炼化加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112524969A(43)申请公布日2021.03.19(21)申请号202011548378.7(22)申请日2020.12.23(71)申请人北京凯德恒源科技发展有限公司地址100102北京市延庆区中关村延庆园风谷四路8号院27号楼1956(72)发明人高毅夫高劼(51)Int.Cl.F27D19/00(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图2页(54)发明名称炼化加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法(57)摘要本发明炼化加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法属于炼化加热炉控制技术，根据炼化加热炉运行工况特点及烟气管网的物理特性确立了炼化加热炉非对称系统理论，研发了炼化加热炉外部空气进入量计算数学模型和空气过剩系数计算数学模型，通过烟气分析检测的氩含量来计算炼化加热炉外部空气进入量，然后根据外部空气进入量设定值与计算值之差对引风机入口阀开度进行调节，使外部空气进入量始终控制在设定值范围内；根据烟气分析检测的氧含量和一氧化碳含量对空气流量和燃气流量进行调节，使空气过剩系数始终控制在设定值范围内；获得了提高炼化加热炉燃烧效率、减少NOx污染排放量、实现全自动控制的多重节能减排效果。CN112524969ACN112524969A权利要求书1/5页1.一种炼化加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法，其特征在于根据炼化加热炉运行工况特点及炼化加热炉烟气管网的物理特性，确立了炼化加热炉非对称系统理论，研发了炼化加热炉外部空气进入量计算数学模型和炼化加热炉空气过剩系数计算数学模型，研发了基于炼化加热炉非对称系统理论的炼化加热炉外部空气进入量及炼化加热炉空气过剩系数的动态控制方法，通过烟气分析检测的氩含量来计算炼化加热炉外部空气进入量，然后根据炼化加热炉外部空气进入量设定值与炼化加热炉外部空气进入量计算值之差，对引风机入口阀开度进行调节，构成了炼化加热炉外部空气进入量闭环动态调节系统，使炼化加热炉外部空气进入量始终控制在设定值范围内；根据烟气分析检测的氧含量和一氧化碳含量对空气流量和燃气流量进行调节，来控制炼化加热炉空气过剩系数，构成了炼化加热炉空气过剩系数闭环动态调节系统，使炼化加热炉空气过剩系数始终控制在设定值范围内；式(1)为炼化加热炉外部空气进入量计算数学模型；式中：3Qf：空气鼓风机的空气流量，m/s；Arb：空气中基准氩摩尔分数，mol％；3Qw：烟气流量，m/s；Arw：烟气中氩摩尔分数，mol％；3Qair：炼化加热炉外部进入的空气量，m/s。式(2)为炼化加热炉外部空气进入量中的氧量计算数学模型；式中：3Qf：空气鼓风机的空气流量，m/s；Arb：空气中基准氩摩尔分数，mol％；3Qw：烟气流量，m/s；Arw：烟气中氩摩尔分数，mol％；O2e：炼化加热炉外部进入的氧量，mol。空气过剩系数中的氧含量实际值由式(3)空气过剩系数中的氧含量计算数学模型进行计算；式中：O2a：空气过剩系数中的氧含量实际值，％；3Qw：烟道烟气流量，m/s；O21：烟道烟气中氧摩尔分数，mol％；O2e：炼化加热炉外部空气进入量中的氧量，mol；k：占比系数，0～1；空气过剩系数实际值由式(5)空气过剩系数计算数学模型进行计算：2CN112524969A权利要求书2/5页式中：3Qw：烟道烟气流量，m/s；O21：烟道烟气中氧摩尔分数，mol％；O2e：炼化加热炉外部空气进入量中的氧量，mol；k：占比系数，0～1；α：空气过剩系数，＞0。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法的技术方案是通过图1实现的，图1中炼化加热炉控制系统HMI操作站(1)是炼化加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制系统的人机交互界面；外部空气进入量设定值(2)与炼化加热炉控制系统HMI操作站(1)和引风机入口阀开度调节(3)相连接，该设定值由人机交互界面输入；引风机入口阀开度调节(3)与外部空气进入量设定值(2)、炼化加热炉外部空气进入量计算数学模型(4)及炼化加热炉现场工艺设备(25)相连接，由外部空气进入量设定值(2)与炼化加热炉外部空气进入量计算数学模型(4)的差值对引风机入口阀开度进行调节，控制流经该入口阀的烟气流量，抑制外部空气进入，使炼化加热炉外部空气进入量控制在设定值范围内；炼化加热炉外部空气进入量计算数学模型(4)与烟气中Ar含量检测(5)、烟气流量检测(6)、鼓风机风量实际值(7)、炼化加热炉空气过剩系数计算数学模型(9)和引风机入口阀开度调节(3)相连接，根据烟气中Ar含量检测、烟气流量检测和鼓风机风量实际值进行炼化加热炉外部空气进入量计算，计算结果送至引风机入口阀开度调节(3)和炼化加热炉空气过剩系数计算数学模型(9)；烟气中Ar含量检测(5