燃燒器和連續(xù)長(zhǎng)明燈的加熱爐，每個(gè)長(zhǎng)明燈應(yīng)設(shè)置一個(gè)火焰離子棒，這些離子棒應(yīng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)連接，設(shè)置有關(guān)的報(bào)警、邏輯和聯(lián)鎖保護(hù)功能。 
   
備注：53
在加熱爐開(kāi)車期間，當(dāng)長(zhǎng)明燈系統(tǒng)的切斷閥位于“開(kāi)”的位置，而且監(jiān)測(cè)到有大于等于50%的長(zhǎng)明燈未被點(diǎn)燃時(shí)，火焰離子棒應(yīng)引發(fā)關(guān)閉所有主燃料保護(hù)系統(tǒng)閥門。
控制室內(nèi)要有公共報(bào)警，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)或一個(gè)以上長(zhǎng)明燈熄火應(yīng)報(bào)警。報(bào)警應(yīng)有“重復(fù)閃亮”特征，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)長(zhǎng)明燈熄滅后報(bào)警，隨后其它長(zhǎng)明燈熄滅時(shí)可再次報(bào)警。
現(xiàn)場(chǎng)儀表盤上應(yīng)為每個(gè)長(zhǎng)明燈提供單獨(dú)的指示器。 
提供“表決關(guān)”開(kāi)關(guān)，使操作員在加熱爐穩(wěn)定操作時(shí)解除長(zhǎng)明燈表決系統(tǒng)。 
提供“表決開(kāi)”開(kāi)關(guān)，可以手動(dòng)激活表決系統(tǒng)。 
當(dāng)所有主燃料氣閥關(guān)閉時(shí)，長(zhǎng)明燈表決系統(tǒng)應(yīng)處于開(kāi)啟狀態(tài)，以便在主燃料氣閥門再次打開(kāi)時(shí)要求有50％以上長(zhǎng)明燈是點(diǎn)燃的。
 現(xiàn)場(chǎng)盤上應(yīng)對(duì)常明燈表決邏輯提供一個(gè)帶鎖的旁路開(kāi)關(guān)。
  
備注：54
報(bào)警和停車系統(tǒng) 
目的是確保加熱爐的安全操作、開(kāi)停車。這些系統(tǒng)的復(fù)雜程度由以下幾方面決定：
a）工藝過(guò)程類型和爐子的類型及尺寸； 
b）使用的燃料和燃料供應(yīng)的可靠性；
c）長(zhǎng)明燈保護(hù)系統(tǒng)的類型和可靠性；
d）操作范圍；
e）過(guò)程危險(xiǎn)性分析。  
備注：55
一般要求
開(kāi)車順序
手動(dòng)停車
燃料壓力低
燃料壓力高
長(zhǎng)明燈燃料氣壓力低
燃料油溫度低
煙道氣溫度高或低
熄火
被加熱介質(zhì)溫度高

爐管表面溫度高
通風(fēng)高或低（抽力大或小）
爐膛壓力高
爐膛壓力低
煙道可燃物含量高
被加熱介質(zhì)流量低
有余熱回收的煙道擋板
備注：56
一般要求
◆每個(gè)裝置應(yīng)研究故障時(shí)報(bào)警和停車系統(tǒng)的可靠性和可用性。
◆當(dāng)出現(xiàn)超限或不安全狀態(tài)時(shí)應(yīng)報(bào)警，并及時(shí)采取正確的措施，在產(chǎn)生危險(xiǎn)狀態(tài)的情況下建議自動(dòng)停車。自動(dòng)停車系統(tǒng)必須允許爐子的啟動(dòng)不受停車設(shè)施的妨礙。在開(kāi)車、測(cè)試或維修期間，如果停車系統(tǒng)設(shè)施必須臨時(shí)設(shè)為旁路時(shí)，應(yīng)在旁路處為操作人員設(shè)置可見(jiàn)指示或報(bào)警。
◆為確保人身和設(shè)備安全，應(yīng)嚴(yán)格注意停車設(shè)施的安裝及電力和儀表風(fēng)的供應(yīng)。當(dāng)電力和儀表風(fēng)不足時(shí)，過(guò)程控制系統(tǒng)和安全停車系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在全范圍內(nèi)在安全的模式下操作。所有的停車閥門必須保持在安全位置，直到電動(dòng)或手動(dòng)功能重新復(fù)位。 
◆用于自然和強(qiáng)制通風(fēng)火焰加熱爐的報(bào)警和停車匯總表詳見(jiàn)表1和表2。   
備注：57
開(kāi)車順序
◆確保風(fēng)機(jī)或吹掃設(shè)施聯(lián)鎖可靠。
◆確保所用燃料的聯(lián)鎖可靠。
◆確保吹掃時(shí)空氣的壓力足夠和打開(kāi)所有擋板聯(lián)鎖，若提供流量連鎖，清掃的空氣流量不少于裝置連續(xù)運(yùn)行時(shí)空氣最大流量的50%。
◆若使用霧化介質(zhì)吹掃爐膛時(shí)，則應(yīng)確保霧化介質(zhì)聯(lián)鎖可靠。
◆確保主燃料和長(zhǎng)明燈系統(tǒng)的安全切斷閥處于關(guān)的位置。 
◆確保在加熱爐中沒(méi)有火苗。 
◆啟動(dòng)風(fēng)機(jī)或吹掃設(shè)施（如蒸汽）。 
◆推薦清掃時(shí)間不少于5分鐘或5倍加熱爐的容積量，取二者中的最大值操作。 
◆將控制設(shè)置到非自動(dòng)點(diǎn)火位置。 
◆確保燃料氣和燃料控制閥在非點(diǎn)火位置。 
◆在所有燃燒停止后，重新點(diǎn)燃之前需重新吹掃。   
備注：58
手動(dòng)停車
應(yīng)提供手動(dòng)停車，切斷最后關(guān)閉設(shè)施（燃料和長(zhǎng)明燈系統(tǒng)），不管控制系統(tǒng)是否正常，機(jī)械或手動(dòng)停車都可操作。建議使用硬手動(dòng)停車。
燃料壓力低
如果燃料壓力低到不穩(wěn)定燃燒點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警。在燃料管線安裝中，低壓檢測(cè)元件通常設(shè)在燃料調(diào)節(jié)閥的下游，來(lái)監(jiān)測(cè)低壓和非正常燃燒。如果在調(diào)節(jié)閥下游的燃料壓力低于產(chǎn)生穩(wěn)定火焰所需的壓力，且爐子未裝可靠的長(zhǎng)明燈系統(tǒng)時(shí)，就要自動(dòng)切斷燃料。
加熱爐有兩種燃料時(shí)，若兩種燃料壓力都低時(shí)應(yīng)停車；但如果其中一個(gè)燃料有足夠的壓力產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰，則沒(méi)必要切斷另一個(gè)低壓的燃料。 
燃料壓力高
當(dāng)燃料壓力過(guò)高時(shí)，可能導(dǎo)致火焰噴出或過(guò)度燃燒。此時(shí)燃料調(diào)節(jié)閥下游的壓力檢測(cè)元件，測(cè)得的壓力高信號(hào)用來(lái)警示操作人員燃燒器可能出現(xiàn)故障。如果燃料壓力高出穩(wěn)定火焰的允許值，應(yīng)自動(dòng)切斷。  
備注：59
長(zhǎng)明燈燃料氣壓力低
長(zhǎng)明燈保護(hù)系統(tǒng)的燃料氣應(yīng)與主要燃料氣分開(kāi)，獨(dú)立成為一種可靠的來(lái)源。在長(zhǎng)明燈保護(hù)系統(tǒng)燃料氣壓力低到不能維持其穩(wěn)定的火焰時(shí)應(yīng)提前報(bào)警，并關(guān)閉長(zhǎng)明燈系統(tǒng)的安全切斷閥。壓力檢測(cè)元件應(yīng)安裝在長(zhǎng)明燈系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)閥的下游，如果檢測(cè)到主燃料氣壓力低和長(zhǎng)明燈系統(tǒng)的壓力低，應(yīng)切斷主要燃料。
燃料油溫度低
當(dāng)燃料油溫度低于不適于霧化的安全點(diǎn)或者溫度低到凝點(diǎn)，就應(yīng)啟動(dòng)報(bào)警。 
煙道氣溫度高或低
煙道氣溫度高時(shí)應(yīng)報(bào)警，主要幫助檢測(cè)加熱爐泄漏和空氣預(yù)熱器的損壞和不正常的操作狀態(tài)。煙道氣溫度低時(shí)應(yīng)報(bào)警，如果煙道氣溫度低于露點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生酸性氣凝液的腐蝕。

備注：60
熄火
點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)使火焰中斷、熄滅的可能性降到最低，最好的措施是提供可靠的燃料系統(tǒng)、可靠的長(zhǎng)明燈系統(tǒng)、可靠的燃燒壓力控制。在沒(méi)有可靠的長(zhǎng)明燈燃料氣來(lái)源或有其它可能熄火的環(huán)境時(shí)應(yīng)提供火焰檢測(cè)。當(dāng)規(guī)定的檢測(cè)數(shù)量顯示熄火時(shí)，應(yīng)報(bào)警并自動(dòng)切斷燃料。在意外熄火后，禁止自動(dòng)點(diǎn)火。安裝火焰檢測(cè)，應(yīng)考慮以下功能。 
◆離子火焰檢測(cè)器對(duì)火焰是否存在送出開(kāi)關(guān)信號(hào)。 
◆對(duì)于具有多個(gè)燃燒室和長(zhǎng)明燈系統(tǒng)的加熱爐，離子棒可用來(lái)顯示長(zhǎng)明燈火焰熄滅。熄火時(shí)阻止燃料進(jìn)入加熱爐，直到重新點(diǎn)燃長(zhǎng)明燈，在此期間，這些火焰離子棒可用作聯(lián)鎖系統(tǒng)的測(cè)量元件。 
◆大多數(shù)火焰檢測(cè)器有一個(gè)固有的滯后時(shí)間，一般為1~ 4秒。 
◆火焰檢測(cè)器通常與長(zhǎng)明燈系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)聯(lián)鎖，以便同時(shí)檢測(cè)。火焰檢測(cè)儀的電源應(yīng)穩(wěn)定，應(yīng)使用不間斷電源（UPS）。 
◆對(duì)于多個(gè)燃燒器單獨(dú)火焰檢測(cè)時(shí)，在其中任一燃燒器熄火后，應(yīng)單獨(dú)切斷此燃燒器的燃料。否則，應(yīng)切斷整個(gè)爐子的燃料。 
備注：61
被加熱介質(zhì)溫度高
被加熱介質(zhì)溫度高時(shí)，可能導(dǎo)致事故，需提供報(bào)警，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在溫度最高處。 
爐管表面溫度高
爐管表面溫度高應(yīng)報(bào)警以免爐管過(guò)熱損壞。 
通風(fēng)高或低（抽力大或小）
在自然通風(fēng)裝置中，通風(fēng)低即產(chǎn)生正壓時(shí)，應(yīng)報(bào)警，因?yàn)橥L(fēng)低時(shí)可能導(dǎo)致回火；當(dāng)通風(fēng)高可能造成不正常燃燒時(shí)，也應(yīng)報(bào)警。 
爐膛壓力高
爐膛壓力高時(shí)，考慮壓力報(bào)警和聯(lián)鎖。 
爐膛壓力低
爐膛壓力低，可能對(duì)爐膛造成損壞時(shí)，報(bào)警。 
備注：62
煙道可燃物含量高
說(shuō)明燃燒不完全，或燃燒器已完全熄滅。為防止后燃或尾部爆燃，甚至爆炸，應(yīng)報(bào)警，甚至停車。
被加熱介質(zhì)流量低
被加熱介質(zhì)的流量低會(huì)導(dǎo)致?tīng)t管的過(guò)熱，從而加速結(jié)焦和爐管破損。 
有余熱回收的煙道擋板
對(duì)強(qiáng)制通風(fēng)的加熱爐，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)斷電時(shí)，聯(lián)鎖引風(fēng)機(jī)斷電和煙道擋板自動(dòng)打開(kāi)至100％開(kāi)度（若幾個(gè)爐子共用余熱回收系統(tǒng)，則這幾個(gè)爐子的煙道擋板都要同時(shí)打開(kāi)）改成自然通風(fēng)。 
當(dāng)引風(fēng)機(jī)斷電，則鼓風(fēng)機(jī)也要斷電，聯(lián)鎖煙道擋板自動(dòng)打開(kāi)，自然通風(fēng)門也自動(dòng)打開(kāi)，改為自然通風(fēng)操作。

備注：63
強(qiáng)制通風(fēng)加熱爐的附加要求 
鼓風(fēng)式加熱爐應(yīng)有另外的預(yù)報(bào)警切斷
帶預(yù)熱器和引風(fēng)機(jī)的加熱爐應(yīng)有補(bǔ)充切斷和報(bào)警 
引風(fēng)機(jī)故障情況下的操作順序 
 
備注：64
鼓風(fēng)式加熱爐應(yīng)有另外的預(yù)報(bào)警切斷
◆低燃燒空氣流量。
◆判斷鼓風(fēng)機(jī)是否中斷，首選方法是測(cè)量風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。不需要預(yù)報(bào)警。
◆爐膛壓力高。如果高爐膛壓力持續(xù)10－15秒以上時(shí)，爐膛壓力高信號(hào)將切斷所有主燃料和長(zhǎng)明燈，當(dāng)壓力高于設(shè)定值時(shí)長(zhǎng)明燈火焰會(huì)不穩(wěn)定。 
◆如果沒(méi)有規(guī)定用其它設(shè)施允許加熱爐回復(fù)到自然通風(fēng)操作，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)中斷或燃燒空氣低時(shí)，應(yīng)切斷所有主燃料。如果長(zhǎng)明燈空氣和主燃燒空氣來(lái)自同一供應(yīng)源，則也應(yīng)同時(shí)切斷長(zhǎng)明燈。 
◆如果業(yè)主同意對(duì)帶自然通風(fēng)式燒嘴的強(qiáng)制通風(fēng)加熱爐使用空氣自然通風(fēng)門，排風(fēng)門應(yīng)在鼓風(fēng)機(jī)中斷或燃燒空氣流量低時(shí)打開(kāi)。自然通風(fēng)門應(yīng)有打開(kāi)位置的監(jiān)測(cè)，如果自然通風(fēng)門在打開(kāi)命令10秒鐘內(nèi)不能打開(kāi)，所有主燃料應(yīng)切斷。 
◆當(dāng)長(zhǎng)明燈燃料氣體壓力低聯(lián)鎖時(shí)、主燃料壓力低聯(lián)鎖時(shí)或任何火焰檢測(cè)器聯(lián)鎖時(shí)鼓風(fēng)機(jī)不應(yīng)停車。 
備注：65
帶預(yù)熱器和引風(fēng)機(jī)的加熱爐應(yīng)有補(bǔ)充切斷和報(bào)警
◆進(jìn)預(yù)熱器的煙氣溫度過(guò)高應(yīng)報(bào)警和切斷，即通過(guò)打開(kāi)煙道氣擋板和停引風(fēng)機(jī)使煙氣走旁路。 
◆在引風(fēng)機(jī)入口煙道上設(shè)煙道氣高溫報(bào)警和切斷，高溫切斷應(yīng)停引風(fēng)機(jī)并打開(kāi)旁通煙道氣擋板。 
◆爐膛壓力高聯(lián)鎖，應(yīng)先打開(kāi)煙道擋板。如果爐膛壓力高持續(xù)超過(guò)10－15秒，應(yīng)切斷所有燃料。 
引風(fēng)機(jī)故障情況下的操作順序
在引風(fēng)機(jī)聯(lián)軸節(jié)側(cè)的轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到引風(fēng)機(jī)故障的情況下，應(yīng)按順序采取以下行動(dòng)。
◆引風(fēng)機(jī)故障報(bào)警（不需要預(yù)報(bào)警）。 
◆旁通煙道擋板應(yīng)打開(kāi)。 
◆在強(qiáng)制通風(fēng)的加熱爐中如果也設(shè)計(jì)了可自然通風(fēng)的燒嘴，但在強(qiáng)制通風(fēng)管道上又沒(méi)有設(shè)可自然通風(fēng)的手段，則當(dāng)引風(fēng)機(jī)故障時(shí)，加熱爐應(yīng)停車。

備注：66
表1.自然通風(fēng)火焰加熱爐的報(bào)警和停車匯總表 
備注：67
續(xù)表1
備注：68
續(xù)表1
備注：69
表1注：
A--典型的報(bào)警／停車時(shí)間（秒）
B--全部燃料氣（主燃料）閥門關(guān)閉
C--全部燃料油（主燃料）關(guān)閉
D--長(zhǎng)明燈系統(tǒng)燃料氣關(guān)閉（可靠或不可靠）就地盤報(bào)警
F--預(yù)報(bào)警CCR優(yōu)先1
G--報(bào)警CCR優(yōu)先2 
 (1)所有停車的檢測(cè)器應(yīng)有優(yōu)先1的預(yù)報(bào)警。在本表中與停車的檢測(cè)器有關(guān)的報(bào)警均為停車報(bào)警。
(2)所有報(bào)警應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)定的報(bào)警管理策略。
(3)除非保護(hù)系統(tǒng)（SIS）可在控制中心顯示第一事故報(bào)警，否則應(yīng)在就地盤上提供第一事故報(bào)警的確認(rèn)／顯示。
(4)僅當(dāng)主燃料閥關(guān)閉后再關(guān)閉長(zhǎng)明燈。
(5)可靠長(zhǎng)明燈氣源應(yīng)符合所有下列條件：
   a)????? 該氣源應(yīng)獨(dú)立于主燃料氣管網(wǎng)，因此可以避免由于電源故障、儀表風(fēng)故障或因疏忽造成的閥門關(guān)閉等意外事故之一所造成的氣源同時(shí)中斷。
    b)   開(kāi)車時(shí)可用。
    c)    經(jīng)氣化器氣化后的液化石油氣不考慮作為可靠的長(zhǎng)明燈氣源。 
備注：70
備注：71
備注：72
備注：73
表2注：
A--典型報(bào)警／停車時(shí)間
B—全部燃料氣（主燃料）閥門關(guān)閉
C--關(guān)閉所有燃料氣閥門（主燃料）
D--關(guān)閉所有液體燃料閥門（主燃料）
E--關(guān)閉所有長(zhǎng)明燈氣閥門（可靠或不可靠）
F--關(guān)閉引風(fēng)機(jī)
G--打開(kāi)旁通擋板（空氣預(yù)熱器/引風(fēng)機(jī)）
H--打開(kāi)自然通風(fēng)門
I--報(bào)警-就地盤 
J--預(yù)報(bào)警CCR –優(yōu)先1
K--報(bào)警CCR –優(yōu)先2
表中注①～⑤與表1相同。 
備注：74

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