催化裂化装置仪表及自动控制设计规定.doc

12B202-2005 第 49 页 共 49 页 长 岭 炼 化岳阳工程设计有限公司公 司 标 准12B202-2005催化裂化装置仪表及自动控制设计规定第 1 页 共 48 页1 总 则1.1 本导则适用于新建催化裂化装置（FCC），重油接触裂化制乙烯装置（HCC）的仪表及自动控制设计。2 流化床催化剂的密度和藏量测量2.1 密度和藏量测量2.1.1 如图1所示，流化床的平均密度用同床层内不同高度的两测压点之间的静压差来度量，并按(1)式计算。=P1/H(1) 式中：床层的平均密度 kg/m3 P1仪表测量的床层静压差 kg/m3 H两个测压点之间的实际垂直距离 m2.1.2 催化剂藏量是指流化床内上、下两测压点之间的催化剂持有量（以千克计）。流化床催化剂藏量的测量方法是测量底部与顶部之间的总差压（包括密相床和稀相床）P2，并按(2)式计算，参见图1。W=W1+W2 =P2A1+W2（1-A1/A2） =P2A1(2) 式中：W流化床催化剂藏量 kg W1密相床的催化剂藏量 kg W2稀相床的催化剂藏量 kg P2流化床总静压差 kg/m2 A1密相床的有效面积 m2 A2稀相床的有效面积 m22.2 测压点的位置2.2.1 流化床的测压点一般应按图2设置，测压点配置反吹系统和便于用机械方式进行不停工清扫的措施。当只能用弯曲伸入的方法才能测量两器内部某指定点的压力时，还必须在两2005-12-012005-12-01编 制校 核标准化审核审 定发 布 日 期实 施 日 期器内部设置导压管。设置器内导压管时，要考虑热补偿以防止在升温时导压管被拉裂或拉断，器内导压管只能依靠反吹气保持通畅，不能用机械方式进行不停工清扫；同时要注意在运行中有被流化床内的局部高速气流冲蚀穿孔的可能。2.2.2 测压点管嘴采用DN20mm承插焊接管嘴或3/4”锥管螺纹管嘴，内部引起管采用324.5无缝钢管，其材质根据最高操作温度确定。2.2.3 测压点应向内下斜45；当两器外部空间受限制时，也可以是水平取压方式，以方便安装和清扫为原则。2.2.4 测压点的标高和方位应按以下原则确定： 1、测量仪表应安装在对应测压点的上方。 2、测压点的标高和间距应满足过程测量和仪表量程选择的需要。 3、测压点的方位宜取相当方位或相近方位，并避免碰撞周围的配管、平台和框架梁柱。2.3 仪表刻度值和差压变送器量程的确定。2.3.1 测压点间距（H）、仪表刻度值（及W）及差压变送器量程（P1或P2）三者之间的关系如前（1）式和（2）式所示。=P1/H(1)W=P2A1 一般的选择匹配原则是： 1、按密度和藏量的正常值和最大值确定仪表的刻度值（及W），仪表的刻度值应取圆整值，以便于仪表刻度和读数。 2、按上式计算差压变送器差压值（P1或P2）作为差压变送器的量程（取计算值不取圆整值） 3、测量稀相床密度时，差压计算值往往很小，在选择低压变送器时应注意： a、低差压变送器的耐压等级必须大于最大操作压力的1.5倍。 b、如果因差压计算值太小，选不到合适的差压变送器时，则要重新确定两测压点的间距，也可以适当扩大仪表的刻度值。2.3.2 设计文件应列表说明仪表编号、管嘴编号及标高（或间距），仪表刻度值和差压计算值。2.3.3 两器吊装完成后，应按实测的各测压点之间的距离核算差压，并根据新的差压值调校差压变送器的量程并修改原设计文件的数据。2.4 反吹系统的设计2.4.1 测压点应按图2设置反吹气，再生系统的反吹气采用净化压缩空气，反应系统的反吹气宜采用惰性气，也可以采用净化压缩空气。2.4.2 反吹气压力应大于或等于被测压力的2倍。对于低压反应再生系统需要400600kPa（绝），对于高压反应再生系统需要600800kPa（绝）2.4.3 反吹气用限流部件可用限流孔板或限流闸阀。2.4.4 反吹气流在限流部件后的线速宜采用0.51m/s。2.4.5 用限流部件控制反吹气量是一种简单易行的恒流方法，反吹用限流部件可按下式计算：G=1.2522d2(3) 对于压缩气体： 当K=1.4 （d/D）20.7 P2/P10.5时 =0.357 故 G=0.417d2P1(4) G重量流量 kg/h 流量系数，一般取0.350.4 d限流部件锐孔直径 mm 一般可选0.6、0.8、1.0mm D反吹气源管内径 mm r1反吹气操作重度 kg/m3 r0反吹气标准重度 kg/m3n P1限流部件前的压力 kg/cm2 （绝压） 用净化压缩空气作反吹气并按（4）式计算，其结果详见表1。表1 反吹气流量计算表限流部件锐孔直径（mm）气源压力kPa（绝）反吹气流量反吹气线速m/s 注(1)G（kg/h）Q0(m2n/h)1.0(500)2.672.071.366003.212.481.667003.742.871.948002.483.312.320.8(500)1.711.321.366002.051.591.667002.391.851.948002.742.122.320.6(500)0.960.740.56001.150.890.67001.351.040.78001.541.190.8注(1)：反吹气线速度按内部引压管规格324.5(内径为23mm)计算。2.5 反吹气配管设计及安装2.5.1 反吹气点应尽量靠近测压点。2.5.2 限流部件宜装在垂直向上或水平的气源管道上，其位置应便于拆装。2.5.3 反吹气源总管与仪表供风总管应分别从装置外引入反应再生框架，反吹气源总管管径一般用DN1520，反吹气源管道不应采用焊接。2.5.4 反吹气源总管上宜设置过滤器，以防止限流部件堵塞（特别是在开工初期）。2.5.5 反吹气源总管及支管道上宜设置弹簧式止回阀。2.5.6 密相床的反吹限流部件锐孔直径宜用1.0mm，稀相床的反吹限流板锐孔直径宜为0.8mm，也可用1.0mm。3 反应再生系统的温度测量3.1 耐磨热电偶 反应再生系统的温度测量一般应采用耐磨热电偶，耐磨热电偶的结构特点如图3所示。垫片以用0Cr19Ni9柔性石墨缠绕垫片为宜，螺栓材质为15CrMoA，螺母材质为35号钢。3.1.1 保护管材质应根据反应再生器的操作温度选用。一般的FCC装置保护管及耐磨头本体材质用0Cr18Ni9Ti即可；对于HCC装置，由于二再温度为800850，所以保护管及耐磨头本体材质应选用GH30或GH39。3.1.2 保护管端部的耐磨头长度为200mm，采用整体棒料钻孔制成，其外面再喷焊或烧结复合耐磨层。3.1.3 应在固定装置连接处安装不锈钢保险密封卡套。当热电偶保护套管端部磨穿时，不锈钢保险密封卡套能自动隔断外溢通道，避免事故的发生。3.1.4 连接法兰DN50，PN2.5MPa光滑式密封面。3.1.5 插入深度l=外套管长度（L）+100150mm。外套管长度为设备法兰面到器内保护管端部的距离。3.2 非耐磨热电偶 当只能用弯曲的办法才能将热电偶插入两器内某些部位时，可以不采用耐磨热电偶，而采用6mm的铠装热电偶。此时，设备法兰以内的保护管（保护管端部和设备隔离）由设备设计人员负责设计并随两器一起试压，铠装热电偶则插到设备的保护管内。此外在设备外设置密封卡套，以便在热电偶保护管被磨穿时介质也致于外漏。3.3 非耐磨热电偶的安装及其他特殊处理3.3.1 耐磨热电偶的插入深度愈大，安装所需的外部空间也愈大，在委托设备开口的标高和方位时应当注意，安装形式以向内下斜45为好（不易残留催化剂），如果为适应安装维护的需要，个别部位也可采取水平或其他安装形式。3.3.2 标准结构耐磨热电偶在再生器、沉降器等稀、密相床内的使用寿命一般都在5年以上，而在提升管反应器等高线速部位的使用寿命较短。因此对于安装在提升管反应器等部位的耐磨热电偶还必须采取如下保护措施： 1）在耐磨热电偶前设置防冲蚀档板（硬质合金的或是刚玉衬里的）。 2）延长设备上的套管使之稍稍超过热电偶端部，将外套管端部背向气流部分割去半圆，割去长度约为100mm。 3）采用双套管结构，内套管可更换（设备开口改大至80mm）。3.4 辅助燃烧室热电偶 辅助燃烧室内虽然没有催化剂，但由于开工时短期最高操作温度可能超过1000，有时损坏也很严重（高温烧坏）。为了不影响生产，辅助燃烧室的测温热电偶宜采用耐高温热电偶，其保护管材质宜采用GH214。热电偶端缩入炉膛耐火砖表面1020mm。 辅助燃烧室炉膛热电偶应采用两支热电偶，分度号宜为“S”。其中一支热电偶接至控制室，另一支供开工时接现场指示仪用，热电偶分度号宜为“S”。 为了防止主风分布管（板）在开工时因超温烧坏，在辅助燃烧室出口主风总管上应设置两支热电偶，其中一支热电偶供开工时接现场指示器用。4 主要控制方案4.1 反应压力控制 反应压力控制对于流化催化裂化装置十分重要，反应压力不仅影响催化剂的正常流化循环、影响产品质量，往往还是催化剂损失量增加的重要原因之一。值得注意的是任何反应压力失控情况的出现都是十分危险的，对于不同的生产装置，尽管工艺流程、运转负荷、设备能力和设备状况可能存在很大差异，在具体操作方法方面也不尽相同，但是下述控制原理和操作要点是共同的。4.1.1 在不同的操作阶段，采用下列几种基本手段来控制反应压力（参见图4）： 1）烘器阶段 根据反应沉降器的压力指示（PR-1）通过遥控沉降器顶的放空阀来控制反应器的压力，其目的是控制反应器的升温速度。 2）装剂、转剂、两器流化实验、建立汽封至拆分馏塔大盲板前 根据反应沉降器的压力指示（PR-1）通过遥控沉降器顶的放空阀来控制反应器的压力。 3）拆分馏塔大盲板后至反应进油前 用分馏塔顶压力控制分馏塔至塔顶冷凝器之间的蝶型调节阀来保证反应器的压力的平稳。 4）反应进油后到富气压缩机投运前 用分馏塔顶压力控制富气压缩机入口放火炬小阀（PRCV-1D），配以遥控富气压缩机入口放火炬大阀（PRCV-2D），以保证反应器压力平稳。 5）富气压缩机正常运行后 a、对于离心式富气压缩机，用分馏塔顶压力控制富气压缩机的转速来保证反应器压力的平稳，此时，富气压缩机入口放火炬大、小阀均自动关闭，若汽轮机调速器失常，设置调速器于固定开度，则机组恒速运行，此时，用富气压缩机出入口循环线上的调节阀（反喘振阀FRCV-6）来保证反应器压力的平稳。 b、对于使用往复式富气压缩机的小型催化裂化装置，宜采用分程控制富气压缩机的循环量和入口放火炬相结合的控制方案来保证反应压力的平稳（见图5）。 6）富气压缩机突然故障后 富气压缩机组入口设独立的压力控制，通过调节入口放火炬大阀保证机组入口压力平稳。该压力调节器的给定值比正常操作值高10-20KPa，当富气压缩机组故障停机时，机组入口放火炬大小阀自动调节以保证反应压力不超高。4.1.2 主要设计原则 1）与反应压力控制有关的各种控制手段和操作权限一般应集中到装置控制室，不宜交给气压机岗位分管。因为岗位之间的操作不协调往往是造成处理不当或意外事故的重要原因。 2）气压机出口富气放火炬管线上不宜设置遥控阀，也不要轻易开启出口放火炬阀（最好加铅封），否则装置控制室将失去对反应压力的控制手段，这是很危险的。 3）气压机入口放火炬调节阀PRC-2A采用偏心旋转阀比使用单座调节阀妥当关闭严密性好（关闭严密性好，流通能力大）。 4）富气系统的压力和差压变送器一般都应安装在测压点的上方，否则应加隔离器，灌隔离液并注意作好变送器的零点迁移。 5）采用分馏塔压力（PR-3）来控制反应压力具有同样效果，并兼有更利于分馏塔顶产品质量控制。4.2 富气压缩机的反喘振控制 流化催化裂化装置的富气压缩机一般采用多级离心式气体压缩机。压缩机出口压力由吸收塔压力控制（恒压）；压缩机入口压力基本上也是恒压（决定于反应压力），并用以控制压缩机的负荷。 多级离心式气体压缩机的反喘振是由压缩机本身的流量压力特性曲线决定的，压缩机必须在大于额定喘振流量的工况下才能正常运行，否则机组的流量和压力都将发生激烈振荡，机组振动严重时会导致机件损坏。典型的离心式气体压缩机的流量压力特性曲线参见图6。4.2.1 恒速运行机组的反喘振控制 恒速运行的离心式富气压缩机采用定值反喘振流量控制系统，此流量调节器的给定值应大于额定喘振点流量Qs的710%。4.2.2 变速运行机组的反喘振控制 变速运行的离心式富气压缩机宜采用随动反喘振流量控制系统，随动反喘振流量控制系统将随压缩机的不同工况（压缩比、出口压力或转速）沿喘振限曲线（实际上是沿反喘振操作曲线图7中的B线）自动改变反喘振流量调节器的给定值，因而既较安全又节能，参见图4中PT-4YFRC-6及图7、图8。4.2.3 随动反喘振流量控制系统的数学模型 随动反喘振流量控制系统的喘振限曲线的数学模型可以从离心式气体压缩机的流量压力特性曲线、气体动力学方程和压缩机入口差压式流量仪表的流量计算公式导出。此喘振限曲线在h（入口流量仪表的差压）P2/P1（压缩机的压缩比）坐标上是一条直线。参见图7中的M1M2直线h/P1=VP2/P1+K（5） 式中： h气压机入口流量差压变送器量程的百分数； P1气压机入口压力（绝）变送器量程的百分数； P2气压机出口压力（绝）变送器量程的百分数； V常数，直线M1M2的斜率； K常数，直线B的截距。 对于吸入压力为常压或恒定值的系统，式（5）可进一步简化为：h=VP2+K（6） 图7中的直线A（M1M2，喘振限直线）和直线B（随动反喘振控制操作线）就是方程式（5）或式（6）所代表的直线。 式（5）和式（6）是流化催化裂化装置用多极离心式富气压缩机常用的、较成熟的随动反喘振流量控制系统的典型数学模型。4.2.4 随动反喘振流量控制系统的控制流程 按照式（5）建立的随动反喘振流量控制系统如图8所示。如果PT-1和PT-2都采用绝对压力变送器或按绝对压力数据来调校压力变送器，图8可以进一步简化，取消其中的Y-2。 按照式（6）建立的随动反喘振流量控制系统如图4中PT4YFRC-6回路所示。 根据图7可以确定方程式中的V值和K值，并据此确定系统中各运算单元的比例系数和零点。图7可以按下述方式来绘制。4.2.5 绘制随动反喘振流量控制系统操作线的方法 有两种绘制随动反喘振流量控制系统操作线（图7中的B线）的方法。 1）根据压缩机制造厂提供的如图6气体压缩机特征曲线上的M1、M2点（喘振限曲线上的任意两个临界工况点）数据折算成与流量差压变送器及压力变送器的刻度值相对应的h（或h/P1）和P2（或P2/P1）的相对值（%），在图7的坐标上确定对应于M1、M2的M1、M2点，连接M1和M2就可画出压缩机的喘振限直线A。然后再作A线的平行线B。A、B线的间距Q为流量刻度的710%。对应的h值应按具体机组的设计数据计算：h%=Q%（2Q%+Q%） h%A、B线的间距，取差压变送器量程的百分数； Q%调节器给定值与喘振点之间的间距，一般取喘振点流量值的710% Q%喘振点的流量差压变送器的相对百分数。 图7中： 直线A就是该压缩机理论喘振限直线： 直线B就是该压缩机的随动反喘振流量控制系统的安全操作线。 如果某些压缩机的特征曲线换算到图7上不是一条直线A，而是一条不规则的曲线时，只需沿此曲线画出一条近似的平行线作为安全操作线（B）来使用。 2）实测富气压缩机的运行数据，测出不同转速下喘振限临界点的数据（包括进出口压力、入口流量、转速和气体分子量）后，也可以画出如图7中的A线和B线。这种测试工作在生产的低负荷运行阶段进行并无危险，也很快速和方便。但是，在生产指挥人员和操作人员未彻底理解时，往往阻力较大，不乐于进行这种测试。4.2.6 主要设计原则 1）在同一装置内有两台离心式富气压缩机时，无论是互相备用或是并联运行的机组，每台压缩机机组都应设置独立的反喘振流量控制系统。 2）对于有级间冷却的两段离心式富气压缩机机组，其反喘振控制系统的设计应根据下述不同情况确定。 a、按两段各自的流量压力特性曲线和设计工况，每段都分别配置各自的反喘振系统。第一段的流量信号取自第一段的入口；第二段的流量信号一般都取自第二段的出口。 b、如果按两段各自的流量压力特性曲线和设计工况换算到图7上得到的两条直线比较接近，可以用一条安全操作线A包括两条直线A；如果分段控制的节能效果不大时，对这样的机组就仍应只配置一套总的大循环反喘振控制系统。 3）计算反喘振控制系统中的循环气调节阀能力时，循环气流量的取值必须大于机组的喘振限流量（喘振限流量一般为机组额定流量的7080%），一般取单台机组额定流量的100%来计算。此外，除了要计算设计工况下所需调节阀的Cv值外，还应核算低压工况下所需的调节阀的CV值（有些装置在开工初期和特殊情况下按低吸收压力操作，此时机组出口压力往往只有正常设计压力的50%左右）。在选择调节阀时，取两个CV值中的较大值，此时，调节阀CV选用值就不必另外加大了。 4）反喘振控制系统的循环气调节阀宜选用低噪声调节阀（直线特性、气关式），其安装位置应尽量靠近冷却器，以尽量缩短低压侧管道的长度，应核算低压侧管道的流速并放大其管径。 5）反喘振控制系统的调节器和富气压缩机入口调节器应具有抗积分饱和功能。 6）大型装置中，富气压缩机入口放火炬小阀的流通能力按最大富气流量的1030%计算，该调节阀的口径不宜大于300mm。 7）富气压缩机反喘振控制系统原则上应集中在装置控制室。 8）催化富气的流量测量元件宜选用文丘里管，差压变送器的安装位置应高于测量元件。4.3 再生压力和两器差压控制 再生器压力控制或两器差压控制是反应再生系统的关键控制回路，与其相关的参数和回路有： 1）两器压力平衡； 2）催化剂流化状况和损失； 3）催化剂循环量控制； 4）主风流量控制和烟气能量回收机组控制； 5）富气压缩机负荷与主风机负荷的合理匹配。 再生器压力控制随装置类型，主要工艺设备的技术条件和自动化仪表选型的不同，有下述三种控制方案可供选择： 1）再生器压力定值控制； 2）两器差压控制（再生器压力随动控制）； 3）再生器压力和两器差压自动选择控制；4.3.1 再生器压力定值控制 用再生器压力直接控制双动滑阀，再生器按恒压操作。此控制方案有利于主风流量控制和主风机组的平稳运行，能有效排除反应压力波动对主风流量的影响，从升温干燥、升压、装催化剂、两器流化到反应进油生产的整个过程都无需进行压力，差压控制的切换，较易操作。但是反应压力的波动不利于催化剂的循环。此方案是高低并列和同轴型提升管流化催化裂化装置较为常用的再生器压力控制方案。4.3.2 两器差压控制（再生器压力随动控制） 用反应器和再生器之间的差压控制双动滑阀，使再生器压力随反应压力器浮动以保持两器差压恒定。此方案有利于两器压力平衡，可排除反应压力波动对催化剂循环量控制的干扰，这在同高并列式催化裂化装置中几乎是唯一能被接受的控制方案。 在提升管式流化催化裂化装置中，此方案在反应压力异常升高的情况下，会自动提高再生压力达到危及主风机的安全运行；同时，采用单动滑阀（或塞阀）控制催化剂循环量，它在克服两器差压变化对催化剂循环量干扰方面的操作弹性较大，因而多数炼油厂往往更乐于采用再生器压力定值控制方案。4.3.3 再生器压力和两器差压自动选择控制 此方案为较复杂的超驰控制系统，具有较高的安全控制功能。当两器差压处于给定值范围内时，双动滑阀只受再生器压力控制，不受反应压力波动影响，只有当反应压力下降使两器差压过高超过安全给定值时，自选调节系统中的再生器压力调节器才会无扰动地被两器差压调节器所取代，此时双动滑阀自动改为受两器差压控制，再生器压力被自动调低以维持两器差压处于给定的安全范围内，并随反应器压力变化，当反应器压力回复并超过反应器压力给定值时，系统又无扰动地转入再生器压力控制双动滑阀状态。 应当指出，当出现反应压力异常上升使两器差压负向超限的情况下，此自选调节系统是无能为力的。当出现这种危险情况下，只能依靠自动报警后经人工来处理或由两器差压自动保护来处理。 采用再生压力和两器差压自选控制系统，在进料低流量自保或反应压力异常降低时，能有效地防止再生催化剂倒流入反应器。 再生器压力和两器差压自动选择控制系统的原理如图9所示。 当P SP1-P10（当未出现反应压力异常降低时） I1SP2 P1SP1或P1SP1时（此时反应器压力异常下降至危险设定直）I2= I3+（SP2-P）/B2I1= I3+（SP1-P1）/B1SP2-P0 SP1-P10I2 I1 I3=I2此时再生器压力调节器自动被两器差压调节器取代，双动滑阀只受两器差压控制。4.3.4 有烟气能量回收机组的再生器压力控制 当装置配备有能量回收机组时，必须对再生器压力控制（或两器差压控制）和整个烟气能量回收机组的控制以及自动保护系统进行全面考虑，把二者的正常操作控制和异常时的联锁保护作为一个有机整体看待。参见图10及4.4节和第4.13节。 1）烟气压力控制系统的设计要点 a、再生器压力只能是恒压操作或基本上恒压操作（两器差压控制时）。 b、烟机在正常工况下入口蝶阀的压力降与烟气系统总压降（包括烟机）的比值（S值）很小，一般S值都在0.1以下（取S值0.05-0.1之间）。 c、烟机的烟气流通能力在额定工况下可等效为一个限流孔板看待。在再生器压力基本上是恒压操作的条件下，烟气流通能力的允许操作弹性也很小，其上限决定于入口烟气蝶阀的S值，而下限决定于烟机的能量回收率，一般操作弹性随S值的降低而减小，而回收的能量随S值的减小而增加。 2）基本控制流程 同一装置在不同工况下（不同的处理量和其他操作条件），再生烟气总量总是可能大于或小于烟气轮机的额定烟气流量。因此就烟气轮机回收的能量而言可以是部分回收，也可以是全量回收。无论是部分或是全量回收，再生器压力（或是两器差压）控制系统都应该包括烟机旁路双动滑阀（或烟气旁路阀）和烟机入口节流（蝶阀调节器）这两种控制手段才能应付不同的处理量、不同的操作条件变化和其他异常情况的需要。采用烟机旁路和烟机入口节流分程控制方案是比较灵活、适应性较强的控制方案，也是国内外普遍采用的控制方案。 采用双动滑阀V-1作为烟气旁路阀投资较高，但在有备用风机的情况下，在烟气轮机故障检修期间，装置仍可依靠备用风机维持继续生产，此外双动滑阀在大开度和很小开度时都有很好的线性调节特性，足以应付大幅度的工况的变化。特别是在老装置改造时，往往双动滑阀是现成的，只需稍加改造就可利用。一般情况下，当装置内设置有双动滑阀时，就没有必要再另行设置流通能力较小（耐磨性较差）的烟机旁路高温蝶型调节阀V-1A了。 采用流通能力较小的高温蝶型调节阀V-1A作为烟机旁路阀投资较少，但是抗磨性较差，且当烟气轮机故障时，只能全装置停工才能检修烟气轮机。4.3.5 双动滑阀V-1 1）有烟气能量回收机组时的双动滑阀V-1应具有以下功能。 a、双动滑阀应采用气关式全闭型双动滑阀，其阀板上不留“安全开孔”。可以关严（尽可能减少烟气泄漏量）。全闭型双动滑阀在小开度（310%）下仍有很好的线性调节特性，双动滑阀宜采用由系统分程控制。电/液执行器具有比风动马达执行器更高的控制性能，并具有故障报警和锁位等功能。 b、有烟气能量回收机组时，双动滑阀宜采用分程控制。在这种情况下，双动滑阀仍采用标准信号（420mA）为好，而在控制系统中另行安排分程器或分程模块。 c、双动滑阀的两个执行器宜分别设置两个操作器，以适应各种运行情况的需要。 d、采用电/液执行器的双动滑阀具有更好的调节性能，但需要配置相应的UPS电源（不间断电源）和必要的报警信号（如信号锁位、信号丢失、低油压等）。 2）无烟气能量回收机组的双动滑阀，出于安全上的考虑，当双动滑阀全关时阀板上留有1015%左右的安全开度（该开度由工艺计算确定）。由于电液滑阀操作的灵活性，可通过机械限位或信号限位来满足安全开度的要求。4.3.6 烟机入口高温蝶型调节阀V-2 1）烟机入口高温蝶型调节阀在正常操作条件下的压降一般只能占烟气系统总压降（包括烟机）的510%，设计时按此压降和烟机的额定烟气流量计算所需的蝶阀口径，通常大都可以选用与烟机入口管径相同口径的蝶阀。除非选择的蝶阀口径和其执行机构在供货方面遇到困难，才按计算值选择比管道直径稍小的蝶阀。 2）烟机入口高温蝶型调节阀在再生器压力控制回路中的分程控制范围是50-100%，出于安全方面的考虑，此阀应采用气开式（与双动滑阀相反）。因此，在此分程控制回路中应设置信号反向器。 3）烟机入口高温蝶型调节阀一般都还兼作紧急停车的快速关闭阀门（除非在分轴发电机组另有更高的快速切断要求），因此，在选择其执行机构功率、快速动作时间和其它辅助措施方面，还必须顾及不同机组配置时的需要。4.4 烟气能量回收机组的控制 烟气能量回收机组的控制一方面与再生器压力或两器差压控制系统密切相关，详见4.3节，另一方面也与主风机的控制密切相关，详见4.5。4.4.1 机组分类和对控制保护系统的要求 烟气能量回收机组不同的配置形式对机组控制保护系统的要求有明显的差别，其主要特点和要求见表2。表2 烟气能量回收机组配置形式对机组控制保护系统的基本要求机组分类及配置形式对机组控制保护系统的基本要求及特点A-1类：R1*烟机风机电机1、机组转速主要为电机同步转速控制（恒速运行）；2、要考虑当风机意外卸载（如入口蝶阀意外关闭）而电机又脱网时（或尚未合闸）的机组超速保护（动作速度要求较高）*。A-2类：R1烟机风机电机1、机组转速主要为电机同步转速控制（恒速运行）；2、要考虑电机发电功率上限控制（软限）3、要考虑电机脱网时机组的快速保护（动作速度要求较高）4、要考虑风机意外卸载而电机又脱网时的机组超速保护（动作速度要求较高）*。C-2类，R1烟机风机电机汽轮机1、机组转速为电机同步转速控制（恒速运行）；2、汽轮机按装置情况有两种控制方式； a、汽轮机受发电机功率控制； b、汽轮机受主蒸汽管网压力（或流量）控制；3、要考虑电机脱网时机组的转速控制（用汽轮机）和机组超速保护（动作速度要求一般）；4、要考虑风机意外卸载，机组超速保护（当与电机脱网同时发生时，动作速度要求较高）；5、有可能存在高、低压蒸汽平衡约束条件时要考虑高压蒸汽流量上限和（或）背压蒸汽压力上限限幅控制（软限）D类：R1烟机发电机（分轴发电机组）1、机组转速为电机同步转速控制；2、发电机脱网是危险工况，此时对机组超速保护要求十分严格，要计算其动态加速过渡过程并据此配置可靠的高速切断阀，（动作时间可能高达0.6秒）和辅助烟气旁路泄压阀。注：*R表示机组的功率回收率，定义为烟机回收功率与风机所需功率之比。 *“动作速度要求一般”指烟气切断阀门的全行程时间为十几秒至几十秒。 “动作速度要求较高”指烟气切断阀门的全行程时间为十秒以内。4.4.2 分工和责任 当烟气能量回收机组的控制保护系统由制造厂成套供货时，在进行装置工程自控系统设计中应与制造厂充分协商，并达成必要的技术协议。工程自控系统设计人员在机组的控制保护系统设计（提出明确要求）和机组与装置之间的控制保护系统设计匹配等方面应起主要作用并承担责任。4.4.3 主要约束条件 通过烟气能量回收机组的再生烟气量除受再生器压力控制外，如果还存在下述约束条件，则应根据不同机组的类型和配置形式采取相应（参见表1）变量的自动选择调节系统来约束烟机入口高温蝶形调节阀，以给机组提供更可靠的软限保护。这些约束条件是： 1）转速超速（超速23%）。 2）较大功率发电工况时发电机的最大发电负荷限制。 3）蒸汽轮机动力蒸汽流量限制。 4）蒸汽轮机背压蒸汽压力限制。4.4.4 自动保护 烟气能量回收机组的自动保护措施应与电机、汽轮机、风机以及装置的主风低流量自保系统等统一考虑。详见表2、表3、及4.13节。4.4.5 烟机控制保护系统有关的自动阀门 1）表3中述及与烟机控制保护系统有关的各种自动阀门的用途和主要性能。表3 与烟机有关的各种自动阀门一览表序号名 称用 途主 要 性 能自动保护时的动力要求配用的联锁或加速电磁阀有关章节V-1电液双动滑阀自动调节有的有机械保护信号气关式(FO),全闭型分程控制050%或0100%有阀位变送器自动调节保护时：安全开度正常通电自控4.3.5V-1A烟机旁路高温蝶阀（很少用）代替双动滑阀同双动滑阀同双动滑阀，或快开同双动滑阀，或正常通电关，断电快开4.4.5-3V-2烟机入口高温蝶阀风动自动调节自动保护气开式，（FC）分程控制：50100%或0100%有阀位变送器快关正常断电快关；通电自控（故障安全方式）4.3.6电液正常断电自控：通电快关（目前还不能实现故障安全方式）V-3烟机入口高温切断阀DN800（气动）800DN1200（电动）自动保护或切断检修气开式，（FC）两位式：能关严；带手轮；有阀位状态行程开关关正常通电开阀，断电关阀（故障安全方式）4.4.5-2V-4烟机辅助旁路高温蝶阀自保时快速降低机组转速气关、两位式快开正常通电关阀、断电快开4.4.5-4*本表中电磁阀的通电和断电状态应以具体设计时，机械专业的委托资料为准。*与风机有关的各种自动阀门详见表1。2） 烟机入口高温切断阀V-3 只有在下述两种情况下需设置专用的烟机入口烟气高温切断阀a） 当装置要求不停工而又能对发生故障的烟气能量回收机组进行检修时（允许停工装盲板者除外），必须设置专用的烟机入口烟气高温切断阀。切断阀宜采用关闭严密性能好的闸阀，此阀门的全行程时间，一般在1020秒均可。烟机自动保护时的紧急切断功能主要由烟机入口高温蝶形调节阀（V-2）兼任。b）对于分轴发电的烟气能量回收机组要求配置超高速型的切断阀（最快的全行程时间可达0.6秒）。此时宜采用特殊结构的（双偏心蝶形或其它旋转型）液压式快速切断阀。而对其关闭严密性要求不高。3）烟机旁路高温蝶形调节阀V-1A当烟气能量回收机组采用同轴机组配置型式（烟机与风机在同一机组内），而装置内又不另外设置备用主风机时，采用烟机旁路高温蝶形调节阀代替双动滑阀是一可行的费用较低的选择。此蝶阀也应按分程控制进行设计（050%），其流通能力一般可按不小于再生烟气总量的30%计算。此时烟气能量回收机组只能在装置停工时才能检修。当装置内设置有双动滑阀时，就不推荐重复设置作用与双动滑阀完全相同的烟机旁路高温蝶形调节阀。参见4.4.5-3。4）烟机辅助旁路高温蝶阀V-4 烟机辅助旁路高温蝶阀是在特定条件配合V-2及V-1（或V-1A），当机组超速时供加快紧急停车用。一般情况下，可不设置V-4，只有在采用分轴发电机组（烟机与风机不在同一机组内）或虽然是同轴机组，但用于发电机的回收功率较大的情况下，经对整个轴系进行机组超速紧急停车的动态过渡过程计算，证明确有必要时，才按计算结果设置此辅助旁路蝶阀。4.4.6 控制室 烟气能量回收机组的控制操作与再生器压力控制，主风机流量控制以及整个装置的自动保护系统密切相关。只有集中统一控制才能确保各环节之间的协调一致和安全生产，因此在新建大型催化裂化装置或是有条件改建的装置内，机组的主要监视和控制仪表都应集中在装置控制室，不宜另行设置独立于装置控制室之外的机组控制室。对于那些不得不设置机组控制室的场合，在装置控制室也必须安装机组的主要监视和控制仪表，操作控制权限仍划归于装置控制室，机组控制室仅作现场维护检查、紧急现场处理和休息用。4.5 主风流量测量及离心式风机的控制4.5.1 主风流量测量1）主风流量测量元件结构形式的选择 主风流量是流化催化裂化的重要操作变量。特点是主风流量大，允许压力损失小，选型时应根据具体条件，综合考虑可靠性、精度和经济性。可供选择的有下述几种结构型式：a）标准法兰取压锐孔板 一般只用于压力损失较大（几百毫米水柱）且管径较小（300毫米以下）的场合。b）经典式文丘里管 一般多用于允许压力损失较小（几十毫米水柱）且管径较大的场合，特点是结构长度大，运行费用低，精度稍低（受安装直管段不够的影响），适应范围广，有成熟的使用经验。c）双文丘里皮托管 适用于管径400以上的场合。特点是永久压力损失很小而差压信号较大，运行费用低，加工较难，精度较低，直管段条件对测量精度的影响较大。需标定才能够确定其精度。d）利用风机机壳入口压降作为风机吸入空气流量的信号 此种型式对于大型机组的节能具有意义的，流量系数和精度一般由机组制造厂提供并在试车中进行标定。标定费用高，但所花耗代价可在运行中很快得到补偿。e）热式质量流量计 一般用于允许操作压力损失小且工艺管径大的场合。该仪表直管段要求低，不受介质温度变化影响，但与介质密度有关。2）主风流量校正 在主风流量测量中，流量信号一般都应尽量取自主风机的入口，其优点是流量读数比较直观，在操作中一般都无需进行压力补偿。流量检测元件安装在风机出口管道上的仪表测量误差较大，在操作条件变化时，其读数应按式5进行温度压力补偿。Q实际=Q设计(5)3）靠近再生器的主风流量变送器的差压测量引线宜设置反吹气，可防止在意外情况下被催化剂粉尘堵塞。但采用双文丘里皮托管时，不能使用连续反吹，只能间断（停表）反吹。在多数情况下，变送器只宜安装在测量元件的上方，尤其是在南方潮湿地区更应如此。4）主风机入口和进再生器的主风管道上都应设置流量检测元件和变送器，供不同需要时使用。参见图10。a 主风机入口流量测量元件用于： 风机反喘振控制，轴流式风机的反阻塞控制；单机组时，在再生器主风量大于风机喘振限流量工况下，作为进再生器主风流量控制的测量元件。b）主风机出口进再生器的主风流量检测元件用于； 主风低流量自动保护； 单机组时，在再生器主风流量低于风机喘振限流量工况下，作为进再生器主风流量控制的测量元件。 对于并联运行的风机或互为备用的两台风机，作为并车操作或换车操作时进再生器主风流量控制的测量信号；4.5.2 主风流量控制1）恒速运行的离心式风机的流量控制a）当再生主风只需要总流量控制时，用离心式风机入口蝶阀V-5A（图10）控制风机负荷。b）当风机出口各分支主风管都需要分别控制流量时，只能采用各分支管节流控制，这是一种能耗最高的控制方案。此时，入口总的流量控制用蝶阀V-5A无必要，但是为了离心式风机低负荷启动的需要，在每台风机入口仍需设置一台具有最小开度机械限位的手动蝶阀或遥控蝶阀。c）当在风机出口各分支主风管中只有个别支管需要流量控制时，宜采用总主风流量控制方案，并在需要单独流控的主风支管上另行设置流控回路，但是，这只有在被控支管是诸主风支管中阻力最小的一路才有可能。否则需另行设置增压机。d）在有两台并联运行的风机或是有两台互为备用的风机的情况下，进再生器的主风流量控制回路的输入信号宜设计成即可取自风机出口总管上的流量检测信号，又可切换到取自各风机入口的流量检测信号（参见4.5.1.4）。这样有利于主风机的并机或换机时平稳操作和满足不同主风负荷的需要。2）变速运行的离心式风机的流量控制 汽轮机（无电动机）驱动的主风机大都可以采用变速运行方式控制主风机的负荷，以降低机组的能耗。但是目前国内的现状和经验是此流量控制回路的投运率不高（经常只投遥控或手动恒速运行）。这主要决定于汽轮机的外给定调速器的质量和员工的操作习惯。在汽轮机的外给定调速器质量和性能还不十分可靠的情况下，多数炼油厂宁愿同时设置风机入口气动蝶形调节阀。4.5.3 离心式风机的反喘振控制1）每台主风机都应有独立的反喘振控制系统。2）恒速运行的离心式风机应采用定值反振流量控制系统，增压机一般只需要HIC遥控放空即可。3）变速运行的离心式风机宜采用随动反喘振流量控制系统4）风机反喘振流量控制系统的放空调节阀V-6宜选用全闭时严密性较好的蝶形调节阀或偏心旋转阀，其流通能力应能满足全量放空的需要。由于主风温度较高，一般不宜选用软密封的各类调节阀。宜采用大功率执行器的偏心硬密封蝶形调节阀。4.6 大型轴流式风机的控制 大型静叶可调的轴流式风机较离心式风机具有效率高、稳定工况区宽、结构紧凑、单机能力大、占地小等优点，因而在大型流化催化裂化装置中的应用日益增多。 大型轴流式风机由于结构紧凑、动静叶片间的间隙很小；在功率特性中静叶开度与功耗成正比，同一静叶开度时，流量与功率成反比；流量压力特性曲线陡，稳定工况区虽宽但限制多且严，此外还存在在负流量特征区，必须严防逆流工况等多方面的特殊性，因此，在其控制保护系统设计和操作控制方面都不能用设计和操作离心式风机的经验来对待大型轴流式风机。 恒速运行的轴流风机的典型特性曲线如图11所示。典型的控制方案参见图10。4.6.1 旋转失速限 图11中的D线是轴流式风机的旋转失速限，低于此限就表明风机入口叶栅冲角过大时（静叶片开度角过小）叶片背面气流产生脱离，机内气流形成脉动流而导致叶片疲劳损坏，防止的措施是严格限制风机静叶片开度不小于制造厂规定的允许最小开度，在风机启动时应使之尽快通过旋转失速区，4.6.2 反喘振控制和反逆流保护 轴流式风机的喘振现象是一种机内气流低流量条件下，在叶片上产生气流脱离而形成脉动流，并于出口管网的气容和气阻之间形成的振荡现象。此时机内气流和出口管网的压力和流量脉动可能发展成增幅振荡。机组喘振的频率和振幅不仅与风机本身有关，而且与管网的气容与气阻等参数有关。机组喘振对大型轴流式风机的危害，远远大于对离心式风机的危害。其危险主要有下述几个方面： a）大的振动可损坏机件（动静叶片之间的间隙很小）； b）大的扰人噪声 c）流量和压力大幅度的振荡可导致机组从图11正流量特性曲线（A线以后的区域）跃变到负流量特性曲线（E线）上运行，机组进入最危险的逆流态。因