【正文】 許的范圍以內(nèi)。煙氣離開(kāi)對(duì)流段溫度通常在300～450℃以下，盡管對(duì)流段的溫度沒(méi)有輻射段高，但許多煉油廠仍在對(duì)流段采用與輻射段相同材質(zhì)的熱電偶。 3）排煙溫度 排煙的溫度測(cè)量能對(duì)加熱爐的總效能進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)也可根據(jù)它把溫度保持在煙囪構(gòu)質(zhì)允許的范圍之內(nèi)。排煙溫度高，煙氣帶走的熱量就多，熱效率就低。排煙溫度又不能過(guò)低，因?yàn)榕艧煖囟仁苋霠t油品溫度的限制，排煙溫度和入爐油品溫度應(yīng)有一定溫差（100～150℃），若溫差太小，對(duì)流室傳熱效果就不好。從材質(zhì)要求來(lái)講，溫度偏高，可能導(dǎo)致使用年限降低，甚至可能直接導(dǎo)致?tīng)t管破裂；溫度如果在露點(diǎn)以下，由于煙囪里有二氧化硫與三氧化硫等酸性氣體，則會(huì)引起嚴(yán)重腐蝕。測(cè)量排煙溫度的熱電偶應(yīng)帶有保護(hù)套管，一般應(yīng)安裝在煙道尾部或在接近與煙囪連接的位置—距爐體煙氣出口1～2m的煙道上；。最好與煙道氣的取樣點(diǎn)布置在同一煙道截面上，這樣煙氣取樣和測(cè)溫可同步進(jìn)行。多煙囪式的加熱爐在每個(gè)煙囪內(nèi)部都應(yīng)有溫度測(cè)量點(diǎn)。同理，如果一個(gè)公共的煙囪用于幾個(gè)加熱爐，每一個(gè)加熱爐的煙道尾部都應(yīng)有溫度測(cè)量點(diǎn)。 4）爐管表面溫度 加熱爐爐管表面熱強(qiáng)度可以從爐管溫度反應(yīng)出來(lái)。同時(shí)應(yīng)把操作溫度限制在爐管材料限制范圍（例如抗蠕變或抗腐蝕性能）內(nèi)。因此采用表面熱電偶測(cè)量爐管表面溫度是必不可少的。表面熱電偶等同于給熱電偶安裝—個(gè)管形的、礦物質(zhì)絕緣的護(hù)套，且其撓度足以適應(yīng)加熱爐爐管的膨脹。保護(hù)套材料必須能耐腐蝕和抗脆裂。一般采用CH3030型護(hù)套材料，、壁厚3mm、氧化鎂絕緣材料、IECK分度號(hào)的表面熱電偶在實(shí)踐中證明具有令人滿意的效果。 表面熱電偶的測(cè)量精確度取決于熱電偶的安裝位置及安裝方法。安裝位置應(yīng)在爐管最高溫處（即火焰高度的上1/3處，向火面中央點(diǎn)），如爐管兩面均有火嘴，可安裝兩個(gè)對(duì)稱的熱電偶，但應(yīng)避免火焰直接舔燒，同時(shí)膨脹固定直徑約為2倍爐管直徑。其安裝方法是先清除管子上的銹皮和氧化物（清除時(shí)以沙磨為優(yōu)，不應(yīng)用金屬絲刷），然后在爐管表面焊接一墊板，所采用焊條應(yīng)考慮爐管構(gòu)料及熱電偶材料的要求，在焊接時(shí)應(yīng)保證熱電偶的刀刃平行緊貼墊板，表面式熱電偶安裝見(jiàn)下圖。 加熱爐壓力不高，同時(shí)為了能夠調(diào)整熱電偶伸入爐體長(zhǎng)度，前三種熱電偶安裝形式，一般采用光桿式熱電偶。 DN40的法蘭及配對(duì)的法蘭蓋和螺栓、螺母，根據(jù)到貨的熱電偶直徑，在法蘭蓋上現(xiàn)場(chǎng)鉆孔，待熱電偶安裝調(diào)整完插入深度后再與法蘭蓋滿焊。 5）被加熱物料出口溫度 對(duì)于加熱－反應(yīng)用的爐子，其反應(yīng)進(jìn)行的程度是反應(yīng)溫度的函數(shù)；對(duì)于純加熱用的爐子，被加熱物料溫度的高低直接影響下游工序操作工況的穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量。溫度過(guò)高，會(huì)使物料在加熱爐爐管內(nèi)分解，甚至造成結(jié)焦而燒壞爐管。基于以上原因，被加熱物料出口溫度是加熱爐被控變量中最為重要的，只有保持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，才能滿足下游工藝的要求。如果供給物料的熱量全部為顯熱，則測(cè)溫點(diǎn)安裝在爐出口管上；如果供給物料的熱量大部分為潛熱，則測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)向前移至溫度反應(yīng)快的地方。為了保證裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，一般應(yīng)設(shè)置兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，一點(diǎn)參與控制及聯(lián)鎖，另一點(diǎn)備用。 加熱爐的溫度控制方案 在溫度控制回路中，對(duì)象為多容過(guò)程，對(duì)于加熱爐溫度控制，應(yīng)根據(jù)其特性選用合適的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。加熱爐對(duì)于溫度的響應(yīng)，過(guò)程本身較為緩慢，則調(diào)節(jié)器可以選用比例積分微分調(diào)節(jié)器，積分時(shí)間可置于幾分鐘，微分時(shí)間可相對(duì)短一些。石油化工加熱爐對(duì)物料出口溫度控制指標(biāo)的要求相當(dāng)嚴(yán)格，一般要求波動(dòng)小于1～2℃。影響加熱爐出口溫度的主要因素有：（1）進(jìn)料流量；（2）進(jìn)料溫度；（3）進(jìn)料組成； （4）燃料總管壓力；（5）燃料熱值； （6）爐膛溫度的相互影響； （7）燃料油霧化程度改變等等。 針對(duì)干擾種類及干擾程度的不同，具有多種控制方案，常見(jiàn)的加熱爐溫度控制方案有以下幾種： 1）溫度單參數(shù)控制 對(duì)于被加熱物料出口溫度要求不高，而且燃料總管壓力比較穩(wěn)定的情況，可采用此方案，根據(jù)加熱爐物料出口溫度直接調(diào)節(jié)燃料量。采用此種方案，優(yōu)點(diǎn)為控制簡(jiǎn)單，投資少；缺點(diǎn)為加熱爐將物料從幾十度加熱到幾百度，熱負(fù)荷很大，當(dāng)燃料的壓力和熱值稍有波動(dòng)，爐出口溫度就會(huì)顯著變化；同時(shí)當(dāng)加熱量改變后，由于傳熱及測(cè)溫元件的滯后，調(diào)節(jié)作用不及時(shí)，爐出口溫度波動(dòng)很大。 2）加熱爐物料出口溫度—燃料的流量/壓力串級(jí)控制 對(duì)于大多數(shù)被加熱物料出口溫度要求比較嚴(yán)格，同時(shí)進(jìn)料各類參數(shù)穩(wěn)定的加熱爐，主要可控干擾因素是燃料熱值，而對(duì)于性質(zhì)穩(wěn)定的燃料來(lái)說(shuō)，熱值控制可轉(zhuǎn)化為燃料流量的控制。因此采用被加熱物料出口溫度控制回路作為主回路，燃料流量調(diào)節(jié)作為副回路，利用副回路來(lái)及時(shí)測(cè)量到燃料流量波動(dòng)的干擾，并加以控制，這樣由于凋節(jié)和反饋的通道都縮短了，因而加熱爐出口溫度的超調(diào)量減小，從而提高控制質(zhì)量。從控制理論來(lái)說(shuō)，串級(jí)控制系統(tǒng)副回路克服干擾的能力比單回路克服干擾的能力提高較多，對(duì)于主回路的干擾，雖然副回路不能直接克服它，但由于副回路減小了時(shí)間常數(shù)，改善了對(duì)象動(dòng)態(tài)特性，加快了調(diào)節(jié)過(guò)程，因而也減少了動(dòng)態(tài)偏差。同時(shí)，以燃料流量作為副回路的優(yōu)點(diǎn)在于可以了解燃料的消耗量，有利于裝置運(yùn)行時(shí)試驗(yàn)和核算。在使用燃料油作為燃料時(shí)，因?yàn)槲锪险扯缺容^大，雖然可用以下方法測(cè)量燃料油流量，但都不太理想： a. 采用銳孔板，沖灌隔離液（需加強(qiáng)保溫伴熱，操作、維護(hù)麻煩）； b. 采用銳孔板，注入沖洗油（沖洗油隨燃料燃燒，不經(jīng)濟(jì)）： c. 采用靶式流量計(jì)（簡(jiǎn)單易行，但—次投資偏大）； d. 采用整體楔式流量計(jì)（不能在線拆裝）； e. 采用齒輪流量計(jì)（一次投資偏大，同時(shí)流量計(jì)對(duì)燃料清潔度要求高） 基于上述原因，同時(shí)考慮到燃料油流量的變化可以線性體現(xiàn)為燃料油管線壓力變化，如工藝對(duì)流量沒(méi)有特殊要求，這時(shí)可采用燃料油壓力調(diào)節(jié)作為副回路。燃料油壓力調(diào)節(jié)作為副回路的控制方案較燃料油流量調(diào)節(jié)作為副回路的控制方案，優(yōu)點(diǎn)為測(cè)量簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)為燃燒火嘴的結(jié)焦有可能造成調(diào)節(jié)閥后壓力升高，造成誤操作。 3）加熱爐物料出口溫度—爐膛溫度串級(jí)控制 燃料油熱值、進(jìn)料流量，進(jìn)料溫度等干擾因素的影響，首先將反應(yīng)為爐膛溫度的變化，以后才影響到爐出口溫度，而前者的滯后遠(yuǎn)較后者小。可以把爐膛溫度控制作為副回路，被加熱物科出口溫度控制為主回路組成串級(jí)回路。這樣就把原來(lái)滯后的對(duì)象一分為二，副回路起超前作用，當(dāng)干擾因素反應(yīng)到爐膛溫度時(shí)就迅速調(diào)節(jié)，保持被加熱物料出口溫度的平穩(wěn)。應(yīng)注意，為保護(hù)設(shè)備，爐膛溫度不應(yīng)有較大的波動(dòng)，所以在參數(shù)整定時(shí)，對(duì)于副控制器不應(yīng)整定得過(guò)于靈敏，且不加微分作用。此種控制方案對(duì)下述情況更為有效： a. 熱負(fù)荷較大，而熱強(qiáng)度較小。即不允許爐膛溫度有較大波動(dòng)，以免損壞設(shè)備。 b. 當(dāng)主要干擾是燃料的熱值變化（即組分變化）時(shí)，其他串級(jí)控制方案的副回路無(wú)法感受。 c. 在同一爐膛內(nèi)有兩組爐管，同時(shí)加熱兩種物料。此時(shí)雖然僅控制其中一組溫度，但要求另一組亦較平穩(wěn)。d. 雙斜頂方箱式管式爐，其關(guān)鍵點(diǎn)為能找出溫度變化反應(yīng)快而又能代表爐膛溫度的測(cè)溫度點(diǎn)。 4）加熱爐的前饋—反饋控制 加熱爐有時(shí)會(huì)遇到生產(chǎn)負(fù)荷即進(jìn)料流量、溫度變化頻繁，干擾幅度又較大的情況，此時(shí)采用串級(jí)控制方案難以滿足生產(chǎn)要求，而采用前饋—反饋控制系統(tǒng)，往往是行之有效的。前饋控制部分克服進(jìn)料流量（或溫度）的干擾，而反饋控制克服其余干擾。 壓力控制 1） 加熱爐爐膛壓力 負(fù)壓通風(fēng)的加熱爐的爐膛壓力值是保證燃料燃燒良好的主要控制參數(shù)，一般通過(guò)調(diào)節(jié)煙囪擋板開(kāi)度控制爐膛壓力。為了檢測(cè)爐膛負(fù)壓值，一般分別在煙囪、對(duì)流段、輻射室安裝導(dǎo)壓管，利用一臺(tái)微差壓變送器在集合管上進(jìn)行負(fù)壓測(cè)量，遠(yuǎn)傳至控制室來(lái)監(jiān)控。 2）常明燈燃料的壓力 使用燃料氣的加熱爐通常設(shè)置常明燈，常明燈燃料氣的壓力由自力式壓力調(diào)節(jié)閥維持正常。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省了接線及控制室二次表等，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)并節(jié)省投資。 3）燃料壓力 在燃料總管設(shè)置壓力開(kāi)關(guān)或壓力變送器，對(duì)燃料系統(tǒng)壓力過(guò)低進(jìn)行聯(lián)鎖，防止燃料壓力低回火；同時(shí)防止燃料氣壓力過(guò)高，引起噴嘴脫火或滅火。此方案缺點(diǎn)為不能正確反應(yīng)燃燒器入口壓力。在燃燒器前設(shè)置壓力開(kāi)關(guān)能正確反應(yīng)燃燒器壓力，缺點(diǎn)為在開(kāi)工時(shí)必須將此開(kāi)關(guān)“旁路掉”，才能正常開(kāi)工。 4）燃料油及霧化蒸汽壓力 為保證燃料油被充分霧化，必須控制好燃料油與霧化介質(zhì)之間的流量比，由于重油流量測(cè)量比較困難，此問(wèn)題轉(zhuǎn)化為控制它們的壓力比。從加熱爐燃燒要求來(lái)說(shuō)，如霧化介質(zhì)壓力過(guò)高，會(huì)浪費(fèi)燃料和蒸汽，使加熱爐效率降低；而霧化介質(zhì)壓力過(guò)低，霧化效果不好，燃燒不完全，也將降低爐子熱效率。在燃油壓力變化不大的情況下，采用霧化蒸汽（空氣）壓力定值調(diào)節(jié)可滿足燃燒要求。假如燃料油壓變化較大，單采用霧化蒸汽（空氣）壓力控制將不能保證燃料油得到良好的霧化，可采用如下控制方案： a. 根據(jù)燃料油閥后壓力與霧化蒸汽（空氣）壓力之差來(lái)調(diào)節(jié)霧化介質(zhì)； b. 采用燃料油閥后壓力與霧化蒸汽（空氣）壓力比值控制。 上述兩種方案，只能保證近似的流量比，只有保持噴嘴、管道等通道的暢通，防止噴嘴堵塞及管道局部阻力發(fā)生變化，才能實(shí)現(xiàn)有效的控制。 進(jìn)料流量控制 對(duì)于一個(gè)具體的加熱爐、有一推薦的冷油流速。冷油流速大，有利于傳熱和防止?fàn)t管內(nèi)結(jié)焦，但油料通過(guò)加熱爐的壓降大；冷油流速小，不但影響傳熱，更重要的是易造成爐管結(jié)焦，縮短開(kāi)工周期。根據(jù)不同工藝及爐型，應(yīng)有不同的合適的冷油流速，即應(yīng)確定合適的進(jìn)料量。對(duì)于能夠測(cè)量進(jìn)料流量且上游裝置出料沒(méi)有限制的加熱爐，為穩(wěn)定加熱爐的工況，設(shè)置單參數(shù)控制。當(dāng)加熱爐采用多路進(jìn)料時(shí)，為保證各路流量均勻，各路進(jìn)料一般采用同樣的設(shè)定值，保證各路爐管通過(guò)等量的物料，帶走熱量，不致偏流，避免爐管結(jié)焦。一般選用孔板加差壓變送器進(jìn)行流量測(cè)量，對(duì)于管徑較大的管道，孔板造價(jià)較高，可采用插入式流量計(jì)（阿扭巴、靶等）進(jìn)行測(cè)量。從安全角度考慮，為避免流體在爐管內(nèi)結(jié)焦，調(diào)節(jié)閥一般選用事故開(kāi)閥（FO）。 石油化工工業(yè)具有連續(xù)性，往往既要保持加熱爐進(jìn)料穩(wěn)定，還要保持上游設(shè)備液位穩(wěn)定。在此情況下，通常希望上游設(shè)備液位與加熱爐進(jìn)料流量組成串級(jí)均勻控制。具體作法為上游設(shè)備的液位調(diào)節(jié)器一般采用純比例控制，有時(shí)可用比例積分控制，比例度要大于100％，并且積分時(shí)間也要放得相當(dāng)大，不能加正微分作用，同時(shí)在控制區(qū)間規(guī)定一死區(qū)，當(dāng)液位在設(shè)備允許范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出不變，加熱爐進(jìn)料可視為簡(jiǎn)單定流量控制器進(jìn)一步緩慢改變調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使液位與流量?jī)蓚€(gè)變量都在規(guī)定范圍內(nèi)緩慢均勻的變化。 煙氣氧含量測(cè)量 為了保持加熱爐高效運(yùn)行，希望保持正確的燃料／空氣之比，既維持足夠的空氣量以保證燃料能完全燃燒和安全操作，又防止空氣量過(guò)大帶走熱量使加熱爐效率降低，并影響燃燒器的性能。燃料／空氣的比率可轉(zhuǎn)化為實(shí)際空氣量／理論空氣量，即過(guò)剩空氣系數(shù)。測(cè)定煙氣中的氧含量通常有兩種方法。一種是將煙氣抽出，用奧氏氣體分析器進(jìn)行分析；另一種是利用氧化鋯分析儀直接插人煙氣中進(jìn)行在線分析。將煙氣抽出分析時(shí)，因煙氣中所含水分已經(jīng)冷凝，基本為干煙氣。而利用氧化鋯在線分析時(shí)，因煙氣中含有水蒸氣，稱之為濕煙氣。在按煙氣含氧量確定過(guò)剩空氣系數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)煙氣分析方法的不同，分別按干煙氣和濕煙氣進(jìn)行確定。為了減輕操作難度，在投資允許的情況下，一般采用煙氣氧含量分析儀來(lái)連續(xù)測(cè)量氧含量，作為手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣入口擋板開(kāi)度的依據(jù)。具體作法為采用氧化鋯分析儀（一般量程為1％—25％），測(cè)出氧含量，然后根據(jù)氧含量求出過(guò)剩空氣系數(shù)α。一般加熱爐燒燃料油時(shí)，；燒燃料氣時(shí)。如果值過(guò)大，將降低熱效率，且易使?fàn)t管氧化；如果值過(guò)小，容易造成回火傷人和不完全燃燒。 附屬設(shè)備的控制 1）氣動(dòng)自控快開(kāi)風(fēng)門 以電信號(hào)為控制手段，以壓縮空氣為動(dòng)力，配置在強(qiáng)制通風(fēng)燃燒器前的熱風(fēng)道上，在直形風(fēng)道上全方位安裝，在環(huán)形風(fēng)道上宜為頂面與底面（指開(kāi)孔位置）安裝。 2）煙囪擋板 設(shè)置在加熱爐的直立煙囪上，用于控制煙囪抽力，保持爐膛負(fù)壓通常為2～3mmH20。煙囪擋板不宜用于截?cái)酂煔?。一般分為電?dòng)、氣動(dòng)控制兩種。如采用氣動(dòng)控制，則應(yīng)選用氣動(dòng)付線指示儀加長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)及擋板的型式，它可把控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)角輸出，從而控制擋板開(kāi)度。 3）風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門 為了維持加熱爐合適的過(guò)剩空氣系數(shù)，就要根據(jù)煙氣氧含量，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)流量的大小。風(fēng)機(jī)流量可用風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)，它軸向安裝在進(jìn)風(fēng)口前面，有時(shí)還可直接控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)風(fēng)量。 當(dāng)加熱爐采用強(qiáng)制通風(fēng)時(shí)，因?yàn)榭諝獾牧髁恳子跍y(cè)量和調(diào)節(jié)，使燃料流量與空氣比率的控制大大得到改善，有利于實(shí)現(xiàn)環(huán)保的要求。先進(jìn)的加熱爐控制，燃料流量和空氣流量為一比值調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，始終保持過(guò)量的空氣。采用高、低選擇器的聯(lián)合動(dòng)作，在負(fù)荷增加時(shí)，使空氣先于燃料增加；而在負(fù)荷減小時(shí)，使空氣滯后于燃料減小。從而防止加熱爐冒黑煙，達(dá)到環(huán)保的目的。 火焰檢測(cè)器的設(shè)置 在石油化工企業(yè)，加熱爐如果點(diǎn)火不成功或在正常燃燒時(shí)發(fā)生某種階躍干擾，可造成突然熄火或火焰減弱。在熄火時(shí)若不及時(shí)切斷燃料，就可能造成爆炸事故；而火焰減弱，應(yīng)該及時(shí)調(diào)整燃料與風(fēng)量的配比，才能有效節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境。 為了解決上述問(wèn)題，在加熱爐上常采用火焰檢測(cè)器來(lái)準(zhǔn)確反應(yīng)加熱爐內(nèi)火焰的狀況?；鹧鏅z測(cè)器的原理為：當(dāng)燃料燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的紅外線、可見(jiàn)光、紫外線，根據(jù)火焰的光譜分布情況采用不同的檢測(cè)器，可以接收光及火焰閃爍的特征頻率信號(hào)，并輸出發(fā)生相應(yīng)的變化。選用方法見(jiàn)下表（各類燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生光譜對(duì)比表），紫外火焰檢測(cè)器穩(wěn)定性好、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)，一般情況下推薦選用，但考慮到投資等其他因素，也可采用可見(jiàn)光檢測(cè)器與紅外檢測(cè)器,提高聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全度及可用度。各類燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生光譜對(duì)比表序 號(hào)燃 料紅 外 線可 見(jiàn) 光紫 外 線123天然氣煉廠氣煉廠油低低高中高高高高中如果投資允許，也可采用爐膛火焰電視監(jiān)視裝置。其裝置通過(guò)一套伸到爐內(nèi)并且能耐爐內(nèi)高溫的光學(xué)鏡頭，提取爐內(nèi)火焰信號(hào)，經(jīng)過(guò)一系列輸像系統(tǒng)傳輸?shù)綌z像機(jī)靶面，再經(jīng)輸像電纜傳到控制室內(nèi)的監(jiān)視器，運(yùn)行操作人員可在控制室內(nèi)通過(guò)電視熒屏清晰地看到加熱爐內(nèi)燃料燃燒的真實(shí)情況。 火焰檢測(cè)器在安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： a. 火焰檢測(cè)器應(yīng)對(duì)準(zhǔn)火焰的l/3