加熱爐自動(dòng)控制

automatic control of reheating furnace

?? 對(duì)加熱爐的出口溫度、燃燒過(guò)程、聯(lián)鎖保護(hù)等進(jìn)行的自動(dòng)控制。早期加熱爐的自動(dòng)控制僅限控制出口溫度，方法是調(diào)節(jié)燃料進(jìn)口的流量。現(xiàn)代化大型加熱爐自動(dòng)控制的目標(biāo)是進(jìn)一步提高加熱爐燃燒效率，減少熱量損失。為了保證安全生產(chǎn)，在生產(chǎn)線中增加了安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。

?? 出口溫度控制??影響加熱爐出口溫度的干擾因素很多，爐子的動(dòng)態(tài)響應(yīng)一般都比較遲緩，因此加熱爐溫度控制系統(tǒng)多選擇串級(jí)和前饋控制方案。根據(jù)干擾施加點(diǎn)位置的不同，可組成多參數(shù)的串級(jí)控制。使用氣體燃料時(shí)，可以采用浮動(dòng)閥代替串級(jí)控制中的副調(diào)節(jié)器，還可以預(yù)先克服燃料氣的壓力波動(dòng)對(duì)出口溫度的影響。這種方案比較簡(jiǎn)單，在煉油廠中應(yīng)用廣泛。

?? 燃燒過(guò)程控制??這種控制的主要目的是在工藝允許的條件下盡量降低過(guò)剩空氣量，保證加熱爐高效率燃燒。簡(jiǎn)單的控制方案是通過(guò)測(cè)量煙道氣中的含氧量，組成含氧量控制系統(tǒng),或設(shè)計(jì)燃料量和空氣量比值調(diào)節(jié)系統(tǒng),再利用含氧量信號(hào)修正比值系數(shù)。含氧量控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵在于檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分。現(xiàn)代工業(yè)中都趨向于用氧化鋯測(cè)氧技術(shù)檢測(cè)煙道氣中的含氧量。應(yīng)用時(shí)需要注意測(cè)量點(diǎn)的選擇、參比氣體流量和鋯管溫度控制等問(wèn)題。加熱爐燃燒控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性往往都較差，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一般通過(guò)引入阻尼滯后或增加非線性環(huán)節(jié)來(lái)改善控制品質(zhì)。

?? 聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)??在加熱爐燃燒過(guò)程中，若工藝介質(zhì)流量過(guò)低或中斷燒嘴火焰熄滅和燃料管道壓力過(guò)低,都會(huì)導(dǎo)致回火事故，而當(dāng)燃料管道壓力過(guò)高時(shí)又會(huì)造成脫火事故。為了防止事故，設(shè)計(jì)了聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)防止回火和溫度壓力選擇性控制系統(tǒng)防止脫火。

?? 聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)由壓力調(diào)節(jié)器、溫度調(diào)節(jié)器、流量變送器、火焰檢測(cè)器、低選器等部分組成。當(dāng)燃料管道壓力高于規(guī)定的極限時(shí)，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)低選器取代正常工作的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，此時(shí)出料溫度無(wú)控制，自行浮動(dòng)。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運(yùn)行保證燃料管道壓力不超過(guò)規(guī)定上限。當(dāng)管道壓力恢復(fù)正常時(shí)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)低選器投入正常運(yùn)行，出料溫度重新受到控制。當(dāng)進(jìn)料流量和燃料流量低于允許下限或火焰熄滅時(shí)，便會(huì)發(fā)出雙位信號(hào)，控制電磁閥切斷燃料氣供給量以防回火。

?? 發(fā)展趨勢(shì)??隨著節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展，加熱爐節(jié)能控制系統(tǒng)正日趨完善。以燃燒過(guò)程數(shù)學(xué)模型為依據(jù)建立的最佳燃燒過(guò)程計(jì)算機(jī)控制方案已進(jìn)入實(shí)用階段。例如，按燃燒過(guò)程穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型組成的微機(jī)控制系統(tǒng)已開(kāi)始在煉油廠成功使用。有時(shí)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)約束控制，使加熱爐經(jīng)常維持在約束條件邊界附近工作，以保證最佳燃燒。隨著建立燃燒模型工作的進(jìn)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，加熱爐燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的完善。

?? 參考書(shū)目??

俞金壽著：《傳熱設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，1981。