在炼油化工生产中常见的加热炉是管式加热炉。其形式可分为箱式、立式和圆筒炉三大类。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。当炉子温度过高时，会使物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。加热炉的平稳操作可以延长炉管使用寿命。因此，加热炉出口温度必须严加控制。

　　加热炉是传热设备的一种，同样具有热量传递过程，热量通过金属管壁传给工艺介质，因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。但加热炉属于火力加热设备，首先由燃料的燃烧产生炽热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将热量传给管壁，然后由管壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总热负荷的70％一80％，而在对流段获得的热量约占热负荷的20％一30％。因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获得对象特性是很困难的。  

　　加热炉的对象特性一般基于定性分析和实验测试获得的。从定性角度出发，可以看出其热过程为：炉膛炽热火焰辐射给炉管，经热传导、对流传热给工艺介质。所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。根据若干实验测试，并做了一些简化。炉膛容量大，停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大，反之亦然。

　　(一)  加热炉单回路控制系统

　　加热炉的最主要控制指标往往是工艺介质的出口温度，此温度为控制系统的被控变量，而操纵变量为燃料油或燃料气的流量。对于不少加热炉来说，温度控制指标要求相当严格，例如允许波动范围士(1—2)℃。影响出口温度的扰动因素有：工艺介质进料流量、温度、组分、燃料方面有燃料油(或气)的压力、成分(或热值)、燃料油的雾化情况，空气过量情况，喷嘴的阻力，烟囱抽力等。在这些扰动因素中有的是可控的，有的是不可控的。为了保证炉出口稳定，对扰动应采取必要的措施。

　　图9—32为某一燃油加热炉控制系统示意图，其主要控制系统是以炉出口温度为被控变量、燃料油流量为操纵变量组成的单回路控制系统。其他辅助控制系统有：

　　①进入加热炉工艺介质的流量控制系统，如图9—32FC控制系统；

　　②燃料油总压控制，总压控制一般调回油量，如图9—32PlC控制系统；

　　③采用燃料油时，还需加入雾化蒸汽(或空气)，为此设有雾化蒸汽压力控制系统，如图9—32P2C控制系统，以保证燃料油的良好雾化。

　　采用雾化蒸汽压力控制系统后，在燃油压力变化不大时的情况下可以满足雾化要求，目前炼油厂中大多数采用这种方案。假如燃料油变化较大时，单采用雾化蒸汽压力控制就不能保证燃料油得到良好的雾化，可以采用如下控制方案。

　　(1)根据燃料油阀后压力与雾化蒸汽压力之差来调节雾化蒸汽，即采用压差控制，女口图9—33所示。

　　采用燃料油阀后压力与雾化蒸汽压力比值控制，如图9—34所示。

　　采用上述两种方案时，只能保持近似的流量比，还应注意经常保持喷嘴、管道、节流件等通道的畅通，以免喷嘴堵塞及管道局部阻力发生变化，引起控制系统的误动作。此外，也可采用二者流量的比值控制，则能克服上述缺点，但所用仪表多且重油流量测量困难。

　　采用单回路控制系统往往很难满足工艺要求，因为加热炉需要将工艺介质(物料)从几十度升温到数百度，其热负荷很大。当燃料油(或气)的压力或热值(组分)有波动时，就会引起炉出口温度的显著变化，采用单回路控制时，当加热量改变后，由于传递滞后和测量滞后较大，控制作用不及时，而使炉出口温度波动较大，满足不了工艺生产要求。因此单回路控制系统仅适用于下列情况；   

　　①对炉出口温度要求不十分严格；

　　②外来扰动缓慢而较小，且不频繁；

　　③炉膛容量较小，即滞后不大。

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