加热炉的温度控制资料

其中：FPC0002.PV：常压炉一、二路与三、四路进料平均流量偏差， 单位t/h 。 该计算项目在DCS中实现，运行周期为秒级。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.1 常压炉进料流量偏差计算
3.1.5 常压炉三、四路进料流量偏差(FPC0003) 计算公式如下： FPC 0003 .PV FIC 1111C.SP FIC 1111 D.SP 计算输入 常压炉支路三流量控制回路的设定值，FIC1111C.SP，单位t/h； 常压炉支路四流量控制回路的设定值，FIC1111D.SP，单位t/h。 计算输出 常压炉三、四路进料偏差，FPC0003.PV ，单位t/h。 备注 该计算项目在DCS中实现，运行周期为秒级。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.2 常压炉出口温度偏差计算 3.2.3 常压炉支路一、二路出口温度偏差(TPC0004) 计算公式如下： TPC 0004 .PV TI1156 A.PV TI1156 B.PV
计算输入 常压炉支路一出口温度，TI1156A.PV，单位℃； 常压炉支路二出口温度，TI1156B.PV，单位℃。 计算输出 常压炉支路一、二路出口温度偏差，TPC0004.PV ，单位℃。 该计算项目在DCS中实现，运行周期为秒级。
一、加热炉常规温度控制
3、加热炉扰动分析
加热炉最主要的控制指标是工艺介质的 出口温度。此温度是控制系统的被控变量， 而操纵变量是燃料油或燃料气的流量。对于 不少加热炉来说，温度控制指标要求相当严 格，如允许波动范围为±(1～2)℃。
一、加热炉常规温度控制
3、加热炉扰动分析
影响炉出口温度的扰动因素主要有： （1）进料方面：工艺介质的流量、温度、压力、 组分等； （2）燃料方面：燃料油(或燃料气)的流量、温度、 压力、成分(或热值)、燃料油的雾化情况等； （3）其他方面：空气质量情况（氧含量）、喷嘴 的阻力、烟囱抽力等。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.2 常压炉出口温度偏差计算
3.2.4 常压炉支路三、四路出口温度偏差(TPC0005)
计算公式如下： 其中： TPC0005.PV：常压炉支路三、四路出口温度偏差，单位 ℃。
该计算项目在DCS中实现，运行周期为秒级。
TPC 0005 .PV TI1156 C.PV TI1156 D.PV
中国石化齐鲁分公司
加热炉的控制系统
胜利炼油厂仪表车间
吴 爱 泉
胜利炼油厂仪表车间
主 要 内 容
一、加热炉常规温度控制 二、加热炉的支路平衡控制
一、加热炉常规温度控制
一、加热炉常规温度控制
1、加热炉概述
在石油、化工生产过程中常见的加热炉主要是 管式加热炉。对于加热炉，工艺介质受热升温或同 时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的 操作工况和产品质量，同时当炉子温度过高时会使 物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。 加热炉的平稳操作可以延长炉管的使用寿命，因此 必须严加控制加热炉出口温度。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.1 常压炉进料流量偏差计算
3.1.4 常压炉一、二路与三、四路进料平均流量偏差(FPC0002) 计算公式如下：
FPC0002 .PV ( FIC1111 A.SP FIC1111 B.SP) ( FIC1111 C.SP FIC1111 D.SP) 2
一、加热炉常规温度控制
3、加热炉扰动分析
在上述这些扰动因素中，有些是可控的， 有些是不可控的。为了保证炉出口温度稳定， 对扰动应采取必要的措施。如对可控干扰设 置控制回路，或与主要控制系统组成串级系 统；对可测干扰引入前馈补偿等。
一、加热炉常规温度控制
4、加热炉简单控制
加热炉的简单控制系统仅对出口温度控 制要求不十分严格；外来扰动缓慢而比较小， 且不频繁；炉膛容量较小，即滞后不大的加 热炉。
二、加热炉支路平衡控制
下面以炼油厂第三常减压装置为 例，简要介绍先进控制系统中有关 加热炉支路平衡控制的有关知识。
二、加热炉支路平衡控制
2、仪表位号的构建规则
X XX 0 0 XX .PV 仪表编号，起始编号为1，取值域为整数域； 数字“0”代表该位号将用于APC； 数字“0”尊重装置命名习惯，以“0”开始； 表征位号来历的字符，取值域如下： PJ：平均值； CZ：差值； BZ：比值； PC：偏差； JQ：加权平均； ZD：最大值； ZX：最小值； TC：推测值； JH：加和值。 表征位号类型的字符，取值域如下： F：流量； T：温度； P：压力； L：液位； Q：热量； A：产品性质或组成。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.1 常压炉进料流量偏差计算 3.1.1 该计算的目的：是为常压炉的支路平衡控制提供一 个被控变量。 3.1.2 该计算项目的原因：在实现常压炉支路平衡控制方 案的过程中，应考虑到常压炉操作的合理性和安全性，其 中包括常压炉的各路分支流量偏差不要太大。实际操作中， 偏差的上限可由操作人员调整。常压炉有两个辐射室，每 个辐射室有两路进料。每个辐射室的进料偏差分别考虑， 同时也考虑两个辐射室进料的偏差。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.3 常压炉炉膛最高温度计算
3.3.1 该计算的目的：是得到常压炉Profit Controller的一个被控变量 。 3.3.2 该计算项目的原因：为了保证加热炉的安 全操作，炉膛温度是重要的安全约束。常压加热 炉中在不同部位有很多热偶来检测炉膛温度。本 项计算是获取众多监测点中的最高温度。常压炉 有两个炉膛，分别考虑 。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.3 常压炉炉膛最高温度计算
3.3.3常压炉炉膛最高温度一(TZD0006A) 。
计算描述 ：
TZD0006A.PV MAX (TI1712A.PV , TI1712 C.PV , TI1712E.PV )
其中： TZD0006A.PV：常压炉炉膛最高温度一，单位℃； TI1712A.PV：常压炉炉膛温度测量值值一，单位℃； TI1712C.PV：常压炉炉膛温度测量值三，单位℃； TI1712E.PV：常压炉炉膛温度测量值五，单位℃。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.1 常压炉进料流量偏差计算
3.1.3 常压炉一、二路进料流量偏差(FPC0001)
.PV FIC 1111 A.SP FIC 1111 B.SP 计算公式如下： FPC0001 计算输入 常压炉支路一流量控制回路的设定值，FIC1111A.SP，单位t/h； 常压炉支路二流量控制回路的设定值，FIC1111B.SP，单位t/h。 计算输出 常压炉一、二路进料偏差，FPC0001.PV ，单位t/h。 备注 该计算项目在DCS中实现，运行周期为秒级。
一、加热炉常规温度控制
2、加热炉特点
2.1 传热过程复杂 加热炉是传热设备的一种，燃料的燃烧产生炽 热的火焰和高温的气流，热量主要通过辐射传给管 壁，然后由管壁传给工艺介质。工艺介质在辐射室 获得的热量约占热负荷的70％~80％，其余热量在 对流段获得。因此加热炉的传热过程比较复杂，想 从理论上获得其对象特性是困难的。
二、加热炉支路平衡控制
4、常压炉系统Profit Controller设计
4.1 控制目标
4.1.1实现常支路的流量平衡加热强度 ★ 在调整各支路流量同时保持总流量恒定 ★ 实现各支路出口温度的平衡 4.1.2通过加热炉支路平衡控制，可以： ★ 改进加热炉热效率 ★ 降低加热炉炉管结焦的可能性 。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.2 常压炉出口温度偏差计算
3.2.3 常压炉支路一、二路出口温度偏差(TPC0004)
计算公式如下： TPC 0004 .PV TI1156 A.PV TI1156 B.PV 其中： TPC0004.PV：常压炉支路一、二路出口温度偏差，单位 ℃。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.3 常压炉炉膛最高温度计算
3.3.3常压炉炉膛最高温度一(TZD0006A)
计算描述 ：
TZD0006A.PV MAX (TI1712A.PV , TI1712 C.PV , TI1712E.PV )
计算输入 常压炉炉膛温度测量值一，TI1712A.PV，单位℃； 常压炉炉膛温度测量值三，TI1712C.PV，单位℃； 常压炉炉膛温度测量值五，TI1712E.PV，单位℃。 计算输出：常压炉炉膛最高温度一，TZD0006A.PV，单位℃。 备注：该计算项目在DCS中实现，运行周期为秒级。
加热炉的简单采用简单控制系统往往很难满足 工艺上对炉出口温度波动1～2℃的严格要求。因 为加热炉对象的传递滞后和测量滞后都较大，控制 不及时。为了改善控制品质，满足生产需要，石油 化工中的加热炉大多采用串级控制系统。由于扰动 作用及加热炉的型式不同，可以选择不同的副变量 组成不同的串级控制系统。
一、加热炉常规温度控制
一、加热炉常规温度控制
2、加热炉特点
2.2 滞后 加热炉具有较大的时间常数和纯滞后时间。特别是炉 膛，它有很大的热容量，滞后更为显著。因此加热炉属于 一种多容量的被控对象，可以用一阶惯性环节加纯滞后来 近似加热炉的对象特性。其时间常数和纯滞后时间与炉膛 容量大小及工艺介质的停留时间有关，炉膛容量大，工艺 介质的停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大；反之亦 然。根据实践经验，用一阶惯性环节加纯滞后来近似加热 炉的对象特性还是可行的。
5、加热炉串级控制
常见的几种串级控制方案 ：
（1）炉出口温度对燃料油(或燃料气)流量的串级 控制； （2）炉出口温度对燃料油(或燃料气)阀后压力的 串级控制； （3）炉出口温度对炉膛温度的串级控制，
二、加热炉支路平衡控制
二、加热炉支路平衡控制
1、平衡控制的目的
常见加热炉一般有两个辐射室，每个辐射室有 两路进料。这四路进料在设计上完全一样，从理论 上讲，操作结果（特别是出口温度）应该也一样， 但实际上相差较大。为最大限度的提高加热炉的加 热效率，降低能耗，抑制加热炉炉管内的结焦现象， 以保证加热炉长周期的稳定运行，需要实现加热炉 各支路出口温度偏差的最小化。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.3 常压炉炉膛最高温度计算
3.3.3常压炉炉膛最高温度二(TZD0006B) 。
计算描述 ：
TZD0006B.PV MAX (TI1712B.PV , TI1712D.PV , TI1712F.PV )
其中： TZD0006B.PV：常压炉炉膛最高温度二，单位℃； TI1712B.PV：常压炉炉膛温度测量值二，单位℃； TI1712D.PV：常压炉炉膛温度测量值四，单位℃； TI1712F.PV：常压炉炉膛温度测量值六，单位℃ 。
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.1 常压炉进料流量偏差计算
3.1.3 常压炉一、二路进料流量偏差(FPC0001)
.PV FIC 1111 A.SP FIC 1111 B.SP 计算公式如下： FPC0001 其中： FPC0001.PV：常压炉一、二路进料偏差，单位t/h。 注：在进行计算前，应首先检验参与计算的变量状态是否 正确。(以下同样要求，不再重复）
一、加热炉常规温度控制
4、加热炉简单控制
加热炉的简单控制系统仅对出口温度控 制要求不十分严格；外来扰动缓慢而比较小， 且不频繁；炉膛容量较小，即滞后不大的加 热炉。最常见的加热炉简单是以出口温度为 被控变量、以燃料油(或气)为操纵变量组成 的简单控制系统。
一、加热炉常规温度控制
5、加热炉串级控制
二、加热炉支路平衡控制
3、常压炉的工艺计算
3.2 常压炉出口温度偏差计算
3.2.1 该计算的目的：是得到常压炉Profit Controller的一个被控变量 。 3.2.2 该计算项目的原因：为最大限度的提高加 热炉的加热效率，抑制加热炉炉管内的结焦现象， 以保证加热炉长周期的稳定运行，需要实现加热 炉各支路出口温度偏差的最小化 。