制氢装置转化炉燃烧控制系统的实现.PDFVIP

化工自动化及仪表 , 2010, 37 ( 1) : 114 ～117　 技改与创新 　　　　 　　　　　　　　　　　　　 Control and In strum ents in Chem ical Indu stry 　　　　 制氢装置转化炉燃烧控制系统的实现 1 1 1 2 贺代芳 ,孙如田 ,叶晓燕 ,朱新明 ( 1. 克拉玛依职业技术学院 ,新疆 独山子 833600; 2. 中国石油独山子石化总公司 ,新疆 独山子 833600) 　　摘要 : 　对制氢装置转化炉燃烧系统的炉温和空 /燃比值控制问题进行研究 ,提出对燃气压力采取选择性保 护控制 ,既防止烧嘴的回火脱火现象 ,又能获得最佳空 /燃比。该装置采用 CS3000DCS系统 ,实现了 “前馈 - 串 级 - 双交叉限幅比值 ”燃烧控制算法 ,满足了 “安全经济燃烧 ”及 “温度稳定 ”的要求 。 　　关键词 : 　转化炉 ;燃烧系统 ;空 /燃比;双交叉限幅 　　中图分类号 : TP31　文献标识码 : B 　文章编号 :(20 10) 0 1011404 1　控制现状 燃料气的压力变化 ,会导致燃气总流量发生波动 ,进 　　转化炉是制氢装置中转化反应的反应器 ,属于 而使空 /燃比难以稳定在最佳比值 [ 2 ] 。 装置的心脏设备 。工艺上要求在保证设备安全的前 由于以前的计算机水平较低 ,燃烧控制都是基 提下 ,尽可能地提高反应温度 , 以达到提高转化率的 于仪表调节回路的基本控制方式 ,作为独立的控制 目的,并尽可能实现经济燃烧 。转化炉配有大量强 单元 ,控制效果不甚理想 。随着 DCS控制系统的迅 力引风烧嘴 。通过燃烧来自变压吸附单元的所有吹 猛发展 ,氧分析仪和热值分析仪等特种仪表的投入 , 扫气供热 ,并补充燃料提供剩余的热量 。燃烧过程 使转化炉复杂过程的计算机控制得以实现 。 中空气量要与燃气量保持一定的比例 。空气量低 , 2　温度前馈 - 串级控制 不能保证完全燃烧 ,必须确保燃料的流量绝不超过 　　制氢装置转化炉出口温度是反映转化率主要指 给定的空气流量所允许的数值 。空气量偏大 ,会带 标之一 。整个系统是以转化炉出口温度为主被控变 走大量热量 ,达不到最大的燃烧热效率 。特别是在 量 , 以燃料气为操纵变量 ,构成主闭环反馈控制系统 升降负荷的过程中,空 /燃比值控制特别重要 。 回路 ;但输入端热量变化引起转化炉出口温度变化 由于空气流动管道特性和燃料流动管道特性的 有明显延迟 , 因此将炉膛温度作为副被控变量实现 差异 ,空气流量的变化速度低于燃料气流量变化速 串级控制可以提高反应速度 。为克服原料流量波动 度 ,不容易保证燃料气在动态情况下的合理燃烧 。 对温度的直接影响 , 以原料气流量为前馈信号 ,从而 存在问题的主要原因有 : ① 随着温度的升高 , 炉膛 构成前馈 - 串级控制系统 [ 3 ] 。 燃气 、空气及吹扫气的体积会相应的增加 ,炉膛压力 将温度 P ID 控制回路引入到空燃比值控制中, 会随之增高 ,进而影响炉温升高 [ 1 ] ; ②吹扫气 、补充 得到燃烧控制系统的总结构图,如图 1所示 。 图 1　转化炉燃烧控制系统的结构图 　　图 1 中,当 P ID 控制器选为手动时 ,指定补充燃