傳冰

（華陸工程科技有限責(zé)任公司，西安 710065）

1 加熱爐開車點(diǎn)火概述

加熱爐是煉油和化工裝置中最常見的加熱設(shè)備，按照國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)的常規(guī)設(shè)計(jì)和操作，加熱爐的開車一般為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，操作人員通過點(diǎn)火槍或者電子點(diǎn)火器進(jìn)行引燃，同時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)觀火孔、火焰檢測(cè)器等反饋情況，確定點(diǎn)火成功與否。

近年來，石化裝置安全事故頻發(fā)，對(duì)員工人身安全、企業(yè)及國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失造成了不可估量的影響，為此，對(duì)涉及安全生產(chǎn)的各方面都應(yīng)加強(qiáng)重視[1]。在點(diǎn)火過程中，需要現(xiàn)場(chǎng)和控制室操作人員按照流程打開相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥、切斷閥以及手閥，監(jiān)控對(duì)應(yīng)燃料的溫度、壓力和流量等參數(shù)，過程相對(duì)復(fù)雜，流程要求嚴(yán)格，但由于現(xiàn)場(chǎng)指揮和溝通的不確定性、操作人員的經(jīng)驗(yàn)和判斷處理問題的能力差異性，導(dǎo)致點(diǎn)火開車過程成為加熱爐最危險(xiǎn)的一個(gè)階段。

本文結(jié)合某現(xiàn)場(chǎng)開車順序控制的成功實(shí)施，對(duì)燃燒管理系統(tǒng)（BMS）在加熱爐開車過程中的作用和應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。

2 加熱爐簡(jiǎn)介

該加熱爐為自然通風(fēng)，典型垂直結(jié)構(gòu)，包含對(duì)流段和輻射段；配置有煙道擋板（HV-001），現(xiàn)場(chǎng)和就地均可顯示和調(diào)節(jié)開度；同時(shí)配置有檢測(cè)爐膛內(nèi)氧氣、可燃?xì)夂康难趸喎治鰞x（AT-001）以及滅火蒸汽閥（UV-001）。

2.1 燃料氣系統(tǒng)配置

爐膛下方配備6 個(gè)燒嘴，每個(gè)燒嘴裝備1 個(gè)持續(xù)式的長(zhǎng)明燈，長(zhǎng)明燈上配置了電子點(diǎn)火槍和離子火焰檢測(cè)器，燒嘴上配置了紅外火焰檢測(cè)器，分別在就地和控制室指示火焰強(qiáng)度；燒嘴主燃料氣和長(zhǎng)明燈主燃料氣管線分別配置了雙切斷閥和放空閥，均配置了閥開和閥關(guān)位置開關(guān)[2]；每一個(gè)燒嘴和長(zhǎng)明燈支管上設(shè)置手閥，且該部分手閥需配套閥關(guān)位置開關(guān)。

2.2 燃燒管理系統(tǒng)配置

1）就地操作盤和中控室輔操臺(tái)均設(shè)置了緊急停車按鈕，并帶有加熱爐開車和運(yùn)行過程中所需要操作的按鈕和信號(hào)燈。

2） 中控室內(nèi)配備一套安全完整性級(jí)別達(dá)到SIL3 的BMS系統(tǒng)，該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)完全獨(dú)立[3]，包括冗余控制器、獨(dú)立的輸入和輸出卡件等；同時(shí)，其還配置了專用的工程師站。

3 加熱爐開車順控

開車順控依次為：初始化檢查→氣密性檢測(cè)→爐膛吹掃→長(zhǎng)明燈點(diǎn)火→燒嘴點(diǎn)火。

3.1 初始化檢查

初始化檢查之前，現(xiàn)場(chǎng)操作員需要檢查并確認(rèn)以下情況：（1）加熱爐煙道擋板（HV-001）處于全開位置；（2）加熱爐調(diào)風(fēng)門處于全開位置；（3） 爐膛內(nèi)氧分析儀/ 氧化鋯分析儀（AT-001）斷電，因?yàn)榉治鰞x內(nèi)部有加熱元件，如通電會(huì)成為一個(gè)潛在的能量源。

BMS 需檢測(cè)以下信號(hào)，確保允許操作員開爐：（1）現(xiàn)場(chǎng)操作盤和控制室的急停按鈕未處于激活位置；（2）長(zhǎng)明燈主燃料氣管線的雙切斷閥（UV-022 和UV-023）處于全關(guān)位置，放空閥（UV-024）處于全開位置；（3）燒嘴主燃料氣管線的雙切斷閥（UV-012 和UV-013）處于全關(guān)位置，放空閥（UV-014）處于全開位置；（4）所有長(zhǎng)明燈分支燃料氣的進(jìn)口手閥均處于全關(guān)位置；（5） 所有主燒嘴分支燃料氣的進(jìn)口手閥均處于全關(guān)位置；（6）滅火蒸汽閥（UV-001）處于全關(guān)位置。

以上信號(hào)滿足，即視為初始化狀態(tài)滿足。

3.2 氣密性檢測(cè)

對(duì)于氣密性檢測(cè)來說，需要注意的事項(xiàng)有：

1） 檢測(cè)前確保燒嘴和長(zhǎng)明燈主燃料氣管線上游壓力足夠，按照如下步驟進(jìn)行檢測(cè)：（1）初始化檢查完成狀態(tài)激活；就地操作盤上的“準(zhǔn)備氣密性檢測(cè)”信號(hào)燈亮；（2）操作員被允許按下就地操作盤上的“啟動(dòng)氣密性測(cè)試”按鈕；（3）程序?qū)⒆詣?dòng)開始同時(shí)對(duì)燒嘴和長(zhǎng)明燈主燃料氣管線的氣密性執(zhí)行檢測(cè)。

2）燒嘴主燃料氣管線氣密性的測(cè)試完全按照和長(zhǎng)明燈主燃料氣管線氣密測(cè)試相同的步驟執(zhí)行。

3）在氣密性檢測(cè)的過程中一旦發(fā)生緊急狀況，可通過現(xiàn)場(chǎng)或者控制室設(shè)置的“緊急停車按鈕”終止氣密性檢測(cè)，觸發(fā)加熱爐緊急停車聯(lián)鎖，雙切斷閥和放空閥立刻返回安全位置[4]。

3.3 爐膛吹掃

為了確保點(diǎn)火之前爐膛內(nèi)不包含其他可燃?xì)怏w，在點(diǎn)火之前一般先進(jìn)行至少15 min 的自然通風(fēng)來置換爐膛內(nèi)氣體。吹掃完成后，操作人員必須通過便攜式氣體檢測(cè)器檢測(cè)爐膛內(nèi)部是否還有可燃?xì)怏w存在，如果依然存在需要再次吹掃。通?？砂凑杖缦虏襟E執(zhí)行吹掃：

1）初始化檢查完成狀態(tài)激活和氣密性檢測(cè)通過，確認(rèn)爐膛內(nèi)沒有檢測(cè)到火焰信號(hào)，即視為允許吹掃。

2）操作員被允許按下現(xiàn)場(chǎng)操作盤上的“啟動(dòng)吹掃”按鈕。

3）就地操作盤上的“吹掃進(jìn)行/ 完成”信號(hào)燈開始閃爍，同時(shí)設(shè)置為30 min 的“吹掃時(shí)間計(jì)時(shí)器”開始計(jì)時(shí)。

4）30 min 的吹掃之后，現(xiàn)場(chǎng)操作盤上的“吹掃進(jìn)行/ 完成”信號(hào)燈穩(wěn)定常亮（此信號(hào)燈將一直保持到長(zhǎng)明燈火焰檢測(cè)器第一次探測(cè)到火焰為止），“吹掃時(shí)間計(jì)時(shí)器”復(fù)位，“吹掃有效期計(jì)時(shí)器”開始計(jì)時(shí)。

5）一旦在吹掃過程中允許吹掃信號(hào)丟失，則就地操作盤上的“吹掃失敗”信號(hào)燈亮；同時(shí)，要確認(rèn)“吹掃進(jìn)行/ 完成”信號(hào)燈滅。

3.4 長(zhǎng)明燈點(diǎn)火

在長(zhǎng)明燈點(diǎn)火前，需將長(zhǎng)明燈主燃料氣管線上的自力式減壓閥設(shè)定合適的壓力來配合長(zhǎng)明燈點(diǎn)火。

在長(zhǎng)明燈點(diǎn)火過程中，程序可以允許不大于3 個(gè)長(zhǎng)明燈管線處于“不安全”狀態(tài)，此時(shí)當(dāng)檢測(cè)到第四個(gè)長(zhǎng)明燈管線處于不安全狀態(tài)時(shí)，則加熱爐緊急停車聯(lián)鎖將被觸發(fā)。據(jù)此，可將長(zhǎng)明燈管線的不安全狀態(tài)定義為：（1）長(zhǎng)明燈火焰檢測(cè)器沒有檢測(cè)到火焰信號(hào)；（2）分支管線上的工藝手閥沒有被檢測(cè)到處于關(guān)閉位置。

此外，在長(zhǎng)明燈點(diǎn)火過程中如遇到任何突發(fā)狀況，可按下就地操作盤上的“加熱爐緊急停車”按鈕來終止長(zhǎng)明燈點(diǎn)火。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)燒嘴火焰檢測(cè)器檢測(cè)到火焰后，即視為長(zhǎng)明燈點(diǎn)火程序完成。

3.5 燒嘴點(diǎn)火

燒嘴點(diǎn)火前，燒嘴主燃料氣管線上的自力式減壓閥需設(shè)定合適的壓力來配合燒嘴點(diǎn)火。

在確認(rèn)“準(zhǔn)備開啟燒嘴管線”燈亮以及主燃料氣管線上的雙切斷閥和放空閥在安全位置后，可操作“開啟燒嘴主燃料氣管線”按鈕。當(dāng)監(jiān)測(cè)到壓力上升后，可依次開啟前兩個(gè)主燃料氣分支管線上的手閥，并同時(shí)觀察火焰和火焰檢測(cè)器的信號(hào)反饋。

在前2 個(gè)燒嘴點(diǎn)火完成后，操作員必須選擇燒嘴主燃料氣管線上的調(diào)節(jié)閥處于壓力調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)之下，并將調(diào)節(jié)模式修改為自動(dòng)；此時(shí)，再依次打開剩余4 個(gè)燒嘴燃料氣分支管線上的工藝手閥，從而完成其余燒嘴的點(diǎn)火。

需要注意的是，點(diǎn)火過程中只有長(zhǎng)明燈已經(jīng)被點(diǎn)燃的對(duì)應(yīng)燒嘴才能打開工藝手閥進(jìn)行點(diǎn)火。在燒嘴點(diǎn)火過程中，如遇到任何突發(fā)狀況可按下就地操作盤上的“加熱爐部分停車”按鈕，來終止燒嘴點(diǎn)火。當(dāng)所有的燒嘴均檢測(cè)到火焰信號(hào)后，燒嘴的點(diǎn)火程序視為結(jié)束。

3.6 開車旁路的設(shè)置

在長(zhǎng)明燈點(diǎn)火和燒嘴點(diǎn)火的過程中，各自燃料氣管線上的壓力低低聯(lián)鎖均需要被自動(dòng)旁路20 s，以保證壓力達(dá)到正常值。

在加熱爐開車過程中，爐管內(nèi)的工藝介質(zhì)流量尚未建立，故工藝介質(zhì)流量低低聯(lián)鎖需要在此時(shí)被旁路；當(dāng)工藝介質(zhì)流量持續(xù)超過低低聯(lián)鎖值15 min 或者爐膛溫度達(dá)到350 ℃時(shí)，此旁路自動(dòng)失效；對(duì)此，則可以認(rèn)為工藝介質(zhì)穩(wěn)定循環(huán)建立，所以，操作員需選擇燒嘴主燃料氣管線上的調(diào)節(jié)閥修改為串級(jí)模式。

4 結(jié)語

本化工裝置中的加熱爐的開車順序控制和流程目前已經(jīng)應(yīng)用成功，且已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行一定時(shí)間。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況來看，該開車順控比較完善，具有很強(qiáng)的可操作性。從實(shí)際應(yīng)用來看，加熱爐的開車順序控制程序是1 個(gè)以BMS 的開車順序控制為主導(dǎo)，現(xiàn)場(chǎng)以及控制室操作人員共同配合的緊密過程。該方式可最大限度地減少在人為操作以及指揮等方面的不確定性，從而減輕了操作人員的工作強(qiáng)度，并保證了加熱爐的點(diǎn)火開車過程安全、有序和受控，可以說最大限度地保證了現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備以及環(huán)境的安全。