Устройство для автоматического управления тепловым режимом технологической печи
Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом одновременного сжигания газообразного и жидкого топлива в технологической печи, может быть использовано в нефтегазоперерабатывающей, нефтехимической и энергетической промышленности и позволяет снеизить расход топлива за счет уменьшения коэффициента избытка воздуха. Устройство содержит линии 11, 20 и 16 подвода газообразного топлива, воздуха и жидкого топлива соответственно датчик /Д/ 4 и регулятор /Р/ 5 температуры, блоки 6 и 9 умножения, селектор 8, Д 12 - 15 расхода, температуры, давления и удельного веса газообразного топлива соответственно, Д 17 - 19 расхода, температуры и удельного веса жидкого топлива соответственно, Д 21 - 23 расхода, давления и температуры воздуха соответственно, Р 24 расхода воздуха, вычислительный блок 26, сумматор 27, Р 28 и анализатор 29 концентрации кислорода в дымовых газах. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (IQ)SU(III
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4450521/23-26 (22) 25.04.88 (46) 15.01.90. Бюл. М 2 (71) Куйбышевское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) Н.П.Ушатинская, h.Ï.Ñàôîíîâà, А.П.Строков, Л.П.Журавлев, В.A.Gàâèí и 10.В.Орлов (53) 66.012-52(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
И 688515, кл. С 10 G 9/20, 1978.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1294815, кл ° С 10 G 9/20, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕИР!ОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ (51) 5 С 10 G 9/20 С 05 D 27/00
2 (57) Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом одновременного сжигания газообразного и жидкого топлива в технологической печи, может быть использовано в нефтегаэоперерабатывающей, нефтехимической и энергетической промышленности и позволяет снизить расход топлива за счет уменьшения коэффициента избытка воздуха.
Устройство содержит линии 11, 20 и !6 подвода газообразного топлива, воздуха и жидкого топлива соответственно, датчик (Д) 4 и регулятор (Р) 5 температуры, блоки 6 и 9 умножения, селектор 8, Д 12-15 расхода, температуры, давления и удельного веса газообразного топлива соответственно, Д 17-19
133 >(
I >((! ) i, >! Н! -t
> (»
<И (! т .! )т ис», >т . (.
;t, I >,i> -><
1, « . :
3;,, т
»г.:1<;(Н(..., i, . (НОСхо>I
;:,Р>,,!ту;>) i> ." в!и . I! p u
И. < Г.)1;>Н ,-т >1, -< б
i) .t i. I:> i: ! Р ((((-> 3.
1 >« .i >
> t! 9
» >::tl, if!<. расхода, температуры и удельного веса жидкого топлива соо гветс I <3c)f» (>, Д 21-23 расхода, давления и т мне.рлтуры воздуха соответственно, р
Изобретение относится к устро)!ст- 1О вам для автоматического упр,)вления процессом одновременного с)!)we«)I»I глзообразного и жидкого топлига в технологической печи и может быт» использовано в нефтегазоперерлг лг(113;!!<— щей, нефтехимической и энергет!«>Ров кой промышленности.
Цельн изобретения являе.с9 с( жение расхода топли»зл зл с (ет уменьшения коэффициента избыт>:л в, з ух!. 20 (1а чертеже приведена сх t;3;)c»3;»j,злции устройства.
Устройство содержит зн)а Р !) Н»(1, т(3;-нологическую печь 2, ли»(»(н (f;i:tн(.,л продукта, датчик 4 темпсрлт;.pht нро- 25 дукта на выходе печи, рагу:1»<тор темперлтуры, первый блок б умн ж(()ин, исполнительный механизм 7 иоллчи газообразного топ.ивл, c(-..-(. к. (>I) Я, ВторОи блОК 9 умнаже ни>т, lie ili i< i: i!". . l t. 3>) ный механизм 1Ñ подлчи жидл(( ва, лили)о 11 подачи гл « брл <но!.- .Оп)(»(ва, датчики 12-1) раск<,;)„ туры, давления и удельног » ...:,л .;— образнг>го топлива с »,P>.còt HHtc 16 подачи жидког > г, I ..!)I>3;1 „, t;) T<>IIки 17-19 расхода, тс ..(Рр.-: г ного веса жидкого топ lt .(3, т!«, . венно, линию 20 подач;! чики 21-23 расход,(, длн < <,1 г ратуры воздуха, регу:(я (о1) ВОЗдуХа, ИСПОЛНИтРЛ НЬ М <Х,); "; 2 ) ПОДаЧИ ВОЗДУХа В ПР(т,, блок 26, суммлтг р 27, рг Гу 1,!т;;> анллизатор 29 конц» гр: ц;и> к>l .! >г. в дымовых газах, линию .><) ".i>c>I,", ", мовых газов, клнллы 1 32:: 3 ния козффициенга среднего коэффициенгл и ствия печи и конце((тр. .1!1(и >,;:<. р:;!л в дымовых газах соответст» .Устройство работа" г сг е,, ",,f
Температура на pl lõ();.t 1 . < . и измеряется датчико)! 4 ij с г и;1)! и-руется на заданном ур-нн ° ;>ь(.:я(>— ром 5 путем воздействия ч .;> ". 11(» <ь:)! блок б умножения на испо.-!,>(t-, 9(,н(н! механизм 7 подачи газ н бр:.<1(!i раск:(;) >, Ió::л, fi! »чиг lитсльный блок 26, с у..:.,,! г: 1> ., Р 28 (! лнллизатор 29 кони, !<. : it< P, i t! 1 > < 1, . . I> f т li > У м 1; (>r)(P H ) t Я и з— tCIi>lt : »>».;1«(Р ((!1 l! I!!те-i»,IIOI мс— ха))I . <н),1 т I!Pit!, стьк . ткрьпог(,10 П(>. (i 1< >С 1 I>1(i );1 Ê ÐÛÒ>, 1 О I IPil ИЗ . IР НЕ НИ И ВЬ(Х т;; I f (> (, (I i . Il Л l,l >(. I < Л Я т(1Ра ) (> ".IИ ним !лl Ii< > ". ii>,;! íн(>1 (i, 1(и лп1)»!мер, по l(i!) i>1>1,1 i< i <,",»,,Н (i ) > т 1(>НI)! ОГО:3 Н lit Р !н Il ((,(;; il!!<" (! l;lit< li< лн(стью т к(ч.т. м»i fl -:!II . > .11>1! ."1 lеl:(t)itl;tå 7,>, i i;! Ч т i(<- И 1(i()tt(t Г (il !< 1! а .:i<«i. 1); ei(e.)< f ()pt. ;,< (< р;> 9 (р (в!!!> l Р гс> г л,; 1!i)i(. кс", орое мо>н< т (>юг.! <.> <1(> 1.»tt >>, !) 1 >i) i i i t > t i !< i!f! i и( I,)3 С> I О ! >МИН 1. I т!, Н 1 (С»)tя.,з 1< Х (!Ор„ Па К f 1 "l I it ((f (>! 1 »>Л:., Р 1 т i.в Т(>РЛ Н(,1 .. l 1> ° >1.1 ), t" .О><НО>l С! 1 Н. 1 г t;1>I! I! I,9.1(! ым, та к же Г >
1!. ;I:,!Iè ж >.!» >;)!.;! !9, ПРИ УМЕНт ГГЕ н " т )пл))на, > i ((!! < > ;1: f, и . г ) 1 >:< >, т л к t »> »;! 1(г р<1 у" ..:.р,,(уt.т;.! -! ВЫ.М(:! <»I I:: Tt!(П(ОН I; >Р < . Ii >к б умн )Бе! (>< < !f f> <- ltC !1<т,:ii! i) > lifi i >— р,,,,. » ». тар i t;;)<)(l у(. к,c". ;Ь); < (ti< i СИI 1 11 Г>< Vi(9 I С ::;1,:<: 1 1Н -i i, i ) llРО)1<Л>Я 1Р:. »Ония >(<, ." гу)ц ст нл (! Н»f9 (! ><к<(! -,!т,, >т.т>< (т» (т(!ЛЧ), ж И, .! (1 (> " ii (!!. C .: !(< > т . <1 > С Г Р .,11 и)! - -ИР c " "t I Ii > ti " »(" - РУ ж> тт! (> т и. 11 i . т" >:; 1:>! ii .;. > "(- Н»ттт) 1 )-- !,> «,, i < Н. т > Н;,;," i><,i. т>Л 3 lт;>! i T<>(> )tf< г:, : i», i>II)I<
: Лкжт Г ..тУ(IЛН т Ь,r ОЛ-. — ч»к н 17-19 расход,<,,, Г<((!;;., 3». I(;I 5 1535 Вычислительный блок 26 рассчитывает задание по расходу воздуха по формуле 0 0049аТв Г Ч =- ------- V (1+10 24 » -_#_> ) + 5 в 1,Р з г +3)49В(3)51-2,12d+d )) (1) где V — задание регулятору расхода В воздуха, м /ч; Ы, — коэффициент избытка воздуха (устанавливается вручную); T> — температура воздуха, К; P!» — давление воздуха, атм; КПД печи (среднее значение), устанавливается вручную, до- 1б ли единицы; Ч вЂ” текущий расход газообразного 1 топлива, м»/ч; — удельный вес газообразного топлива, кг/нм, определяемый по формуле Т 1=1 — —— 273Рг (2) где — удельньп вес газообразного топлива, текущее значение, при температуре Т, k и давлении P, атм;  — текущий расход жидкого топлива, кг/ч; удельный вес жидкого топлива З0 при 20 С, определяемый по формуле t t d=0,9982d -0,00013с! t+0,0017t-0,0356, (3) t где d — удельный вес жидкого топлива 35 4 при температуре t, С ° Задание по расходу воздуха, необходимому для сжигания топлива, рассчитанное вычислительным блоком 26, поступает через сумматор 27 на первьп1 40 вход регулятора 24 ° Сумматор 27, связанный вторым входом через регулятор 28 с анализатором 29 кислорода в уходящих дымовых газах, предназначен для коррекции задания регулятору 24 расхо-4В да воздуха, если содержание кислорода в уходящих дымовых газах не соответствует заранее установленному значению, что может быть вызвано, например, 1 0 изменением содержания кислорода в воздухе за счет изменения влажности воздуха, так как расчет по формуле (1) выполняется для концентрации кислорода в воздухе, равной 21 об,7. В регуляторе 24 задание сравнивается с текущим значением расхода воздуха, измеряемого датчиком 21, При отсутствии рассогласования между заданным и те881 кущим значениями расхода воздуха регулятор 24 выдает постоянный сигнал на исполнительный механизм 25 подачи воздуха, поддерживая его в постоянном положении. Пример. В технологической печи нагреваемому продукту сообщается 125 млн кДж/ч тепла эа счет сжигания жидкого и газообразного топлива. В установившемся состоянии 507 сообщается эа счет газообразного топлива, 507. — за счет жидкого топлива. Газообразное топливо имеет удельный вес (f) 4,5 кг/м, находится при температуре (Т ) 333 К и давлении (Р,) 3,0 атм, расход его (Ч ) — 74,0 м /ч ° Жидкое топливо имеет плотность (d<) 0,87 и находится при температуре (t) 80 С, расход составляет 1520 кг/ч. Расход воздуха в установившемся состоянии составляет 49495,4 м /ч. При изменении (например, уменьшении с 50 до 107) доли тепла, передаваемого эа счет сжигания газообразного топлива, что отражается в изменении (уменьшении до 147,3 м /ч) расхода газообразного топлива, измеряемого датчиком 12, и расхода жидкого топлива (увеличении до 2736 кг/ч), измеряемого датчиком 17, по алгоритму, описанному выше, выходные сигналы датчиков поступают на вход вычислительного блока 26, изменяется (уменьшается) его выходной сигнал (задание по расходу воздуха 43503,81 м /ч) и последовательно сумматора 27. Измененный выходной сигнал сумматора, поступая на вход регулятора 24, нарушает в нем равновесие, для восстановления которого регулятор 24 вырабатывает измененный выходной сигнал, который, поступая на исполнительный механизм 25, имеет (прикрывает) его положение, обеспечивая изменение (уменьшение) потока воздуха, Изменение (прикрытие) положения исполнительного механизма 25 продолжается до наступления равновесия в регуляторе 24 (подача воздуха в печь уменьшается с 49495,4 до 43503,8 м /ч). При изменении (например, повышении с 4 5 до 5 5 кг/м ) удельного веса газообразного топлива, что отражается в иэ:»енении теплотворной способности топлива, изменяется (повышается до 60,87) доля тепла, сообщаемого газообразным топливом, что вызывает. изменение (повышение) температуры! 0,J1 l i i!: i 1(!! (! > .. 11).п< б>.1< 1! (I(J < ) f < < I1Г ! I If < I li И Р« 1J 1. (Ь1;1-1 l I i .. ! ) Г(; (ж > 1 I J. i и < .. 1:1(I (.,I I< I И < "Л,.((I r л, (! 1)f!-. Х:) J(I>l () ) ;(я и р<-:.. !МЛ), . Г )С (1! J ) !; 1 :<П. (1< И< ii I "< . i I I( (,((!! 1,I с>! ((( I () 1:!(СИ<(И "(1 I :Ill!i(>(у! (<(< (r. ° i!i I!. >l < I Р fl,< ; >< C (! ,(< (< ! 1, < ,l1;(!« > 1 . I т, 1("„.1r l l r. > !1) !.1iI »; °;, ),(. . (л I , I 1, . л < (< .(II! . !! > ! iI) ) л ° (() <и. <" ) . ( ((.Э I ! ) ) 1JJI:>,, J (I ((,! О ><л!<. °, I )< (!« !<(f . !ь .<,) () - :. l(,(J 1I (:!!-злк.>1: регулировлния, вырабатывает гыхс дной сигнал, пропорциональньпЪ доE!e 1(ИтЕЛЬНОМу раСХОду ВОЗдуХа, На КОто!>!.п(нужно изменить (увеличить) рас1етн< е 1адание .расходу воздуха, по«.!уплющ)ш нл вход сумматора "7, где, .ммируется с расчетным заданием, 1<1,1!>,1< лтыплемым Bbi i: В)ппениый выброс дымовых газов в лп ><>«фору, р!1 у л а и з и б р е т е н и я "<тройство для лвтомлтического,.(и лвлеиия тепл< ным режимом техноло« «кой печи, содсржлщее два блока жс(<ия, селектор, исполнительные ,11»! !bill пс)д,)чи глзос>брлзного и жидтс>пливл в печь, последовательно енные датчик и рег улятор тем, суры продукта .11л выходе печи, датрегулятор расхода воздуха н EE «lQEC Jl JO<-J e l l f fblH ;<ительному механизму подачи возпечь, анализатср концентрации дл дь!. <овых газов, регулятор ! ;i-.îð, о т л и ч л ю щ е е с я (тc с целью зкономии топлива, :)олнительнс. со;1ержит датчики J.1, температуры, давления и !.и )гс веса глзообрлзногo топлива, ..< . .,(, температуры и удельного веса топлива, температуры и данлеi <) зду хл и Вычислит«. 1ь цый блОк 1 ::;. (1< м датчики расхода, тсмператуJ,i E(JIåíIEÿ и удельного веса глзообГ (< г топлива, расхода, температуры -,J,il< го Веса жидкого топлива, темр,1т,ры и давления воздуха падключек их,дам вычислительного блока, к:ВВ1еннаму своим выходом к второ1<у; х оду сумматора, выход которого, о,)и)!е«с задающим входом регулятора рл<-:.сла воздуха, выход регулятора теми< р,!ióðû продукта на выходе печи илр:.(lлельно подключен к входам пер6:)ока умножения и селектора, санс .!ногo cEJQHM выходам через второй б.(>к умножения с исполнительным меха12 1535881 Составитель Г.Огаджанов Техред М.Ходанич Корректор М.лароши Редактор Т.Лазоренко Заказ 84 Тираж 442 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101 низмом подачи жидкого топлива в печь, а выход первого блока умножения связан с исполнительным механизмом подачи газообразного топлива в печь.
