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炼厂加热炉的优化控制焊线机

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2022年11月10日

炼厂加热炉的优化控制

炼厂加热炉的优化控制 2011: 摘要:为了节约能源提高加热炉的热效率而提出的加热炉的优化方案,该方案是基于DCS控制系统的一个优化控制。关键词:DCS APM APM/CL 烟气氧含量无标题文档

炼油厂如今的加热炉的控制方案大多是:燃料压力与炉出口温度串级;炉膛负压控制烟道档板的单回路调节。这种控制虽然对加热炉的热效率有所提高,但还不能使原有的测量设备得到充分的开发,并使热效率得到更好的提高。  为提高热效率问题,不仅要工艺改造,如使加热炉充分密闭,热量损失减小;燃料控制操作及时等,而且还要设计一个切实可行的自控方案,使加热炉能一直维持在高效率的情况下运行。为此自控方案应满足以下几项要求:

1、对烟气氧含量和排烟温度的测量,利用数学模型,通过DCS系统计算出加热炉的热效率,并CRT数字显示,操作员能直观读数。

2、氧含量测量元件-氧化锆,要采用进口设备,便于控制,干扰小。

3、对加热炉要求能够控制,为了平稳控制须加限幅。

4、由于影响加热炉的热效率参数较多,应逐个找出,加以控制。其中供风量;炉膛负压;炉膛温度等。

对于加热炉来说,燃烧燃料所放出的热量,一部分被加热的原料吸收,另一部分被烟道烟气带走、炉体散热、以及不完全燃烧燃料等损失。为提高热效率,必须对损失的能量加以改善。

加热炉热效率与加热炉的过剩空气系数α(即实际空气量与理论空气量之比)、供风量、氧含量、一氧化碳含量有直接关系。当过剩空气系数α=1.0,氧含量正好,燃料充分燃烧;α〈1.0氧含量降低,燃料不能充分燃烧,co含量增加,热效率降低,并有爆炸危险;α〉1.0氧含量增加,燃料充分燃烧,但大量空气把热量带走,热效率降低。根据控制理论,α=1.02~1.10范围内是低过剩空气区,即最佳燃烧区,此时加热炉热效率最高。过剩空气系数控制该范围内,不仅实现低氧燃烧,提高热效率,降低能耗,而且能减少环境污染。

一、加热炉控制方案及数学模型

加热炉的重要参数有:1、烟气氧含量是重要参数,可间接反映燃烧的热效率;2、烟气一氧化碳含量,当加热炉在最高效率时,一氧化碳可忽略不计;3、炉膛负压;4、烟道温度,该温度要尽量低,减少能量损失,但不能低与180℃,以免设备腐蚀;5、炉管表面温度、进料流量、燃料压)力、炉出口温度等。

根据加热炉热效率工艺特点,采用下列数学模型:

η=122.64-16.2α-0.0588Υ

α=1.019+1.987O +67.23(O )

其中Υ-排烟温度(℃)

O -烟气中 O百分比( % )

为实现低氧燃烧,过剩空气系数α必须控制在α =1.02~1.10之间。

根据以上两方程式,整理出下列方程式:

η=106.13 -32.19O-1089.13(O)-0.0588Υ

即热效率η与 O含量(%)、排烟温度(℃)二元二次方程,其中氧含量由氧化锆测量Υ由热偶测量。

为了满足加热炉热效率,最好的约束条件是:

a<O <b;T>d;P>=e

其中a、b、d、e为常数,根据工艺的操作情况确定。当 O>b 时,氧含量过大,烟气量大,热量损失大;当 O<a时,氧含量偏小,燃料燃烧不充分,燃料损失大。烟气温度 T必须大于露点温度,否则空气中水蒸气腐蚀设备。炉膛负压 P>=e,通过烟道档板调节负压,控制氧含量。

以上的控制方案采用约束控制,该控制方案由DCS系统中APM 利用APM/CL(APM控制语言)进行编程来实现。如果该约束控制方案中任何一个参数超过规定值,那么利用DCS系统对其被控的输出信号加以校正。校正初定值为原来的输出信号的5%,直到约束条件满足为止。通过这个约束控制来提高加热炉的热效率。

DCS系统对于控制参数来说是最理想,它精度高、直观、可靠性高、利于维护等。

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