在煉油行業(yè)，加工的原料、半成品及成品多數是易燃易爆的，如果稍有不慎就可能釀成火災，所以煉油廠(chǎng)對火的控制格外嚴格，在裝置區禁止煙火，對電氣焊的管理也有嚴格規定。但在煉油裝置中有兩類(lèi)火不能缺少，一是加熱爐中的明火，另一是火炬放空時(shí)的明火。

　　加熱燃燒爐加熱工藝介質(zhì)，使其達到相應的溫度，使工藝流程順利完成，其作用不言而喻；火炬是整套生產(chǎn)裝置最后的放空燃燒設備，近年來(lái)為節能降耗各廠(chǎng)實(shí)施了消滅火炬、消滅長(cháng)明燈項目。熄滅火炬后在裝置正常時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的尾氣由氣柜、壓縮機回收利用，火炬不再點(diǎn)燃；在裝置發(fā)生事故時(shí)，需緊急放空，這時(shí)因為放空量很大，必須排向火炬燒掉。倘若在大量放空時(shí)不能及時(shí)點(diǎn)燃火炬，輕則造成環(huán)境污染，重則發(fā)生空中爆炸的重大事故，后果不堪設想。在我國熄滅火炬項目實(shí)施以來(lái)，為保證安全，要求火炬必須配備全自動(dòng)點(diǎn)火系統，而火焰的精確檢測是全自動(dòng)點(diǎn)火系統必不可少的。

　　2003年大慶石化公司煉油廠(chǎng)新建了一套加氫、制氫聯(lián)合裝置，其中有一臺制氫轉化爐，加熱后的介質(zhì)達820℃左右，如果爐子滅火，裝置就要緊急停工。此裝置還附屬有火炬系統。本文將根據此裝置的配置來(lái)說(shuō)明常規的火焰的監視和控制。

　　1. 火焰監視系統
　　為給操作人員提供一個(gè)簡(jiǎn)單，直觀(guān)監視火焰熄滅和燃燒情況，裝置對制氫轉化爐和火炬系統安裝了一套監視系統。

　　1.1 工作原理
　　簡(jiǎn)單說(shuō)，就是利用攝象機對火焰進(jìn)行監視。但由于制氫轉化爐溫度高，對轉化爐和火炬火焰需要全天候監視，這就要配備一套帶有很多附件的電視監控系統，系統主要包括三套內窺視高溫攝象機、一套火炬監視攝象機。以完成對制氫爐內的點(diǎn)火、燃燒情況及火炬火焰等重點(diǎn)部位進(jìn)行合理而有效的監控和管理。
　　1.2 系統組成
　　火焰監視系統本著(zhù)技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單、運行可靠、功能集成、便于擴展的精神，通過(guò)對比國內外幾家公司產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比較，最后選擇了三維力控公司的監控組態(tài)軟件產(chǎn)品。該監視系統通過(guò)圖象采集系統、傳輸系統、控制系統、圖象顯示系統等幾部分集成一體來(lái)對該裝置的生產(chǎn)進(jìn)行全過(guò)程全天候監視。（系統組成見(jiàn)圖1）下面對各部分具體進(jìn)行介紹。
　　

　　1.2.1 圖象采集系統
　　根據裝置實(shí)際情況，圖象采集子系統由三套內窺視高溫攝象機和一套火炬攝象機組成。內窺視高溫攝象機安裝于轉化爐，由耐高溫攝象機組（含進(jìn)退裝置）、冷卻保護系統、終端控制箱等設備組成。主要特點(diǎn)有：
　　具有寬火焰亮度觀(guān)察性能：可清晰觀(guān)察從點(diǎn)火到正常燃燒的整個(gè)過(guò)程。
　　采用壓縮空氣強迫冷卻措施保護針孔鏡頭及攝象機在2000℃的高溫下系統仍能正常工作。

　　氣動(dòng)進(jìn)退裝置：采用自動(dòng)進(jìn)退裝置，體積小、重量輕、可靠性高。

　　具有進(jìn)膛前氣壓正常判斷、工作時(shí)欠壓保護、退膛后系統自動(dòng)切斷氣源的功能。這樣設計的最大優(yōu)點(diǎn)是既能保證設備安全，又能最大限度節約系統運行成本。

　　真彩色、高清晰度：圖象色彩鮮艷、逼真，清晰度高。

　　具有故障報警和自動(dòng)保護功能。

　　由于火炬攝象機的距離火焰比較遠，溫度不高，所以不用內窺視高溫攝象機，而采用超夜視型彩色低照度攝象機并配備十倍自動(dòng)光圈鏡頭、全方位室外云臺，既保證了攝象機的夜視功能，又達到了對火炬的觀(guān)測效果。

　　1.2.2 傳輸系統
　　在本電視監視系統中，三套內窺視高溫攝象機視頻傳輸距離較近，采用視頻電纜進(jìn)行傳輸，而火炬監視攝象機距控制室1500多米，故采用光纜傳輸。視頻電纜根據線(xiàn)芯粗細的不同，可分為75-3、75-5、75-7三種型號，根據使用經(jīng)驗：75-3型視頻電纜用于100米內；75-5型視頻電纜用于200米內；75-7型視頻電纜用于300米內。這樣使用可以保證圖形質(zhì)量滿(mǎn)足電視信號的國標GB7401中的圖象質(zhì)量的最高標準。裝置現場(chǎng)由于存在干擾，所以視頻電纜的屏蔽網(wǎng)也很重要，屏蔽網(wǎng)根據疏密不同分為：32B、64B、96B、112B四種，屏蔽網(wǎng)的數值越高，屏蔽效果越好，圖象相對傳輸距離就較遠，考慮到價(jià)格因素，選用64B的視頻電纜既能滿(mǎn)足條件，又節省投資。

　　目前單模光纖成纜技術(shù)已經(jīng)非常成熟，且單模光纜的價(jià)格比多模光纜的價(jià)格要低，只是單模光端機比多模光端機價(jià)位高些，綜合考慮整個(gè)系統的建設成本及功能，我們選用了普鎧單模光纜。光端機選用美國的GLORY光收發(fā)機。GLORY光端機是完全針對各種大型遠距離視頻、音頻、數據傳輸系統而設計的。在視頻、微波負載及波分復用技術(shù)方面，始終走在世界前列，在圖象傳輸方面領(lǐng)導著(zhù)世界潮流。GLORY光端機在結構上全部采用模塊式結構，加上其強大的復用技術(shù)，為今后擴充、維護系統提供了便利的條件，在不改變光纖的情況下只需增加模塊就可以不斷擴展傳輸容量，以適應不斷增長(cháng)的傳輸要求。

　　1.2.3 控制子系統
　　內窺視高溫攝象機主要由高溫攝象機主控制器完成控制功能，可以遙控攝象機的進(jìn)退、鏡頭的光圈大小，并提供欠壓/超壓聲光報警及進(jìn)/退到位指示?；鹁姹O視攝象機的控制則由矩陣控制器完成，矩陣控制器同時(shí)完成所有視頻信號在電視機上的顯示切換功能。

　　1.2.4 圖象顯示子系統
　　圖象顯示子系統主要有29英寸彩色純平監視器和四畫(huà)面分割器組成，四畫(huà)面分割器主要完成四畫(huà)面在同一臺監視器上顯示4路圖象的功能。

　　2 火焰控制系統
　　2.1 工作原理
　　在火焰控制中可以通過(guò)測量燃料流量或通過(guò)溫度測量等來(lái)間接了解火焰的燃燒狀況，從而控制火焰強弱，但也可以直接測量火焰來(lái)進(jìn)行控制。

　　在燃燒過(guò)程中，可燃物質(zhì)都會(huì )發(fā)出不同頻率或不同波長(cháng)的可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)。瓦斯及重油燃燒過(guò)程中火焰發(fā)出紫外線(xiàn)含量占主要部分，其次是可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)。煤或煤粉在燃燒過(guò)程中，火焰發(fā)出的紅外線(xiàn)占主要部分?；鹧嫦绾?，紫外線(xiàn)立刻消失，但爐膛內仍有大量的紅外線(xiàn)及可見(jiàn)光。我們常通過(guò)測量紫外線(xiàn)、或同時(shí)測量紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)來(lái)檢測火焰的有無(wú)或強弱。

　　2.2 火炬火焰的控制
　　火炬燃燒的火焰發(fā)射出從紅外到紫外各種波長(cháng)的光線(xiàn)，其中包含紫外線(xiàn)探測器所敏感的波長(cháng)為185――260nm的遠紫外線(xiàn)。該波段的紫外線(xiàn)經(jīng)聚焦鏡匯聚后，照射到探頭內的紫外線(xiàn)傳感器上，使之轉換為頻率隨火焰強度變化的電脈沖信號，因該傳感器對波長(cháng)為185――260nm以外的其它光線(xiàn)均不敏感，而只有火焰和火花等明火才能發(fā)射出該波長(cháng)的光線(xiàn)，故該探頭對太陽(yáng)光、各種燈光及高溫輻射光線(xiàn)均不敏感。從而避免了各種雜散光線(xiàn)的干擾。

　　火炬的作用是緊急情況下放空燃氣，不需要控制火焰的大小，因而火炬火焰控制主要是保證點(diǎn)火的成功，及意外情況下火炬熄火后保證能夠立刻檢測到熄滅信號，使控制系統重新打火，避免出現安全事故。
　　

　　為確保安全，火炬自動(dòng)點(diǎn)火系統一般配備二至三支點(diǎn)火器，當全部完好時(shí)能準確無(wú)誤的點(diǎn)燃火炬。而火炬火焰探測器是點(diǎn)火系統實(shí)現全自動(dòng)必不可少的設備。圖2是火炬點(diǎn)火控制系統的示意圖，下面根據此圖簡(jiǎn)要說(shuō)明火炬自動(dòng)點(diǎn)火控制系統。

　　當燃氣排放時(shí)，火炬總管內的流量信號升高到給定值時(shí)，系統認為有可燃氣向火炬排放，控制室內的DCS系統經(jīng)過(guò)邏輯運算，輸出信號控制高壓發(fā)生器和調理器輸出高壓電，使高空點(diǎn)火器內的點(diǎn)火器產(chǎn)生電弧，并打開(kāi)高壓燃氣電磁閥向高空點(diǎn)火器內噴入燃氣，燃氣與空氣混合被點(diǎn)燃，自高空點(diǎn)火器頂部噴出火焰，引燃火炬頂部噴出的排放燃氣。

　　火炬點(diǎn)燃后，由火炬火焰探測器測得火焰信號，反饋給DCS控制系統，控制系統輸出信號，停止向高空點(diǎn)火器供給高壓電和燃氣，點(diǎn)火過(guò)程完成，系統處于監控狀態(tài)。

　　因某種原因火炬中途熄滅，而此時(shí)排放燃氣仍存在，如不及時(shí)發(fā)現處理，輕則造成污染，重則發(fā)生空中爆炸的重大事故。此時(shí)，火焰探測器發(fā)揮應有的作用，把檢測到的火焰熄滅的信號傳入控制室中的DCS系統，經(jīng)過(guò)邏輯控制自動(dòng)重新點(diǎn)火，保證火炬點(diǎn)燃。

　　為保證火炬火焰燃燒充分，不產(chǎn)生黑煙該系統還有火炬的排放燃氣量與消煙蒸汽量的比值調節及其它控制回路的相關(guān)調節。

　　2.3 制氫轉化爐火焰控制
　　轉化爐是制氫裝置的主要設備。在轉化爐爐管中，原料氣和過(guò)熱蒸汽在高溫時(shí)發(fā)生烴類(lèi)的水蒸氣轉化反應，轉化爐出口轉化氣由H2O、H2、CO、CO2及殘余甲烷組成，出來(lái)的轉化氣溫度高達820℃。

　　溫度的控制對于轉化爐很重要，溫度過(guò)高過(guò)低都會(huì )影響裝置運行，如果轉化爐滅火那么裝置必須緊急停工。
　　

　　制氫轉化爐部分設計有諸如瓦斯壓力、爐膛溫度等的常規控制，這里要特別說(shuō)明和爐膛火焰有關(guān)的連鎖部分。圖3是制氫轉化爐部分的連鎖原理圖。當轉化爐滅火時(shí)，燃燒噪音消失、爐膛負壓增高，爐膛變暗，看不見(jiàn)火焰，同時(shí)爐膛溫度快速下降，轉化出口溫度下降。安裝在現場(chǎng)的儀表系統，會(huì )檢測到轉化爐膛壓力過(guò)高或燃料氣壓力過(guò)低，這些信號傳入控制室后經(jīng)過(guò)邏輯控制，輸出一系列信號，自動(dòng)執行相關(guān)動(dòng)作，進(jìn)行裝置停工。

　　裝置還設計有其它連鎖控制，這里就不敘述了。

　　3. 結束語(yǔ)
　　綜上所述，煉油行業(yè)中的火炬和加熱爐中的控制并不復雜，但由于煉油裝置中的介質(zhì)多數是易燃易爆的，而且裝置中也有可能泄露可燃氣，所以火焰的檢測控制很重要。