管式加热炉单元思考题

文档编号:TSS_FURN.DOC管式加热炉单元仿真培训系统操作说明书北京东方仿真软件技术有限公司二〇〇六年十月目录一、工艺流程说明 (2)1、工艺流程简述 (2)2、本单元复杂控制方案说明 (3)3、设备一览 (3)二、本单元操作规程 (3)1、开车操作规程 (3)2、正常操作规程 (6)3、停车操作规程 (7)4、复杂控制系统和联锁系统 (8)5、仪表一览表 (9)三、事故设置一览 (12)四、流程仿真界面 (15)附：思考题 (17)一、工艺流程说明1、工艺流程简述本单元选择的是石油化工生产中最常用的管式加热炉。

管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热液体或气体化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料气。

管式加热炉的传热方式以辐射传热为主，管式加热炉通常由以下几部分构成：辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。

这部分直接受火焰冲刷，温度很高（600-1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。

对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。

燃烧器：是使燃料雾化并混合空气，使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。

通风系统：将燃烧用空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式。

1.1、工艺物料系统某烃类化工原料在流量调节器FIC101的控制下先进入加热炉F-101的对流段，经对流的加热升温后，再进入F-101的辐射段，被加热至420℃后，送至下一工序，其炉出口温度由调节器TIC106通过调节燃料气流量或燃料油压力来控制。

采暖水在调节器FIC102控制下，经与F-101的烟气换热，回收余热后，返回采暖水系统。

2.2、燃料系统燃料气管网的燃料气在调节器PIC101的控制下进入燃料气罐V-105，燃料气在V-105中脱油脱水后，分两路送入加热炉，一路在PCV01控制下送入常明线；一路在TV106调节阀控制下送入油—气联合燃烧器。

第1章 过程控制系统概述习题与思考题1.1 什么是过程控制系统，它有那些特点？1.2 过程控制的目的有那些？1.3 过程控制系统由哪些环节组成的，各有什么作用？过程控制系统有那些分类方法？1.4 图1.11是一反应器温度控制系统示意图。

A 、B 两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器的温度保持不变。

试画出该温度控制系统的方框图，并指出该控制系统中的被控过程、被控参数、控制参数及可能影响被控参数变化的扰动有哪些？1.5 锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。

汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。

水位过高，会使蒸汽带液，降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备；而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。

因此，必须对汽包水位进行严格控制。

图1.12是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：1）画出该控制系统方框图。

2）指出该控制系统中的被控过程、被控参数、控制参数和扰动参数各是什么。

3）当蒸汽负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。

V-1图1.12 锅炉汽包水位控制示意图1.6 评价过程控制系统的衰减振荡过渡过程的品质指标有那些？有那些因素影响这些指标？1.7 为什么说研究过程控制系统的动态特性比研究其静态特性更意义？1.8 某反应器工艺规定操作温度为800 10℃。

为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。

现运行的温度控制系统在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1.13所示。

1）分别求出稳态误差、衰减比和过渡过程时间。

2）说明此温度控制系统是否已满足工艺要求。

T/℃图1.13 某反应器温度控制系统过渡过程曲线1.9 简述过程控制技术的发展。

1.10 过程控制系统与运动控制系统有何区别？过程控制的任务是什么？设计过程 控制系统时应注意哪些问题？第3章 过程执行器习题与思考题3.1 试简述气动和电动执行机构的特点。

3.2 调节阀的结构形式有哪些？3.3 阀门定位器有何作用？3.4 调节阀的理想流量特性有哪些？实际工作时特性有何变化？3.5 已知阀的最大流量min v q =50m 3，可调范围R=30。

管式加热炉56个基础知识解答与综合反平衡热效率简化计算方法1、什么叫燃烧？燃烧的基本条件是什么？答：燃烧是物质相互化合而伴随发光、发热的过程。

我们通常所说的燃烧是指可燃物与空气中的氧发生剧烈的化学反应。

可燃物燃烧时需要有一定的温度，可燃物开始燃烧时所需要的最低温度叫该物质的燃点或着火点。

物质燃烧的基本条件：一是可燃物，如燃料油、瓦斯等；二是要有助燃剂，如空气、氧气；三是要有明火或足够高的温度。

三者缺一就不能发生燃烧，这就是“燃烧三条件”或“燃烧三要素”。

2、燃烧的主要化学反应是什么？燃烧产物中主要成份是什么？答：主要化学反应：C＋O2→CO2＋热量；2H2＋O2→2H2O＋热量；S＋O2→SO2＋热量；燃烧产物（烟气）中主要成份：二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、多余的氧（O2）。

3、什么是辐射传热、对流传热？答：辐射传热是一种由电磁波来传递能量的过程，所传递的能量叫做辐射能，辐射具有微粒性（光子）和波动性（电磁波）两重性质。

对流传热是液体或气体质点互相变动位置的方法将热量自空间的一部分传递到其他部分。

4、什么叫管式加热炉？它有哪些特性？答：管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中使用的工艺加热炉，它具有其它工业炉所没有的若干特点。

其基本特点：具有用耐火材料包围的燃烧室，利用燃料燃烧产生的热量将物质加热的一种设备。

管式加热炉特性：1）被加热物质在管内流动，故仅限于加热气体或液体；2）加热方式为直接受火式；3）只烧液体或气体燃料；4）长周期连续运转，不间断操作。

5、管式加热炉的工作原理是什么？答：管式加热炉的工作原理是：燃料在管式加热炉的辐射室(极少数在单独的燃烧室)内燃烧，释放出的热量主要通过辐射传热和对流传热传递给炉管，再经过传导传热和对流传热传递给被加热介质，这就是管式加热炉的工作原理。

6、管式加热炉的主要特点是什么？答：与炼油装置的其他设备相比，管式加热炉的特殊性在于直接用火焰加热；与一般工业炉相比，管式加热炉的炉管承受高温、高压和介质腐蚀；与锅炉相比，管式加热炉内的介质不是水和蒸汽，而是易燃、易爆、易裂解、易结焦和腐蚀性较强的油和气，这就是管式加热炉的主要特点。

导读●一、填空题（每题1分，共20分）●二、判断题（每题1分，共10分）●三、选择题（每题2分，共40分）●四、简答题（每题4分，共40分）●五、开放题（每题5分，共10分）●六、案例分析题（每题15分，共30分）管式炉维修应用知识考题一、选择题（20个）1. 管式炉主要用于哪种类型的加热处理？A. 连续加热B. 间歇加热C. 快速加热D. 局部加热答案：A. 连续加热2. 管式炉的加热元件通常不包括：A. 电热丝B. 碳化硅棒C. 燃气燃烧器D. 微波发射器答案：D. 微波发射器3. 管式炉的炉管材质需要具备哪些特性？A. 良好的耐高温性B. 抗氧化性C. 良好的热传导性D. 以上都是答案：D. 以上都是4. 管式炉的温度均匀性主要通过什么部件来控制？A. 加热元件布局B. 炉膛设计C. 温度控制系统D. 炉管材质答案：C. 温度控制系统5. 维修管式炉前，最重要的是确保：A. 工具齐全B. 炉内无残留物料C. 电源关闭D. 环境通风良好答案：C. 电源关闭6. 管式炉常见的故障之一是炉温失控，这可能是由于什么部件故障？A. 炉管破裂B. 加热元件损坏C. 温度传感器失效D. 排气扇故障答案：C. 温度传感器失效7. 管式炉炉管内清洗通常采用哪种方法？A. 水洗B. 高压气体吹扫C. 酸洗D. 砂洗答案：B. 高压气体吹扫8. 为了延长炉管寿命，应控制哪项参数在适宜范围内？A. 炉内压力B. 炉温波动C. 加热速率D. 以上都是答案：D. 以上都是9. 管式炉的炉膛气氛可以是：A. 氧化性B. 还原性C. 惰性气体环境D. 以上均可答案：D. 以上均可10. 管式炉的冷却系统不工作时，最直接的影响是：A. 炉温上升B. 炉温下降C. 加热效率降低D. 炉管损坏风险增加答案：D. 炉管损坏风险增加11. 管式炉的炉门密封材料多采用：A. 橡胶B. 石棉C. 硅酸铝纤维D. 金属弹簧垫圈答案：C. 硅酸铝纤维12. 管式炉加热过程中，若炉管出现红热现象，首先应检查：A. 炉温设定B. 加热元件C. 炉管材质D. 冷却系统答案：D. 冷却系统13. 以下哪项不是预防管式炉爆炸的措施？A. 定期检查燃气管道B. 使用防爆电器C. 炉内充入氧气增加燃烧效率D. 严格控制炉内气氛答案：C. 炉内充入氧气增加燃烧效率14. 管式炉炉膛内衬材料的主要作用是：A. 保温隔热B. 提高热效率C. 保护炉壳D. 以上都是答案：D. 以上都是15. 管式炉的安装位置选择时，应考虑的因素不包括：A. 远离易燃易爆物品B. 靠近水源C. 环境通风D. 地面平整坚固答案：B. 靠近水源16. 管式炉在运行过程中，若发现炉管振动，可能的原因是：A. 炉温过高B. 炉管支撑松动C. 加热不均匀D. 炉管内物料流动过快答案：B. 炉管支撑松动17. 管式炉的炉体外壳一般采用何种材料制作？A. 不锈钢B. 普通碳钢C. 铝合金D. 铜合金答案：A. 不锈钢18. 管式炉在使用过程中，如果发现加热效率下降，可能与哪个因素无关？A. 炉膛积灰严重B. 加热元件老化C. 炉管直径太小D. 温度传感器误差答案：C. 炉管直径太小19. 管式炉的日常维护中，检查炉管是否有裂缝或泄漏的方法是：A. 目视检查B. 使用肥皂水C. 听声音D. X射线探伤答案：B. 使用肥皂水20. 管式炉的炉温达到设定值后，通常需要维持一段时间的稳定，称为：A. 预热期B. 稳定期C. 保温期D. 冷却期答案：C. 保温期二、判断题1. 管式炉的加热方式只能是电加热，不能使用燃气或其他燃料。

第7章 思考题与习题1．基本练习题（1）什么叫比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的原理框图。

答：1）比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：21F K F的控制系统。

2）比值控制系统的类型：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。

3）结构原理图分别如图7-1，图7-2，图7-3，图7-4所示：图7-1开环比值控制系统（a ）开环比值控制系统原理图（b ）开环比值控制系统方框图图7-2单闭环比值控制系统（a）单闭环比值控制系统原理图 （b ）单闭环比值控制系统方框图（a ）原理图（b ）方框图(a) 原理图(b) 方框图（b）方框图图7-3双闭环比值控制系统（a）双闭环比值控制系统原理图（b）双闭环比值控制系统方框图（b）方框图图7-4变比值控制系统（a）变比值控制系统原理图（b）变比值控制系统方框图（2）比值控制中的比值与比值系数是否是一回事？其关系如何？答：1）工艺要求的比值系数K，是不同物料之间的体积流量或重量流量之比，而比值器参数K’，则是仪表的读数。

它与实际物料流量的比值K，一般情况下并不相等。

因此，在设计比值控制系统时，必须根据工艺要求的比值系数K计算出比值器参数K’。

当使用单元组合仪表时，因输入-输出参数均为统一标准信号，所以比值器参数K’必须由实际物料流量的比值系数K折算成仪表的标准统一信号。

2）当物料流量的比值K一定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。

当物料流量的比值K一定，流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系。

（3）什么是比值控制中的非线性特性？它对系统的控制品质有何影响？在工程设计中如何解决？答：1）比值控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性。

2）非线性特性使系统的动态特性变差。

管式加热炉单元思考题1、在工业生产中，能对物料进行热加工，并使其发生物理或化学变化的加热设备称为（A、B）A、炉B、窑C、罐D、塔2、加热炉按热源划分可分为：（A、B、C、D）A、燃煤炉B、燃油炉C、燃气炉D、油气混合燃烧炉3、加热炉按炉温分可分为：（B、C、D）A、高中温混合炉B、高温炉（>1000℃）C、中温炉（650~1000℃）D、低温炉（<650℃）4、工业炉的使用中烘炉主要有（A、C、D）过程A、水分排除期B、日常维护期C、砌体膨胀期D、保温期5、油气混合燃烧管式加热炉开车时，要先对炉膛进行（A）。

并先烧（B），再烧（C）。

而停车时，应先停（C），后停（B）A、蒸汽吹扫B、燃料气C、燃料油D、燃料煤6、油-气混合燃烧管式加热炉的主要结构包括（A、B、C、D）A、辐射室（炉膛）B、对流室C、燃烧器D、通风系统7、在加热炉稳定运行时，炉出口工艺物料的温度应保持在（D）A、200℃B、3000℃C、4000℃D、420℃8、本单元工艺物料温度TIC106，有两种控制方案其一是（A）其二是（B）A、直接通过控制燃烧气体流量调节B、与燃料油压力调节器PIC109构成串级控制回路C、与炉膛温度TI104构成串级D、与炉膛内压力构成前馈控制9、本流程中为保证安全正常运行共设有（C）个安全阀A、1B、5 、C、3D、610、在点火失败后，应做（B）工作A、烘炉B、吹扫C、清洗D、热态开车11、燃料气压力低主要现象是（A、B、C）A、燃料气分液罐压力低B、炉膛温度降低C、炉出口温度升高D、燃料气流量急剧增大12、燃料气带液的主要现象有（B、C、D）A、产生联锁B、炉膛和炉出口温度降低C、燃料气流量增大D、燃料气分液罐液位上升13、需要紧急停车的事故有（A、）A、燃料油火嘴堵B、燃料气压力低C、雾化蒸汽压力低D、泵P101A 停14、产生连锁的事故有（C）A、炉管破裂B、燃料油带水C、雾化蒸汽压力低D、燃料油火嘴堵。

加热炉1.简述管式加热炉的工艺原理及其特点。

答：管式加热炉是炼油化工企业的重要设备之一，它是利用燃料与空气以适当的比例混合进入炉膛内燃烧，通过辐射和对流的烟气传热，来加热炉管中流动的油品，使其达到工艺规定的温度，以供给原油或油品在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需的热量，保证生产正常进行。

管式加热炉的加热方式与其它加热方式相比，其主要特点是：加热温度高(可达1000℃左右)，传热能力大和便于操作管理。

2.炼厂中圆筒炉的基本构造及特点。

答: ①圆筒炉主要是由圆筒体的辐射室和长方形的对流室和烟囱组成。

辐射室(炉膛)外壳是钢板圆筒体，内衬有耐火砖, 筒体下部有底板, 底板上还装有多个向上燃烧的火嘴，辐射管沿炉膛周围立式排成一圈。

对流室在圆筒上部, 对流管为横排, 为了提高对流管的传热效率, 对流管外面还可以焊有钉头和翅片。

钢制烟囱在对流室上，并装有烟道挡板，可以调节风量。

②圆具有结构简单、紧凑、占地面积小、投资省、施工快、热损失少等优点。

由于圆筒炉的炉墙面积与炉管的表面积的比例较其它炉型低，炉墙的再辐射作用相应减弱了, 故其炉管表面积热强度较其它炉型低。

另外, 立管用机械除焦困难，所以圆筒炉适用于油品的纯加热。

3.加热炉炉管的材质有什么要求?答: ①要有足够耐热性, 以防炉管在高温下的蠕变；②要有足够的抗氧化性和耐腐蚀性；③为了能承受一定操作压力及抵抗机械清焦的冲击, 需要有一定的强度, 同时为与回弯头紧密联接, 也要有合适的硬度。

4.对加热炉炉墙有什么要求?答: 要求炉墙绝热良好, 热损失小, 经久耐用, 安装方便, 重量轻, 造价低。

5.试述烟囱的作用。

答: 烟囱是加热炉不可缺少的附属部分. 它的主要作用是产生抽力以排除燃料燃烧所产生的烟气, 并让烟气在足够的高度排出. 如果抽力过小, 则导致燃料燃烧不完全、炉膛正压等, 使炉子热效率降低, 甚至引起尾燃现象, 损坏设备, 造成危险。

6.试述烟囱抽力产生的原因.答: 烟囱抽力产生的原因是由于烟道气温度高, 重度低, 而烟囱外空气的温度低, 重度大, 因而造成了压力差，即烟囱底部外界的空气压力高于烟囱内同一水平面的烟气压力，这个压力差就是使空气进入炉内并使烟气排出的推动力。

化⼯总控⼯（⾼级⼯）思考题及参考答案培训教程中技能训练的思考题（⾼级⼯）精馏单元1、精馏的主要设备有哪些？精馏塔塔顶冷凝器塔底再沸器原料预热器回流罐、回流泵等。

2、在本单元中，如果塔顶温度、压⼒都超过标准，可以有⼏种⽅法将系统调节稳定？减⼩加热蒸汽量、增加回流量、加⼤塔顶冷凝器冷⽔量。

3、若精馏塔灵敏板温度过⾼或过低，则意味着分离效果如何？应通过改变哪些变量来调节⾄正常？灵敏板温度⾼，塔顶重组分含量升⾼;灵敏板温度低，塔釜轻组分含量升⾼.调整回流⽐和再沸器蒸汽量。

4、请分析本流程中如何通过分程控制来调节精馏塔正常操作压⼒的。

塔顶压⼒PC102采⽤分程控制：在正常的压⼒波动下，通过调节塔顶冷凝器的冷却⽔量来调节压⼒，当压⼒超⾼时， PC102调节塔顶⾄回流罐的排⽓量来控制塔顶压⼒调节⽓相出料。

操作压⼒4.25atm (表压)，⾼压控制器PC101将调节回流罐的⽓相排放量，来控制塔内压⼒稳定。

（详解：分程控制：就是由⼀只调节器的输出信号控制两只或更多的调节阀，每只调节阀在调节器的输出信号的某段范围中⼯作。

PC102为⼀分程控制器，分别控制PV102A和PV102B，当PC102.OP从0到100逐渐开⼤时，PV102A从0逐渐开⼤到100，冷却⽔量加⼤，压⼒降低；当PC102.OP从0到50逐渐开⼤时，⽽PV102B从100逐渐关⼩⾄0，经冷却器蒸汽减少，压⼒升⾼。

）吸收解吸单元1、吸收岗位的操作是在⾼压、低温的条件下进⾏的，为什麽说这样的操作条件对吸收过程的进⾏有利？由⽓液相平衡关系绘制的溶解度曲线可知：同⼀溶质在相同的⽓相分压下，溶解度随温度降低⽽加⼤；同⼀溶质在相同温度下随着⽓体分压的提⾼，在液相中的溶解度加⼤。

加压降温可以提⾼⽓体的溶解度，对吸收操作有利。

2.什么是吸收油冷循环和热循环？开车中解吸塔再沸器未加热时，吸收剂在吸收塔和解吸塔建⽴的循环，称为吸收油冷循环；解吸塔再沸器加热吸收剂后，吸收剂在吸收塔和解吸塔的循环称为热循环。

培训教程中技能训练的思考题（高级工）精馏单元1、精馏的主要设备有哪些？精馏塔塔顶冷凝器塔底再沸器原料预热器回流罐、回流泵等。

2、在本单元中，如果塔顶温度、压力都超过标准，可以有几种方法将系统调节稳定？减小加热蒸汽量、增加回流量、加大塔顶冷凝器冷水量。

3、若精馏塔灵敏板温度过高或过低，则意味着分离效果如何？应通过改变哪些变量来调节至正常？灵敏板温度高，塔顶重组分含量升高;灵敏板温度低，塔釜轻组分含量升高.调整回流比和再沸器蒸汽量。

4、请分析本流程中如何通过分程控制来调节精馏塔正常操作压力的。

塔顶压力PC102采用分程控制：在正常的压力波动下，通过调节塔顶冷凝器的冷却水量来调节压力，当压力超高时， PC102调节塔顶至回流罐的排气量来控制塔顶压力调节气相出料。

操作压力4.25atm (表压)，高压控制器PC101将调节回流罐的气相排放量，来控制塔内压力稳定。

（详解：分程控制：就是由一只调节器的输出信号控制两只或更多的调节阀，每只调节阀在调节器的输出信号的某段范围中工作。

PC102为一分程控制器，分别控制PV102A和PV102B，当PC102.OP从0到100逐渐开大时，PV102A从0逐渐开大到100，冷却水量加大，压力降低；当PC102.OP从0到50逐渐开大时，而PV102B从100逐渐关小至0，经冷却器蒸汽减少，压力升高。

）吸收解吸单元1、吸收岗位的操作是在高压、低温的条件下进行的，为什麽说这样的操作条件对吸收过程的进行有利？由气液相平衡关系绘制的溶解度曲线可知：同一溶质在相同的气相分压下，溶解度随温度降低而加大；同一溶质在相同温度下随着气体分压的提高，在液相中的溶解度加大。

加压降温可以提高气体的溶解度，对吸收操作有利。

2.什么是吸收油冷循环和热循环？开车中解吸塔再沸器未加热时，吸收剂在吸收塔和解吸塔建立的循环，称为吸收油冷循环；解吸塔再沸器加热吸收剂后，吸收剂在吸收塔和解吸塔的循环称为热循环。