《传热单元操作机械化、自动化设计导则》

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71.020G04团体标准T/CCSAS OXX—202X传热单元操作机械化、自动化设计导则Design guidelinefor mechanizationand automationof heat transfer unit operation（征求意见稿）发布实施202X-XX-XX202X-XX-XX化学品安全协会发布传热单元操作机械化、自动化设计导则1范围本文件规定了传热单元操作在实现机械化、自动化操作方面的技术要求本文件适用于石化、化工行业中间歇、连续传热单元操作及该操作过程中使用的间壁式、混合式和蓄热式三种类型传热设备的机械化、自动化改造与设计2范性引用文件本文件没有规范性引用文件3术语和定义

3.1传热单元操作heattransferunitoperation以热传导、热对流、热辐射二种方式将热从高温区域向低温区域进行转移的操作过程，它是物质间能量交换的一种形式，热传递的动力来源为温度差4一般要求

4.1用于检测传热单元操作过程控制参数（如流量、温度、压力等）的仪表以及现场执行机构（如调节阀、开关阀等）应具备信号远传功能，控制系统应根据检测仪表信号设置相应的参数报警值或联锁值；各种检测仪表宜与现场相对应的执行机构构成自动控制网路或联锁控制同路；对滞后效应较大的自动调节控制回路，宜在调节控制模型PID（比例、积分、微分）参数基础之上增加前馈参数

4.2传热单元操作中使用的动力设备（如离心泵等）应实现远程停止功能，宜实现远程启动功能，且能够根据工艺的需求利用变频控制器调节动力设备的输出能力5传热单元机械化、自动化操作要求

5.1间歇操作

5.

1.1进料

5.

1.

1.1间壁式、混合式换热器进料应至少满足以下要求a）采用动力输送设备（如离心泵等）向换热器分别进行介质进料和热媒（或冷媒）进料时，换热器中的介质和热媒（或冷媒）应分别设置温度检测仪表，介质进料管线和热媒（或冷媒）进料管线应分别设置开关阀，控制系统应能够人工给定输出信号远程遥控启闭介质和热媒（或冷媒）进料开关阀；b）采用压差（如系统压差）方式向换热器进行介质进料时，换热器中的介质和热媒（或冷媒）应分别设置温度检测仪表，介质进料管线和热媒（或冷媒）进料管线应分别设置开关阀，控制系统应能够人工给定输出信号远程遥控启闭介质和热媒（或冷媒）进料开关阀；c）采用再沸器等设备进行介质与热媒（或冷媒）换热时，再沸器中应设置介质温度检测仪表及液位检测仪表，热媒（或冷媒）进料管线应设置流量检测仪表、开关阀介质温度检测仪表、介质T/CCSAS OXX—202X液位检测仪表与热媒（或冷媒）进料流量检测仪表及热媒（或冷媒）进料开关阀构成联锁控制回路

5.

1.

1.2蓄热式换热器进料应至少满足以下要求a）采用动力输送设备对蓄热式换热器分别进行介质进料和热媒（或冷媒）进料时，蓄热式换热器中的介质应设置温度检测仪表，介质进料管线应设置流量检测仪表和开关阀；蓄热式换热器中的热媒（或冷媒）应设置温度检测仪表，热媒（或冷媒）进料管线应设置流量检测仪表、开关阀热媒（或冷媒）进料管线流量检测仪表按照程序输出累计流量信号，该累计流量与热媒（或冷媒）进料开关阀及热媒（或冷媒）动力输送设备构成联锁控制回路；蓄热式换热器中介质温度检测仪表、介质进料流量检测仪表与介质开关阀、介质动力输送设备构成联锁控制回路b）采用其他方式对蓄热式换热器进行介质和热媒（或冷媒）进料时，蓄热式换热器中的介质和热媒（或冷媒）应分别设置温度检测仪表，蓄热式换热器中填料应设置温度检测仪表，介质进料管线和热媒（或冷媒）进料管线应分别设置开关阀蓄热式换热器中填料的温度检测仪表与热媒（或冷媒）进料管线开关阀构成联锁控制回路；蓄热式换热器中介质温度检测仪表与介质进料管线开关阀构成联锁控制回路

5.

1.2出料采用压差方式由换热器分别进行介质出料和热媒（或冷媒）出料时，换热器中介质和热媒（或冷媒）应分别设置温度检测仪表及出料开关阀控制系统应能够人工给定输出信号远程遥控启闭介质利热媒（或冷媒）出料开关阀

5.

1.

2.2采用再沸器等设备进行介质和热媒（或冷媒）换热时，再沸器中介质和热媒（或冷媒）应分别设置温度检测仪表和出料开关阀，再沸器中的热媒（或冷媒）还应设置紧急泄放阀，控制系统应能够人工给定输出信号远程遥控启闭介质和热媒（或冷媒）出料开关阀及热媒（或冷媒）紧急泄放阀

5.2连续操作

5.

2.1进料间壁式、混合式换热器进料应至少满足以下要求a）采用动力输送设备向换热器进行介质进料和热媒（或冷媒）进料时，换热器中的介质应设置温度检测仪表，热媒（或冷媒）进料管线宜设置流量检测仪表，热媒（或冷媒）进料管线应设置调节阀热媒（或冷媒）进料流量检测仪表与热媒（或冷媒）进料调节阀构成单回路自动调节控制回路；旦介质温度检测仪表与热媒（或冷媒）进料流量检测仪表及热媒（或冷媒）进料调节阀构成用级自动调节控制回路；若热媒（或冷媒）进料管线未设置流量检测仪表，则介质温度检测仪表与热媒（或冷媒）进料调节阀构成单回路自动调节控制回路；b）采用再沸器等设备进行介质与热媒（或冷媒）换热时，再沸器中应设置介质温度检测仪表及液位检测仪表，热媒（或冷媒）进料管线应设置流量检测仪表、调节阀热媒（或冷媒）进料流量检测仪表与热媒（或冷媒）进料调节阀构成单回路自动调节控制回路；且介质温度检测仪表、介质液位检测仪表与热媒（或冷媒）进料流量检测仪表及热媒（或冷媒）进料调节阀构成分程串级自动调节控制回路蓄热式换热器进料应至少满足以下要求a）采用动力输送设备对蓄热式换热器进行介质和热媒（或冷媒）进料时，蓄热式换热器中的介质应设置温度检测仪表，介质进料管线应设置.流量检测仪表、调节阀；蓄热式换热器中填料应设置温度检测仪表；热媒（或冷媒）进料管线宜设置流量检测仪表，热媒（或冷媒）进料管线应设置调节阀热媒（或冷媒）进料流量检测仪表与热媒（或冷媒）进料调节阀构成单回路自动调节控制回路，且介质温度检测仪表与热媒（或冷媒）进料流量检测仪表及热媒（或冷媒）进料调节阀构成串级自动调节控制回路；若热媒（或冷媒）进料管线未设置流量检测仪表，则介质温度检测仪表与热媒（或冷媒）进料调节阀构成单回路自动调节控制回路；或者由介质进料流量检测仪表与介质进料调节阀直接构成单回路自动调节控制回路；或者由蓄热式换热器中填料温度检测仪表与介质进料调节阀直接构成单回路自动调节控制回路；b）采用动力输送设备对蓄热式换热器进行介质和热媒（或冷媒）进料时，蓄热式换热器中的介质应设置温度检测仪表，介质进料管线应设置流量检测仪表、调节阀；蓄热式换热器中的热媒（或冷媒）应设置温度检测仪表，热媒（或冷媒）进料管线应设置流量检测仪表和调节阀热媒（或冷媒）进料流量检测仪表与热媒（或冷媒）进料调节阀构成单回路自动调节控制同路；介质进料流量检测仪表与介质进料调节阀构成单回路自动调节控制回路；按照程序，由热媒（或冷媒）进料管线流量和温度两个检测仪表的检测值可计算出热媒（或冷媒）输出热流密度瞬时值，按照能量守恒原则，该热流输出密度瞬时值即为介质输入的热流密度瞬时值，该热流密度瞬时值及介质进料温度检测仪表与介质进料调节阀构成串级自动调节控制回路，通过调节介质进料流量达到吸热和放热的平衡

5.

2.2出料换热器中介质和热媒（或冷媒）出料管线应分别设置出料流量检测仪表、调节阀，介质出料流量检测仪表与介质出料调节阀构成自动调节控制回路；热媒（或冷媒）出料流量检测仪表与热媒（或冷媒）出料调节阀构成自动调节控制回路6其他操作要求针对特殊的工艺物料（如易燃、易爆、有毒、腐蚀性介质等），在传热单元操作过程中存在诸多安全风险，应在基础设计阶段开展危险和可操作性分析（HAZOP）,并采用预先危险分析（PHA）或事故树分析（ETA）等定性定量风险评价方法，对整个传热过程的危险性进行分析，根据分析结果设置相应的机械化及自动化操作方式传热单元操作过程（进料、出料）中如有人员现场操作，应采用机械化和自动化的手段来实现现场无人操作。