淺談加熱爐控制系統(tǒng)的設(shè)計

張艷博，劉環(huán)中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院

淺談加熱爐控制系統(tǒng)的設(shè)計

張艷博，劉環(huán)
中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院

文章簡述了加熱爐控制系統(tǒng)的設(shè)計理念具體過程，總結(jié)設(shè)計中的注意事項和常見問題。

加熱爐；控制系統(tǒng)；設(shè)計

前言

加熱爐在化工企業(yè)的生產(chǎn)中的換熱設(shè)備系統(tǒng)里的主要部分?；剂显跔t膛內(nèi)燃燒釋放出的能量，熱輻射方式將能量傳遞需要加熱的原料介質(zhì)，加熱爐操控系統(tǒng)的主要過程就是確保原料介質(zhì)可以讓溫度達到并保持在工程標(biāo)準(zhǔn)范圍，但是因為反應(yīng)過程有偶聯(lián)和滯后現(xiàn)象，導(dǎo)致操控過程比較復(fù)雜。進入新世紀(jì)，能源的節(jié)約和回收工藝，包括合理利用工藝等愈發(fā)受到社會關(guān)注。在化工生產(chǎn)中，加熱爐是冶煉，石化工業(yè)等生產(chǎn)單位的常用熱工系統(tǒng)，能耗較大。所以，在設(shè)計和制造加熱爐操控系統(tǒng)的時候，要在滿足工藝環(huán)境的條件下，充分重視節(jié)這個重要質(zhì)量指標(biāo)。在保證加熱爐的熱效率提高的同時，經(jīng)濟效益實現(xiàn)最大化。此外，為了更好的實現(xiàn)生態(tài)效益，在設(shè)計加熱爐系統(tǒng)的初期，就要確保燃料充分的燃燒，同時使燃燒產(chǎn)生的有害氣體減少，達到減排效果。

1 加熱爐節(jié)能設(shè)計

1.1 針對排煙溫度的節(jié)能設(shè)計

改良煙氣熱量回收體系，可以有效的降低排煙的損失。提高吹灰換熱效應(yīng)。設(shè)計中要使用性能先進的吹灰設(shè)備，根據(jù)具體情況對加熱爐吹風(fēng)保證受熱部分的清潔，可以避免局部過熱與管中心積灰結(jié)焦現(xiàn)象，同時提高傳熱面積?？梢允褂帽∑す芎腿^管設(shè)計，同時選用新型的高效熱管。從操作層面合理調(diào)整加熱爐爐膛壓力。防止空氣進入對流層，可以讓未燃燒的原料在對流層實現(xiàn)充分燃燒，避免排煙溫度過高。通常加熱爐合理負壓不高于100 Pa，如果負壓過大。會出現(xiàn)排煙熱損失增大的情況。排煙溫度的下降同時可以避免酸露點的腐蝕效應(yīng)。降低排煙溫度可以降低排煙的熱損失，但是這個過程受到煙氣溫度，尤其是空氣預(yù)熱器冷設(shè)備性的制約。煙氣的溫度與燃料中的硫元素，空氣含量，煙氣中的水蒸氣含量等因素有關(guān)系。為避免溫度變化對加熱管部分和空預(yù)部分的腐蝕，排煙溫度通常要比煙氣溫度高40攝氏度。

1.2 增加加熱爐的氣密性，控制空氣系數(shù)

降低加熱爐中的空氣系數(shù)主要有以下幾個方面，在保證燃燒充分的前提下，最大限度的降低進入空氣的量，降低空氣含量，避免爐體泄露。由于排煙末端處的氧含量與輻射部分的出口氧含量不同，加熱爐應(yīng)該重點調(diào)控和改良對流區(qū)域和空氣預(yù)熱器的泄露情況，發(fā)現(xiàn)破損和腐蝕部位要及時維修。同時重點修復(fù)觀察孔處的保溫性能，及時更換和填充對流部分的軟保溫系統(tǒng)，避免引風(fēng)機和空預(yù)器在對流區(qū)域的彈性銜接處的縫隙，同時減少泄露。及時調(diào)節(jié)排煙口的擋板。嚴密控制爐頂?shù)呢搲海瑴p少爐體泄露，降低空氣過剩系數(shù)。

2 設(shè)計中的模塊化與施工問題

加熱爐設(shè)計的模塊化趨勢是運輸與施工的基礎(chǔ)，模塊化設(shè)計的概念首先要注重最大限度的地完成加熱爐制造運輸?shù)绞┕さ目刹僮餍耘c投資性價比的最大化。設(shè)計階段必須依據(jù)加熱爐的性能要求。其中包括主要設(shè)備的材料，工藝制造的可操作性。運輸施工吊裝能力，項目周期與資金周轉(zhuǎn)等問題，設(shè)計出出科學(xué)的模塊式設(shè)計計劃，并對模塊化的制造與運輸施工計劃的可操作性要有充分的依據(jù)，模塊化的設(shè)計更多的受到制造施工環(huán)境的限制，主要是需要把傳統(tǒng)的設(shè)計計劃中陳述的立柱橫梁等部分實施必要的合并，為了保證合并后鋼結(jié)構(gòu)的整體強度不會發(fā)生降低，設(shè)計階段需要完成必要的鋼結(jié)構(gòu)強度預(yù)算和穩(wěn)定性設(shè)計，銜接部分使用心材料等。

3 燃料量與系統(tǒng)設(shè)計關(guān)系

空氣量的雙封閉比例控制系統(tǒng)運用到燃燒控制系統(tǒng)的主要目的是實現(xiàn)燃料的充分燃燒，最大限度的釋放能量。在加熱爐燃燒過程正常平穩(wěn)的前提下，釋放的廢氣最大限度的降低。同時，為避免空氣過多帶走大量的熱量，空氣剩余量要嚴格控制，所以，設(shè)計方案運用燃料量與空氣量的比值控制系統(tǒng)。為避免燃料量與空氣流量出現(xiàn)大波動。要分別針對燃料量和空氣量設(shè)計出閉環(huán)控制體系，讓流量實現(xiàn)功即時給定，加入工藝介質(zhì)的溫度串級控制體系就是為了使加熱爐的可以有效的控制。保證工藝介質(zhì)終端溫度實現(xiàn)并穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)。所以要針對該溫度進行操控。通過分析與控制工藝介質(zhì)的終端溫度的因素可以概括成工藝介質(zhì)進料控制，燃料過程控制，燃料壓力負荷，燃料組分與空氣量比例，進爐空氣溫度等部分。在這些因素中，對工藝介質(zhì)終端溫度影響較大的因素是燃燒環(huán)境，所以，工藝介質(zhì)終端溫度操控系統(tǒng)使用溫度-燃料量空氣量串聯(lián)控制體系，同時工藝介質(zhì)終端溫度為主導(dǎo)的控變量。燃料量空氣量是被控變量和操縱因素。

4 結(jié)束語

通過控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計可以實現(xiàn)，加熱爐控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)快速應(yīng)變能力，有很好的抗干擾性能，可以充分的滿足加熱爐工藝條件，具有較強的可操作性，加熱爐控制的系統(tǒng)設(shè)計過程中，能夠確保燃料的充分反應(yīng)，實現(xiàn)降低污染物排放的效果，熱爐控制系統(tǒng)在煙氣含氧量等設(shè)定的控制過程中，可以充分考慮節(jié)能的因素，優(yōu)化工藝設(shè)計也設(shè)備改良和加強工藝節(jié)能管理是目前加熱爐節(jié)能的主要發(fā)展趨勢。不斷的提升加熱爐熱效率，燃料消耗和生產(chǎn)成本可以逐漸下降，在操控過程中對燃料消耗實施累計可以發(fā)現(xiàn)，加熱爐控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)燃料量的降低。由此可見，加熱爐控制系統(tǒng)可以很好的地平穩(wěn)運行，很好地滿足各方面要求。

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