一种加热炉险情应急连锁控制方法、装置和系统与流程

本发明涉及油田加热炉领域，具体说是一种加热炉险情应急连锁控制方法、装置和系统。

背景技术：

天然气分公司站内加热炉为中大型火管式加热炉，加热炉效率高，处理量大，可提升温度高，在站里发挥重大作用。但其缺点是燃烧器直接给盘管加热，盘管内介质为纯原油，生产温度需要高，一般在200℃左右，一旦盘管内有原油泄漏，会形成火灾，并可能引发爆燃爆炸的重大安全生产事故。所以现场急需一套险情应急处理装置，能够在加热炉发生险情时，及时有效的扑灭火灾并启动相应连锁保护，阻止火势蔓延，保护人员及设备安全。

加热炉是生产企业的中的主要设备，在生产中得到广泛应用，它利用火焰加热中间介质或者加热原料物料。因为主要燃料及被加热介质多为天然气、燃料油、液化石油气等易燃易爆类物品，加上明火作业，危险性很大，一向是企业生产过程中防火防爆的重点部位。

近年来随着加热炉整体生产工艺的提升以及安全管理的逐步严格，加热炉增加了如熄火保护、泄露保护、液位保护、高低压保护等连锁保护装置，希望可以防患与未然。但是事实上每年的加热炉事故仍然时有发生，造成了严重的人员及财产损失。

目前现场现状：我们结合历年来多次事故现场的分析，主要原因是之前的工作重点一直集中在安全防患上，却忽略了险情发生后的应急处置，浪费了宝贵的抢险时间，造成了火灾的蔓延。而且发生火灾险情后能够做到的仅仅就是疏散人员、拨打119，等待救援。因为现场均是易燃易爆品，在这段时间里，灾情的蔓延无可避免。即使消防队到达现场后，也因为现场情况特殊，需要较长的灭火时间。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种加热炉险情应急连锁控制方法、装置和系统，以解决加热炉发生险情时，现场不能及时扑灭火灾的问题。

第一方面，本发明提供一种加热炉险情应急连锁控制方法，包括：

检测加热炉烟道内的温度和烟气组分，以及穿过所述加热炉的若干管线内流质的压力差；

比较所述温度与设定温度的大小，若所述温度大于或者等于所述设定温度，得到第一判断条件；

比较所述烟气组分与预设烟气组分的大小，若所述烟气组分大于或者等于所述预设烟气组分，得到第二判断条件；

比较所述压力差与预设压力差的大小，若所述压力差大于或者等于所述预设压力差，得到第三判断条件；

若满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件的一个条件，则进行报警；

若同时满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件的二个条件，则进行控制所述加热炉停止加热、切断所述若干管线内的流质以及打开与所述加热炉连接的惰性气体源。

优选地，若同时满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件，则进行控制所述加热炉停止加热、切断所述若干管线内的流质以及打开与所述加热炉连接的惰性气体源。

优选地，所述设定温度为260℃；

所述烟气组分为一氧化碳组分，所述预设组分为一氧化碳组分，所述预设烟气组分的含量为5%；

所述预设压力差为0.3mpa。

第二方面，本发明提供一种加热炉险情应急连锁装置，包括：

存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为如上述一种加热炉险情应急连锁控制方法，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

检测加热炉烟道内的温度和烟气组分，以及穿过所述加热炉的若干管线内流质的压力差；

比较所述温度与设定温度的大小，若所述温度大于或者等于所述设定温度，得到第一判断条件；

比较所述烟气组分与预设烟气组分的大小，若所述烟气组分大于或者等于所述预设烟气组分，得到第二判断条件；

比较所述压力差与预设压力差的大小，若所述压力差大于或者等于所述预设压力差，得到第三判断条件；

若满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件的一个条件，则进行报警；

若同时满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件的二个条件，则进行控制所述加热炉停止加热、切断所述若干管线内的流质以及打开与所述加热炉连接的惰性气体源。

优选地，所述存储器和处理器集成在控制器内；

所述加热炉通过加热炉加热阀门与燃烧器连接；

所述加热炉的炉体内穿过所述若干管线；

所述加热炉，还通过惰性气体阀门与所述惰性气体源连接；

所述加热炉，分别与温度传感器、气体传感器和压差传感器连接，所述温度传感器、所述气体传感器和所述压差传感器还与所述控制器连接

所述加热炉，用于对所述若干管线内的流质加热；

所述温度传感器，用于检测所述加热炉烟道内的所述温度；

所述气体传感器，用于检测所述加热炉烟道内的所述烟气组分；

所述压差传感器，用于检测所述若干管线内流质的所述压力差；

所述若干管线上具有管线阀门；

若满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件的一个条件，所述控制器则进行报警；

若同时满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件的二个条件，则控制器控制所述加热炉加热阀门关闭、所述管线阀门关闭以及所述惰性气体阀门打开。

第三方面，本发明提供一种加热炉险情应急连锁控制装置，其包括：

检测单元、第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元和控制单元；

所述检测单元，检测加热炉烟道内的温度和烟气组分，以及穿过所述加热炉的若干管线内流质的压力差；

所述第一比较单元，比较所述温度与设定温度的大小，若所述温度大于或者等于所述设定温度，得到第一判断条件；

所述第二比较单元，比较所述烟气组分与预设烟气组分的大小，若所述烟气组分大于或者等于所述预设烟气组分，得到第二判断条件；

所述第三比较单元，比较所述压力差与预设压力差的大小，若所述压力差大于或者等于所述预设压力差，得到第三判断条件；

若满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件的一个条件，所述控制单元进行报警；

若同时满足所述第一判断条件、所述第二判断条件以及所述第三判断条件的二个条件，则所述控制单元控制所述加热炉停止加热、切断所述若干管线内的流质以及打开与所述加热炉连接的惰性气体源。

第四方面，本发明提供一种加热炉险情应急连锁控制系统，包括：

如上述一种加热炉险情应急连锁控制方法和/或；

如上述一种加热炉险情应急连锁控制装置和/或；

如上述一种加热炉险情应急连锁控制装置。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供一种加热炉险情应急连锁控制方法、装置和系统，以解决加热炉发生险情时，现场不能及时扑灭火灾的问题。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例一种加热炉险情应急连锁控制方法的流程图；

图2是本发明实施例一种加热炉险情应急连锁装置或系统示意图；

图3是本发明实施例的一种加热炉险情应急连锁装置或系统的电路原理框图；

图4是本发明实施例的一种加热炉险情应急连锁装置或系统应用单片机实现的电路原理框图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明实施例一种加热炉险情应急连锁控制方法的流程图。如图1所示，一种加热炉险情应急连锁控制方法，包括：步骤101检测加热炉烟道内的温度和烟气组分，以及穿过加热炉的若干管线内流质的压力差；步骤102比较温度与设定温度的大小，若温度大于或者等于设定温度，得到第一判断条件；步骤103比较烟气组分与预设烟气组分的大小，若烟气组分大于或者等于预设烟气组分，得到第二判断条件；步骤104比较压力差与预设压力差的大小，若压力差大于或者等于预设压力差，得到第三判断条件；步骤105若满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的一个条件，则进行报警；步骤106若同时满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的二个条件，则进行控制加热炉停止加热、切断若干管线内的流质以及打开与加热炉连接的惰性气体源。

进一步地，在图1中的步骤106中，若同时满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件，则进行控制加热炉停止加热、切断若干管线内的流质以及打开与加热炉连接的惰性气体源。

具体地，在图1中设定温度为260℃；烟气组分为一氧化碳组分，预设组分为一氧化碳组分，预设烟气组分的含量为5%；预设压力差为0.3mpa。

一种加热炉险情应急连锁控制装置，包括：存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序为如上一种加热炉险情应急连锁控制方法，处理器执行程序时实现以下步骤：

步骤101检测加热炉烟道内的温度和烟气组分，以及穿过加热炉的若干管线内流质的压力差；步骤102比较温度与设定温度的大小，若温度大于或者等于设定温度，得到第一判断条件；步骤103比较烟气组分与预设烟气组分的大小，若烟气组分大于或者等于预设烟气组分，得到第二判断条件；步骤104比较压力差与预设压力差的大小，若压力差大于或者等于预设压力差，得到第三判断条件；步骤105若满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的一个条件，则进行报警；步骤106若同时满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的二个条件，则进行控制加热炉停止加热、切断若干管线内的流质以及打开与加热炉连接的惰性气体源。当报警时，相关人员可以手动操作完成加热炉停止加热、切断若干管线内的流质以及打开与加热炉连接的惰性气体源；当步骤106若同时满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的二个条件，则进行自动控制加热炉停止加热、切断若干管线内的流质以及打开与加热炉连接的惰性气体源。

图2是本发明实施例一种加热炉险情应急连锁装置或系统示意图。图3是本发明实施例的一种加热炉险情应急连锁装置或系统的电路原理框图。如图2和图3所示，如上存储器和处理器集成在控制器8内；加热炉1通过加热炉加热阀门3-1与燃烧器3连接；加热炉1的炉体内穿过若干管线2；加热炉1，还通过惰性气体阀门4-1与惰性气体源4连接；加热炉1，分别与气体传感器6、气体传感器6和压差传感器5连接，气体传感器6、气体传感器6和压差传感器5还与控制器8连接加热炉1，用于对若干管线2内的流质加热；温度传感器7，用于检测加热炉1内的温度；气体传感器6，用于检测加热炉1内的烟气组分；压差传感器5，用于检测若干管线2内流质的压力差；若干管线2上具有管线阀门2-1；若满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的一个条件，控制器8则进行报警；若同时满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的二个条件，则控制器8控制加热炉加热阀门3-1关闭、管线阀门2-1关闭以及惰性气体阀门4-1打开。只要有温度传感器7、气体传感器6和压差传感器5其中的2个正常工作，就能完成加热炉加热阀门3-1、管线阀门2-闭以及惰性气体阀门4-1的操作。

在上述加热炉险情应急连锁装置，惰性气体源4可为二氧化碳气体。

在图2和图3中，预设温度可为260℃，当温度传感器7检测的温度大于或者等于260℃，得到第一判断条件；预设压力差可为0；3mpa，当压差传感器5检测的压力差大于或者等于0；3mpa，得到第二判断条件；气体传感器6为一氧化碳传感器。具体地说，在图2中，预设烟气组分为预设一氧化碳组分，预设一氧化碳组分的含量5%，气体传感器6检测到一氧化碳组分含量大于或者等于5%得到第三判断条件。若同时满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的二个条件，则控制器8控制加热炉加热阀门3-1关闭、管线阀门2-1关闭以及惰性气体阀门4-1打开。

在图2和图3中，具体地说，控制器8可以选择单片机或者plc等嵌入式控制单元。

在图2中，若干管线2以3条为例：第一条管线一端为1^#进口，第二条管线一端为1^#出口；第二条管线一端为2^#进口，第二条管线一端为2^#出口；第三条管线一端为3^#进口，第三条管线一端为3^#出口。

在上述几种加热炉险情应急连锁装置，气体传感器6为一氧化碳传感器。

在上述几种加热炉险情应急连锁装置，流质为油、天然气或者油水混合物的一种或几种。

另一种加热炉险情应急连锁控制装置，包括：检测单元、第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元和控制单元；检测单元，检测加热炉烟道内的温度和烟气组分，以及穿过加热炉的若干管线内流质的压力差；第一比较单元，比较温度与设定温度的大小，若温度大于或者等于设定温度，得到第一判断条件；第二比较单元，比较烟气组分与预设烟气组分的大小，若烟气组分大于或者等于预设烟气组分，得到第二判断条件；第三比较单元，比较压力差与预设压力差的大小，若压力差大于或者等于预设压力差，得到第三判断条件；若满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的一个条件，控制单元进行报警；若同时满足第一判断条件、第二判断条件以及第三判断条件的二个条件，则控制单元控制加热炉停止加热、切断若干管线内的流质以及打开与加热炉连接的惰性气体源。

一种加热炉险情应急连锁控制系统，包括：如上一种加热炉险情应急连锁控制方法和/或；如上一种加热炉险情应急连锁控制装置和/或；如上一种加热炉险情应急连锁控制装置。

图4是本发明实施例的一种加热炉险情应急连锁装置或系统应用单片机实现的电路原理框图。如图3和图4所示，单片机选择型号为单片机c8051f121，单片机c8051f121具有若干输入io口和输出io口，温度传感器7、气体传感器6和压差传感器5分别与单片机c8051f121的输入io口连接；单片机c8051f121的输出io口与加热炉加热阀门3-1、惰性气体阀门4-1和管线阀门2-1连接。

在本专利中，气体传感器6安装在加热炉1烟道上，一旦加热炉1炉膛内有渗漏原油，哪怕是轻微的，也会产生黑烟，导致一氧化碳超标，气体传感器6就会实时显示参数，超标报警，提醒值班人员确认故障。

在本专利中，温度传感器7可安装在加热炉1烟道上，检测烟道温度。如果加热炉1炉膛内有渗漏原油（即，若干管线2内流质渗漏到加热炉1炉膛内），瞬间会燃烧起来，排烟温度也随之异常升高。数据参数实时在线监测并显示，第一时间报警提醒值班人员确认。

在本专利中，压差传感器5安装在工艺进出口管线（即，若干管线2）上，根据进出口压差变化判断是否有泄漏点。一旦盘管有泄漏点，进出口压降就会随着变大，异常后报警提示值班人员确认。

具体地说，温度传感器7可采用深圳市新世联科有限公司生产的型号为sts_94099温度传感器，amp接口温度传感器ssts_94099的结构非常坚固，防漏，快速响应，成品100%测试合格后出厂。amp接口温度传感器ssts_94099的指标为：1、标称电阻：2.251欧姆(25ºc)/153欧姆(100ºc)；2、测温范围：-40℃to+155℃；3、响应时间：t90。

具体地说，气体传感器6可采用深圳市新世联科有限公司生产的一氧化碳传感器。气体传感器的种类有：热导式气体传感器（热线式气体传感器和热敏电阻气体传感器）、接触燃烧式气敏传感器、半导体气体传感器、红外气敏传感器、光纤气敏传感器等。气体传感器是指能将被测气体的类别、浓度和成分转换为与其成一定关系的电信号的装置或器件，用来提供有关待测气体的存在及其浓度大小的信息。气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内，探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。

气体传感器主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制。气体传感器具有以下一些主要特性：1、灵敏度。灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化置之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阔值限制或最低爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。2、稳定性。稳定性是指传感器在整个工作时间内响应的稳定性，取决于零点摞移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。3、抗腐蚀性。抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数1o~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。4、选择性。选择性也被称为交叉灵敏度，可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应采确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。

具体地说，压差传感器5，可选择佛山市浩捷电子仪器有限公司生产的ptj601g型号压差传感器。ptj601g型号压差传感器为消防正压送风专用压差感控器(高精度)风压差感控器用于控制前室，合用前室，消防电梯前室，封闭避难层间；压差控制器常开触点闭合，接通楼顶旁通泄压阀控制箱电源，处于楼顶的旁通泄压阀打开进行送风泄压，处于楼顶的旁通泄压阀打开进行送风泄压，降低压差值，当压差值降低到一定值，风压差感控器触点断开，楼顶旁通阀断电，旁通阀闭合停止泄压。ptj601g型号压差传感器特点有：1、采用传感感应技术，核心部件采用国外进口芯体；2、并用微处理电路直接把传感器信号变成可更改的无源开关量信号；3、输出的动作点更准确，重复性高；4、本产品着新技术让复位过程均可按用户要求任改动；5：质量可靠相当于传感与控制器一个新方向的采合；性价同等产品优越；主要应用在消防正压送风感测压差高要求控制泄压阀，余压阀动作；高精度要求压差控制为目的工业系统中运用；此产品也称之为正压送风传感器，压差测控器，风压差传感器等。测量范围：0～100pa耐压：1000pa精度：0；5%fs动作压力：前室测控：30pa，复位压力：20pa。

在上述几种加热炉险情应急连锁装置，控制器8，包括或者与人机交互单元8-1连接；人机交互单元8-1，用于显示温度或者压力差或者烟气组分，以及设定温度或者预设烟气组分或者预设压力差。

具体地说，人机交互单元8-1，包括：显示屏和按键；显示屏，用于显示温度或者压力差或者烟气组分；按键，用于设定温度或者预设烟气组分或者预设压力差。

本专利应用后影响：本专利当安装在加热炉炉膛及烟囱部位的探测器（即，温度传感器7、气体传感器6和压差传感器5）检测到数据异常波动，将信号传输到中央控制连锁机构，经过本专利及或者人员判定，关闭相应阀门，启动惰性气体灭火系统，扑灭火灾排除险情，整个过程可在60秒内完成。因为惰性气体对着火点周围采取的是全淹没式窒息灭火，不但可以有效防止火灾蔓延，还能够最大限度减少财产损失。

总之，本专利包括：险情探测机构、中央控制连锁机构和惰性气体处置机构。险情探测机构：通过加热炉1各部位与加热炉1，分别与温度传感器7、气体传感器6和压差传感器5连接，温度传感器7、气体传感器6和压差传感器5（即，感温探测器、感烟探测器、感压探测器）可以第一时间发现险情，以往的火灾探测器均用于民用建筑，针对加热炉高温高压明火没有使用。中央控制连锁机构（即，控制器8）：在接到险情探测机构发来的数据信号后，进行数据比对，发现异常，按照预先设定的程序启动惰性气体处置机构。惰性气体处置机构，包括：惰性气体阀门4-1和惰性气体源4，惰性气体处置机构接到中央控制连锁机构发来的信号，关闭各阀门（加热炉加热阀门3-1和管线阀门2-1），启动惰性气体源4的惰性气体阀门4-1，惰性气体输出，有效扑灭加热炉1内的火灾。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。