Устройство для автоматического регулирования теплового режима технологической печи Советский патент 1987 года по МПК C10G9/20 F27D19/00 

11

Изобретение предназначено для автоматического регулирования технологической печи и может быть исполь™ зовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и газопере- рабатывающей промьшшенности,

Цель изобретения - сокращение расхода топлива,

На чертеже представлена схема устройства.

Схема включает технологическую печь 1 со змеевиком 3 нагреваемого продукта, датчики 3 и 4 расхода нагреваемого продукта и воздуха, датчик 5 температуры нагретого продук- та, датчик 6 концентрации кислорода, регуляторы , множители 10-12 на постоянный коэффициент, сумматор 13, ограничитель 1А, исполнительные механизмы 15-17.

Для определения и поддеря ания необходимого расхода воздуха в печь 1 с помощью датчика 3 замеряется расход нагреваемого продукта, выходной сигнал которого связан с входом множителя 10 на постоянньй коэффициент , соединенного своим выходом с первым входом регулятора 8;, второй вход которого соединен с выходом датчика 4 расхода воздуха, третий - с выходом регулятора 7 температ ры, связанного своим входом с выходом датчика 5 температуры, выход регулятора 8 связан с исполнительным механизмом 15 йа линии подачи воздуха в печь.

Для определения и поддержания потребного расхода топлива в печь 1 с помощью датчика 6 замеряется кон- центрация,кислорода в уходящих дымовых газах, выходной сигнал которого связан с входом регулятора 9 концентрации кислорода. Первый выходной сигнал регулятора 9 через множи- гель 11 на постоянный коэффициент, предназначенньй для учета особенностей характеристики исполнительного механизма, поступает на исполнительный механизм 16 на линии подачи газообразного топлива в печь . Второй выходной сигнал регулятора 9 через сумматор 13 и множитель 12 на постоянный коэффициент, установленные ityiH учета особенностей характеристики исполнительного механизма, поступает на второй вход ограничителя 14, первый вход которого соединен с выходом множителя 11 напостоян

152

ный коэффициент, а выход соединен с исполнительным механизмом 17 на линии подачи жидкого топлива в печь 1.

Устройство для автоматического регулирования технологической печи имеет два взаимосвязанных через процесс контура регулирования: контур регулирования передачи тепла нагреваемому продукту путем изменения расхода воздуха, подаваемого в печь, в зависимости от расхода продукта и его температуры на выходе из печи, обеспечивающий передачу постоянного количества тепла нагреваемому продукту, и контур регулирования концентрации кислорода в уходящих дымовых г азах путем изменения расхода топлива, обеспечивающий полное использование газообразного топлива, поступающего к печи, заданную концентрацию кислорода в уходящих дымовых газах и сокращение pac-i,- хода топлива.

Задание р егулятору 8 расхода воздуха формирует множитель 10 на постоянный коэффициент:

38

1/ СГ

- к. I-,

где Р - задание регулятору 8 рас- хода воздуха;

К, - коэффициент, определяющий соотношение расходов воздуха и нагреваемого продукта;

F - расход нагреваемого продукта в змеевик печи.

Задание регулятору 8 расхода воздуха корректирует регулятор 7 температуры:

PKS ( Ч) г,.„ коррекция регулятору 8 расXB

хода воздуха;

К - коэффициент пропорциональности, устанавливаемый регулятору 7 температуры;

t, - заданная температура нагрето0

го продукта;

t - текущая температура нагретого продукта.

Задание регулятору 9 концентрации кислорода устанавливается задатчи- ком прибора.

На ограничитель 14 поступает выходной сигнал мнозкителя 1 1 на по- стоянньп коэффициент (Р1 ) и выходной сигнал множителя 12 на постоянный коэффициент (12), Если исполнительный механизм 16 на линии газооб312948

разного топлива будет полиостью открыт, т.е. Р( max, то выходной сигнал ограничителя 14 будет равен выходному сигналу Р, , Tie. Р Если исполнительньи механизм 16 бу- 5 дет открыт частично, то выходной сигнал ограничителя 14 будет равен минимальному допустимому значению, т.е. исключающему застывание жидкого топлива в трубопрово- О дах. и устанавливаемому при настройке ограничителя 14.

В установившемся состоянии регуляторы 7-9 с помощью исполнительных механизмов 15-17 поддерживают на за- данном значении температуру нагретого продукта на выходе из печи, расход воздуха и концентрацию кислорода в уходящих дымовых газах.

При изменении (например, повыше- 20 нии) расхода нагреваемого продукта изменяется выходной сигнал датчика 3 расхода, что приводит к изменению выходного сигнала множителя 10 на постоянный коэффициент и вызывает нарушение равновесия в регуляторе 8, что приводит к изменению (увеличе- ( нию) выходного сигнала регулятора 8, вызывающего изменение положения исполнительного механизма 15, которое продолжается до тех пор, пока в регуляторе 8 не наступит равновесие за счет изменения (увеличения) потока воздуха, поступающего в печь. Изменение (увеличение) потока воздуха, 35 поступающего в печь, вызовет измене- Ние (повышение) концентрации кислорода в уходящих дымовых газах, замеряемое датчиком 6, и приведет к изменению (повышению) выходного сиг-

нала датчика 6, поступающего в регуятор 9. В регуляторе 9 нарушается равновесие и изменяется его выходной сигнал, поступающий через множитель11на постоянньй коэффициент к исполнительному механизму 16 и вызывающий зменение положения исполнительного еханизма 16, которое будет продол- аться до его полного открытия. Втоой выходной сигнал регулятора 9, ройдя через сумматор 13 и множитель

12на постоянный коэффициент, поступает на ограничитель 14. До полного открытия исполнительного механизма

16 ограничитель 14 не пропускает по-- ступивший сигнал на исполнительный 17. Если при полном открытии исполнительного механизма 16 по30

50

5 О

0 35

30

0

154

ток газообразного топлива будет недостаточным и концентрация кислорода в уходящих дымовых газах не достигнет заданного значения, то выходной сигнал множителя 1I на постоянный коэффициент, соответствующий полному открытию исполнительного механизма 16, поступая на вход ограничителя 14, обеспечивает его переключение и передачу выходного сигнала множителя 1 2 на постоянный коэффициент на исполнительный механизм 1 7 на линии подачи жидкого топлива в печь. Под воздействием выходного сигнала множителя 12 исполнительный механизм 17 изменяет свое положение, изменяя (увеличивая) поток жидкого топлива в печь, которое продолжается до изменения концентрации кислорода до заданной и достижения равновесия в регуляторе 9.

. При изменении качества нагреваемого продукта (например, увеличении содержания легких компонентов) изменяется (увеличивается) доля продукта, подлежащего испарению в змеевике. При постоянном вводе тепла на единицу нагреваемого продукта изменится (понизится) температура нагретого продукта на выходе из печи, замеряемая датчиком 5, что при-г ведет к изменению (уменьшению) его выходного сигнала и вызовет нарушение равновесия в регуляторе 7 изменённый выходной сигнал которого, поступая в регулятор 8, нарушает в нем равновесие. Измененный выходной сигнал регулятора 8 вызывает изменение положения исполнительного механизма 15, приводящее к изменению (увеличению) потока воздуха в печь, которое будет продолжаться до тех пор, пока в регуляторе 8 не наступит равнов(гсие за счет изменения (увеличения) потока воздуха, поступающего в печь и замеряемого датчиком 4. Изменение (увеличение) -потока воздуха, поступающего в печь, вызовет изменение (повышение) концентрации кисло- рода в уходящих дымовых газах, замеряемое датчиком 6. Дальнейшие действия устройства аналогичны описанным при изменении расхода нагреваемого продукта.

Если имеющегося в наличии газообразного топлива недостаточно для поддержания заданного теплового режима в печк,-то при полном открытии испол512

нительного механизма 16 будет повышаться концентрация кислорода в уходящих дымовых газах, замеряемая датчиком 6, изменяя (увеличивая) его выходной сигнал, поступающий в рёгу- лятор 9. Под действием этого сигнала в регуляторе 9 нарушается равновесие и изменяется (увеличивается) его выходной сигнал, который, пройдя сумматор 13 и множитель 12 на посто- янный коэффициент, через ограничитель 14, который пропускает этот сигнал, так как исполнительный меха- нйзм 16 полностью открыт, поступает на исполнительный механизм 17, изме- няя его положение до тех пор, пока за счет изменения потока жидкого топлива концентрация кислорода в уходящих дымовых газах не достигнет заданного значения и в регуляторе 9 не наступит равновесие.

При увеличении ресурсов газообразного топлива при полностью открытом исполнительном механизме 16 уве

личивается поступление газообразного топлива, что приводит к снижению концентрации кислорода в уходящих дымовых газах, изменению выходного сигнала датчика 6 и нарушению равновесия в регуляторе 9, который вырабатывает измененный сигнал, поступающий через множитель 1 на исполнительный механизм 16 и ограничитель 14. Под действием измененного сигнала исполнительный механизм 16 изменяет свое положе кие, обеспечивая изменение (уменьшение) потока газообразного топлива в печь. Одновременно ограничитель 14, получив от множителя 11 информацию о том, что исполнительный механизм ,1б меняет свое положение, закрывает прохождение выходного сигнала множителя 12 на исполнительный механизм 17 и пропускает сигнал, соответствующий минимальному расходу жидкого топлива. Описанные действия устройства приводят к сокращению потока топлива в печь, и концентрация кислорода в уходящих дымовых газах принимает заданное значение, Б регуля- торе 9 наступает равновесие.

ВНИИПИ Заказ 559/26

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

56

Формула изобретет1ия

Устройство для автоматического регулирования теплового режима технологической печи, преимущественно трубчатой с подачей воздуха и топлива для сжигания, содержащее датчик температуры нагретого продукта на выходе из печи, соединенный с регулятором, два исполнительных механизма, установленных на линиях подачи жидкого и газообразного топлива .в печь, отл и чающееся тем, что, с целью сокращения расхода топлива, оно снабжено датчиком расхода нагреваемого продукта, датчиком концентрации кислорода з уходящих дымовых газах, регулятором концентрации кислорода, тремя множителями на постоянный коэффициент, сумматором, ограничителем сигналов, датчиком и регулятором расхода воздуха впечь, исполнительным механизмом, установленным на линии подачи воздуха в печь, при этом датчик расхода нагреваемого продукта через первый множитель на постоянный .коэффициент соединен с первым входом регулятора расхода воздуха, второй вход которого соединен с выходом датчика.расхода воздуха, третий - с выходом регулятора температуры, а выход - с исполнительным механизмом на линии подачи воздуха в печь, выход датчика концентрации кислорода в уходящих дымовых газах соединен с входом регулятора концентрации кислорода, первьш выход которого через второй множитель на постоянный коэффициент соединен с исполнительным механизмом на линии подачи газообразного топлива в печь, второй выход мнолштеля соединен с первым входом ограничителя, соединенного вторым входом через третий множитель на постоянный коэффициент и сумматор с BTop biM входом регулятора концентрации кислорода, а выходом - с исполнительным; механизмом на линии подачк жидкого топлива в печь.

Тираж 464 Подписное

Изобретение касается регулирования теплового режима печей, преимущественно трубчатых, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промьшленности. Цель изобретения сокращение расхода топлива. Изобретение заключается в том, что непрерывно измеряется датчиком 3 расход продукта, нагреваемого в печи. В зависимости от сигналов с датчика 3, датчика 4 расхода воздуха в печь и датчика 5 температуры нагретого про-. дукта регулятором 8 устанавливается количество воздуха, подаваемого в печь для сжигания топлива. В зависимости от концентрации кислорода в отходящих газах, измеряемой датчиком 6, изменяется подача топлива в печь при помощи регулятора 9, причем до момента ограничения по открытию исполнительного механизма 16, установленного на линии подачи газа в печь, происходит изменение подачи газа. При полном открытии-механизма 16 изменение подачи топлива в.печь производится за счет дополнительного изменения- расхода жидкого топлива исполнительным механизмом 17. 1 ил. (Л со 00 pJk4i