СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ Советский патент 1995 года по МПК F23N1/02 

Изобретение относится к автоматизации процесса горения в трубчатой печи и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно, что процесс горения наиболее эффективно и с наименьшими выбросами вредных веществ протекает при минимальном избытке воздуха. При избытке воздуха ниже минимального избытка происходит неполное сгорание топлива и увеличивается выброс вредных веществ, при превышении минимального избытка воздуха тратится дополнительное топливо на разогрев воздуха и увеличивается объем загрязняющих веществ процесса горения.

Известен способ автоматического регулирования процесса горения в трубчатой печи, по которому величина разрежения в печи регулируется в зависимости от соотношения расход топлива - разрежение в печи и усредненной текущей температуры топки. Но этим не достигается экономическая работа печи.

Наиболее близким техническим решением является способ регулирования процесса горения в трубчатой печи, который осуществляется путем поддержания разрежения в печи и заключается в том, что положение клапана, регулирующего подачу топлива в печь, фиксируют через заданные промежутки времени. При отключенном клапане корректируют разрежение в печи в экстремальной зависимости от температуры дымовых газов на выходе из печи.

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает минимального расхода топлива и выбросов загрязняющих веществ. Реальная трубчатая печь представляет собой систему реакционных труб, расположенных между рядами горелок. Из-за изменения настроек (подсоса воздуха) горелок, изменения атмосферных условий (температуры, давления), случайного перераспределения продукта по радиальным трубам из-за забивок и изменения их пропускной способности процесс горения топлива и нагрева продукта в каждой конкретной радиальной линии отклоняется от оптимальных условий. Известный же способ обеспечивает оптимизацию усредненных по всей печи условий горения топлива и нагрева продукта.

Цель изобретения - снижение расхода топлива и выбросов загрязняющих веществ.

Поставленная цель достигается тем, что по способу автоматического регулирования процесса горения в трубчатой печи, включающему регулирование температуры продукта на выходе печи изменением подачи топлива в печь, регулирование разрежения в печи изменением расхода уходящих дымовых газов из печи до достижения температуры уходящих дымовых газов максимального значения, дополнительно измеряют давление топлива на выходе коллектора топлива и регулируют его посредством регулирующего клапана, измеряют состав дымовых газов, измеряют температуру на каждой реакционной трубе продукта перед объединением в общий коллектор продукта, фиксируют через определенные заданные промежутки времени давление в коллекторе топлива и разрежение в печи и измеряют расходы топлива на каждый ряд горелок до достижения максимально допустимой температуры на выходе реакционной трубы продукта и/или достижения максимально допустимой концентрации загрязняющих веществ в дымовых газах.

На чертеже представлена схема для реализации предлагаемого способа.

Схема регулирования процесса содержит печь 1, дымоход 2, дымовую трубу 3, входной 4 и выходной коллекторы продукта, реакционные трубы 5, в которых происходит нагрев продукта, общий коллектор 6 топлива, ряды горелок 7, контур регулирования давления в коллекторе топлива, включающий датчик давления 8, регулятор 9 и регулирующий клапан 10, контуры экстремального регулирования температуры сырья на выходе реакционной трубы, включающие датчики температуры 11, экстремальные регуляторы 12 и регулирующие клапаны 13, контур регулирования температуры продукта в выходном коллекторе, включающий датчик температуры 14 и регулятор 15, изменяющий задание контуру регулирования давления в коллекторе топлива, контур регулирования разрежения в печи, включающий датчик разрежения 16, регулятор 17 и шибер 18 с приводом, контур экстремального регулирования температуры дымовых газов, включающий датчик температуры 19, экстремальный регулятор 20, изменяющий задание контуру регулирования разрежения в печи, газоанализатор дымовых газов 21 и блок переключений 22.

Способ осуществляют следующим образом.

Нагрев сырья в печи 1 осуществляют в реакционных трубах 5, расположенных рядом с рядами горелок 7, за счет подачи топлива через регулирующие клапаны 10 и 13, которыми управляют соответственно регуляторы 9, 15 и 12. Дымовые газы выходят из печи по дымоходу 2 и через дымовую трубу 3 уходят в атмосферу. Разрежение в печи 1 на заданном уровне поддерживает регулятор 17, воздействующий на шибер 18 с приводом. Температуру в дымоходе измеряют датчиком 19, а состав дымовых газов - анализатором 21. Через заданные промежутки времени блок переключений 22 отключает регуляторы 12 и 15, фиксирует задание контуру регулирования давления на выходе коллектора топлива и степень открытия клапанов 13 на тех уровнях, которые они занимали в момент подачи первого командного импульса блока переключений 22. Одновременно блок переключений 22 дает команду на включение экстремального регулятора 20, который, изменяя задание регулятору разрежения, ведет поиск такого значения разрежения в печи, при котором выход датчика 19 соответствует максимально возможному значению температуры уходящих дымовых газов и/или максимально допустимой концентрации загрязняющих веществ в уходящих дымовых газах по показаниям газоанализатора 21.

Через заданный промежуток времени блок переключений 22 отключает регуляторы 20 и 12, фиксирует задание контуру регулирования разрежения в печи и степень открытия клапанов 13 на тех уровнях, которые они занимали в момент подачи второго командного импульса блока переключений 22. Одновременно блок переключений 22 дает команду на включение регулятора 15, который, изменяя задание регулятору давления топлива 9, обеспечивает заданное значение температуры 14 в коллекторе продукта и компенсирует отклонение температуры продукта, вызванное изменением избытка воздуха на первом шаге регулирования.

Через заданный промежуток времени блок переключений 22 отключает регуляторы 15 и 20 и фиксирует задание контуру регулирования разрежения в печи и задание контуру регулирования давления топлива 8 на том уровне, которое они занимали в момент подачи третьего командного импульса блока переключений 22. Одновременно блок переключений 22 дает команду на последовательное включение экстремальных регуляторов 12, которые, изменяя степень открытия регулирующих клапанов 13, последовательно ведут поиск максимально возможных значений температур продукта на выходе каждой реакционной трубы и/или максимально допустимой концентрации загрязняющих веществ в уходящих дымовых газах по показаниям газоанализатора. После завершения поиска режима для всех реакционных труб блок переключений переходит в исходное состояние и вырабатывает снова первый командный импульс.

Применение данного способа регулирования позволяет поддерживать минимально необходимый избыток воздуха для горения топлива, что ведет к повышению экономичности горения и уменьшению образования загрязняющих веществ, т.е. к охране окружающей среды.

Использование: при автоматизации процесса горения в трубчатой печи. Сущность изобретения: фиксируют через заданные промежутки времени давление топлива и разрежения в печи, при этом изменяют расходы топлива на каждый ряд горелок до достижения максимально допустимой температуры продукта на выходе реакционной трубы и/или достижения максимально допустимой концентрации загрязняющих веществ в дымовых газах. 1 ил.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ путем регулирования температуры продукта на выходе печи изменением подачи топлива в печь, регулирования разрежения в печи изменением расхода уходящих дымовых газов из печи до достижения температуры входящих дымовых газов максимального значения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют давление топлива на выходе коллектора топлива и регулируют его путем изменения положения регулирующего клапана, установленного на топливном трубопроводе, измеряют состав дымовых газов, температуру на каждой реакционной трубе продукта перед объединением в общий коллектор продукта, циксируют через заданные промежутки времени давление топлива и разрежение в печи, при этом изменяют расходы топлива на каждый ряд горелок до достижения максимально допустимой температуры продкута на выходе реакционной трубы и/или достижения максимально допустимой концентрации загрязняющих веществ в дымовых газах.