Устройство для автоматического регулирования теплового режима технологической печи

 

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 изменениярасхода жидкого топлива исполнительным механизмом 17. 1 ил. (Л со 00 pJk4i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 398205)/22-О2. (22) 02.10.85 (46) 07.03.87. Бюл. Ф 9 (71) Куйбышевское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72} Н.П.Ушатинская, А,П,Строков, Н,П.Сафонова, А.А.Скороход, Б,Г,Иескин, А.И.Новиков и И 11.Кац (53) 66.012(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1059354, кл. F 23 и 1/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 688513, кл. С 10 G 9/20, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение касается регулирования теплового режима печей, преимущественно трубчатых, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Цель изобретения д1) 4 С 10 G 9/20, F 27 0 19/00 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 продукта 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.

12948

Изобретение предназначено дпя автоматического регулирования технологической печи и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и газоперерабатывающей промышленности.

Цель изобретения — сокращение расхода топлива.

На чертеже представлена схема устройства. 10

Схема включает технологическую печь 1 со змеевиком 3 нагреваемого продукта, датчики 3 и 4 расхода нагреваемого продукта и воздуха, датчик 5 температуры нагретого продукта, датчик 6 концентрации кислорода. регуляторы 7-9, множители 10-12 на постоянный коэффициент, сумматор 13, ограничитель 14, исполнительные механизмы 15-17, 20

Для определения и поддержания необходимого расхода воздуха в печь с помощью датчика 3 замеряется расход нагреваемого продукта, выход25 ной сигнал которого связан с входом множителя 10 на постоянный коэффициент, соединенного своим выходом с первым входом регулятора 8, второй вход которого соединен с выходом датчика 4 расхода воздуха, третий — с выходом регулятора ? температуры, связанного своим входом с выходом датчика 5 температуры, выход регулятора 8 связан с исполнительным механизмом 15 на линии подачи воздуха 35 в печь.

Ф

Дпя определения и поддержания потребного расхода топлива в печь l с помощью датчика б замеряется концентрация кислорода в уходящих дымовых газах, выходной сигнал которого связан с входом регулятора 9 концентрации кислорода, Первый выходной сигнал регулятора 9 через множитель 11 на постоянный коэффициент, предназначенный для учета особенностей характеристики исполнительного механизма, поступает на исполнительный механизм 16 на линии подачи газообразного топлива в печь 1. Второй выходной сигнал регулятора 9 через сумматор 13 и множитель 12 на постоянный коэффициент, установленные для учета особенностей характеристики исполнительного механизма, поступает на второй вход ограничителя 14, первый вход которого соединен с выходом множителя 11 на постоян15 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 к его температуры на выходе из печи, обеспечивающий передачу постоянного количества тепла нагреваемому продукту, и контур регулирования концентрации кислорода в уходящих дымовых газах путем изменения расхода топлива, обеспечивающий полное использование газообразного топлива, поступающего к печи, заданную концентрацию ккслороца в уходящих дымовых газах и сокращение рас-; хода топлива.

Задание регулятору 8 расхода воздуха формирует множитель 10 на постоянный коэффициент.

З8 где Р— задание регула гору 8 рас38 хода воздуха;

К, — коэффициент„ определяющий соотношение расходов воздуха к нагреваемого продукта;

F — расход нагреваемого продукта в змеевик печи.

Задание регулятору 8 расхода воздуха корректирует регулятор 7 температуры:

Р8 K1(" 7) .>

Р„- коррекция регулятору 8 расхода воздуха;

К вЂ” коэффкцкент пропорциональности, устанавливаемык регулятору 7 температуры; заданная температура нагретоЬ го продукта; текущая температура нагретого продукта.

Задание регулятору 9 концентрации кислорода устанавливается задатчиком прибора, На ограничитель 14 поступает Выходной сигнал множителя 11 на. постоянный КОэффкцкент (Pll) и ВыхОД ной сигнал множителя 12 ;а постоянный коэффициент (1?1?). Если исполнительный механизм lб на ".:.è íè. è газообток газообразного топлива будет недостаточным и концентрация кислорода в уходящих дымовых газах не достигнет заданного значения, то выходной сигнал множителя 11 на постоянный коэффициент, соответствующий полному открытию исполнительного механизма 16, поступая на вход ограничителя 14, обеспечивает его переключение и передачу выходного сигнала множителя 12 на постоянный коэффициент на исполнительный механизм 17на линии подачи жидкого топлива s 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

1 нагретого продукта на выходе из печи, замеряемая датчиком 5, что при-. ведет к изменению (уменьшению) его выходного сигнала и вызовет нарушение равновесия в регуляторе 7 изме35 ненный выходной сигнал которого, по ступая 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 равновесие за счет изменения (увеличения) потока воздуха, поступающего в печь и замеряемого датчиком 4. Изменение (увеличение) потока воздуха, поступающего в печь, вызовет изменение (повышение) концентрации кислорода 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 испол3 l2948l5 ра-зного топлива будет полностью открыт, т.е. Р, = max, то выходной сигнал ограничителя 14 будет равен выходному сигналу Р,, т;е. Р = Р, Если исполнительный механизм 16 будет открыт частично, то выходной сигнал ограничителя 14 будет равен минимальному допустимому значению, т,е. Р„ = min, исключающему застывание жидкого топлива в трубопрово- 1О дах и устанавливаемому при настройке ограничителя 14.

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

При изменении (например, повышении) 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 пбр, пока в регуляторе 8 не наступит равновесие за счет изменения (увеличения) потока воздуха, поступающего в печь. Изменение (увеличение) потока воздуха, .поступающего в печь, вызовет измене.ние (повышение) концентрации кислорода в уходящих дымовых газах, замеряемое датчиком 6, и приведет к изменению (повышению) выходного сиг1 нала датчика 6, поступающего в регулятор 9. В регуляторе 9 нарушается равновесие и изменяется его выходной сигнал, поступающий через множитель

11 на постоянный коэффициент к исполнительному механизму 16 и вызывающий изменение положения исполнительного механизма 16, которое будет продолжаться до его полного открытия. Второй выходной сигнал регулятора 9, пройдя через сумматор !3 и множитель

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

16 ограничитель !4 не пропускает но- . ступивший сигнал на исполнительный механизм 17, Если при полном открытии исполнительного механизма 16 по1294815 нительного механизма 16 будет повышаться концентрация кислорода в уходящих дымовых газах, замеряемая датчиком 6, изменяя (увеличивая) его выходной сигнал, поступающий в регу- 5 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 постоянный коэффициент, через ограничитель 14, который пропускает этот сигнал, так как исполнительный механизм 16 полностью открыт, поступает на исполнительный механизм 17, изменяя 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 увеличивается 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 ЗО измененный сигнал, поступающий через множитель li на исполнительный механизм 16 и ограничитель 14, Под действием измененного. сигнала исполнитель— ный механизм 16 изменяет свое положе- 35 ние, обеспечивая изменение (уменьшение) потока газообразного топлива в печь. Одновременно ограничитель 14, получив от множителя 11 информацию о том, что исполнительный механизм 40

16 меняет свое положение, закрывает прохожцение выходного сигнала множителя 12 на исполнительный механизм

17 и пропускает сигнал, соответствующий минимальному расходу жидкого 45 топлива. Описанные действия устройства приводят к сокращению потока топлива в печь, и концентрация кислорода в уходящих дымовых газах принимает заданное значение. В регуля- 5О торе 9 наступает равновесие.

ВНИИПИ Заказ 559/26

Ужгород, ул. Проектная, 4

Произв.-полигр. пр-тие, r

Формула изобретения

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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения расхода топлива, оно снабжено датчиком расхо— да 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 в печь, исполнительным механизмом, установленным на линии подачи воздуха в печь, при этом датчик расхода нагреваемо—

ro 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 ходящих дымовых газах соединен с входом регулятора концентрации кислорода, первый выход которого через второй множитель на постоянный коэффициент соединен с исполнительным механизмом на линии подачи газообразного топлива в печь, второй выход множителя соединен с первым входом с граничителя, соединенного вторым входом через третий множитель на постоянный коэффициент и сумматор с вторым входом регулятора концентрации кислорода, а выходом — с исполнительным механизмом на ли4 нии подачи жидкого топлива в печь, Тираж 464 Подписное