石化行业中电加热器的设计及注意事项.pdf

石油化工设计
Petrochemical Desigr
2015,32(3)15~18
石化行业中电加热器的设计及注意事项
牛慧
中国石化工程建设有限公司,北京100101)
摘要:从理论入手,简单介绍了电加热器的组成结枘及控制流程,并通过分析3组已经投入生产运营
的电加热器故障报告,针对电加热器在长期运行过程中容易出现的局部熔化、着火、或在安装调试中配电
电缆无法接入电加热器端子箱等实际问题,提出相应的解决办法。以某石化厂重整装置电加热器的选择
过程为例,从电加热器的选型、供配电和系统控制方式等,阐述了整个电气设计过程中的选择要点和需要
注意的方面,最后强调了电加热器在安装施工时的注意事项。
关键词:电加热器焊接功率套件
1电加热器的组成
和控制柜进行
电加热器利用双向可控硅调节电压,通过改
1)电加热器控制柜的控制原理。
变加热管功率来实现温度调节。电加热器设备
在加热器正常运行的情况下,控制柜对工作
般包括:电加热器本体、控制柜及配套附件等
电压电流进行监测,把功率信号传送给控制中心。
电加热器本体
在运行中,控制柜对接地情况、加热温度、晶闸管
电加热器本体山电加热芯及压力容器组成。运行等情况进行监視,一旦发现异常及时切断电
其各结构部件可参见图1。其中电加热芯主要由加热器电源,保护设备不被损坏。同时,将故障信
电加热元件、连接法兰、电源接线盒及相应附件组号传递给控制中心,以执行下一步操作。
成
上述控制原理为电加热器的常规控制方式,
广泛运用于需要精确控制的各加热器场所。
2)电加热器控制柜的功率控制套件。
晶闸管功率套件通过对电压、电流、功率的精
确控制,实现了对电加热器输出功率的精密调节,
?接线盒
时电缆进料
使被加热介质的温度维持在工艺所需温度。其套
?内部温
件包括快速熔断器、晶闻管、连接导体、风机、散热
]加热器法兰
[A]不发热部分
门容器
器、控制模块、温度开关及外売等附件。
时金属管
G介质进口
结晶氧化镁
U?]加热元件
介质出口
]发热部分
!保温层
K]排污口
2案例分析
a)加热元件
2.1西北某化工厂连续重整装置
)电加热系统
设备简介:一号还原氢电加热器,加热介质为
图1电加热器本体基本结构示意
还原氢,设计功率380kW,额定电压:380V±
1.2电加热器控制柜
收稿日期:2015-03-12。
加热器的控制系统一般由仪表控制系统(含
作者简介:牛慧,女,2008年毕业于大连海事大学电
DCS)和控制柜组成,具体构成及控制原理见图2。
气专业,工学硕士,エ程师,一直从事石化项目设计エ
由图2可见,仪表控制系统主要表现为信号联锁
作。联系电话:010-84875166;E-mail: niuhui@sei
(如关断,启停)。控制功能的实现通常是在DCS
co, cn
16
石油化工设计
15年第3期(第32卷
10%,3P,频率50Hz。
质,由于含碳杂质的存在,致使碳在加热管上结
现场故障:管朿中间位置结焦严重,积碳结焦焦,结焦物使加热管束局部过热,成为损坏该设备
部位局部已高温熔化。
的主要原因。
故障原因分析:现场加热介质氢气的纯度
解决办法:用PSA装置将氢气浓度提高至
般只有90%,造成氢气组分中含有过多的烃类物95%以上.。
仪表控制系统
变电所
断路器
安地枚障保邦
加热器状态
+中--s220VAC
加热器启停控制
-D -JY-D I 220VAC
王H电乐电流写感
综合枚障输出
功率放送器
温度及合控制行aum
功率制器」
故障检测
电加热器控制按訊
收障报警
し负载断
仪表DCS
观场
图2电加热器控制系统的组成示意
2.2南方某化工厂S-zorb装置
解决办法:1)为避免加热元件过温,应在DCS
设备简介:还原气加热器,加热介质为含氢气和SIS上设定,检测到任何1个加热元件表面温度
体,设计功率225kW,额定电压:380V±10%,3P,超过700℃则跳闸断开加热器现场电源。为避免
频率50Hz。
加热器外壳超过设计温度,在加热器出口设定高
现场故障:加热器出口的弯头和阀门连接的温保护,如果出口温度高于设定值,则切断现场电
法兰处着火。该加热器为垂直安装,出口在底部。源进行保护。2)提高工人的操作水平和安全意
故障原因分析:1)现场加热器配有2个双支识,保证元件不被损坏
的K型热电偶,焊接到加热元件表面,进行加热器2.3北方某化工厂重整抽提装置
高温保护的连锁。根据系统要求,任何1个热电
设备简介:还原气加热器、加热介质为还原
偶监测温度达到高温保护连锁的温度都应跳开接氢,设计功率468kW;额定电压为380V±10%;
触器、切断现场电源,但实际上,DCS嗌测到这个频率为50Hz。
高温状况时加热器却未跳闸。由于DCS高温保护
现场故障:电缆根数多,截面大,导致电缆在
连锁未投用,加热元件达到了800℃的高温,外売接入电加热器接线腔后转弯半径不够,无法与接
受到加热元件的热辐射,温度超过了485℃的设线端子连接。
计温度。温度过高的外壳产生额外的膨胀,此膨
故障原因分析:该电加热器的电缆规格为9
胀产生额外的应力,施加到弯头和阀门之间的法根ZRA-YJV2-0.6/lkV(3x95+1×50m3)。
兰面,导致氧气泄滿而着火。2)加热元件在从外在电加热器电缆选型时,仅按常规考虑额定电流、
壳抽入抽出时,由于工人操作不当,导致其变形,电压降等因素,忽略了电加热器腔体对于电缆根
有可能贴在容器壁上,导致外壳过热从而引燃氢数及截面的限制。
气介质。
解决办法:1)将电压等级变为660V,这样可减