Устройство для регулирования температурного режима трубчатой печи

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнв

Соцналнстнческнк

Республик,,954771 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 25.03.81 (2I)3266604/22 02 (5l)M. Кл. с присоединением заявки №

Г 27 D 19/00

Государстве««ый как«тет

СССР оо делан «зоврете««й

« открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.08.82. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08.82 (53) УДК621-525 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

В. М. Седепкин, Г. В. Павлов, В. К. П

В. В. Допотовский и H. В. Бойчен

Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке оборудования ВНИИПИгаздобыча (71) Заявнтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО

РЕЖИМА ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к автоматизации технических процессов, в частности к устройствам для автоматического регулирования температуры на рева технологического сырья в трубчатых печах ипи огневых подогревателях, используемых в газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Известна система автоматического регулирования температуры сырья на выхо1о де из змеевиков трубчатых печей. В системе регулируемый параметр - температура нагреваемого сырья на выходе из змеевика печи — поддерживается автоматически на заданном значении при помощи регулятора температуры (в комбинированных системах с коррекцией по какому-нибудь другому технологическому параметру) путем воздействия на регулиру—

3 юший орган, имеющий подачу топлива на що печь (1) .

Основным недостатком данного устройства является отсутствие коррекции основного управляюшего сигнала по парамет2 рам, характеризующим надежность трубчатых печей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры.пе чей, в котором с цепью повышения точности регулирования температурного режима выходы основных контуров регулирования по каждой секции печи подключены через сумматор и блок коррекции к регулятору давления топлива в обшей магистрали (2).

Основным недостатком известного устройства является отсутствие учета при регулировании температуры сырья, параметров, характеризующих надежность трубчатых печей, т.е. сохранение основного закона регулирования при различных условиях эксплуатации (в том числе и за пределами безопасных условий работы), что может привести к авариям трубчатых печей (например, из-за пережога радианч ных труб). Такой основной показатель надежности (срока службы) трубчатых печиками допустимой температуры радиантных труб и блоками измерения температуры радиантных труб.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для регулирования температурного режима трубчатой печи или одного из потоков сырья (блоков) многоблочной трубчатой печи. .Устройство для регулирования температурного режима трубчатой печи сойержит основной контур регулирования температуры сырья на выходе из потока змесумматор 4 подключен к регулирующему

7 давления топлива связан с регулируюшим клапаном 8, установленным на обходного сумматора 4 через сумматор 10 и блок 1 1 коррекции связан с камерой задания регулятора 7 давления.

Параллельно основному контуру регулирования температуры сырья на выходе из потока змеевика к выходному сумматору 4 подключен блок 12 сравнения, имеюший задатчик 13 допустимой температургя радиантных труб 14 (на наиболее теплонапряже нных участках) и вычислительное устройство 15, входяшее в состав устройства бесконтактного измерения температуры радиантных труб.

Устройство для бесконтактного измерения температуры радиантных труб, кроме вычислительного устройства 15, включает основной и дополнительный пирометры

16, 17 и определяет действительную температуру наиболее теплонапряженной радиантной трубы. Телескоп 18 (датчик теплового излучения) основного пирометра 16 воспринимает тепловое излучение (собственное и отраженное) от наиболее теплонапряженной радиантной трубы редиантной секции змеевика, Телескоп 19 дополнительного пирометра 17 воспринимает падаюшее на контролируемую радиантную трубу тепловое излучение от внешнего источника 20 тепла (излучаюшей стены из горелок, факела, слоя дымовых газов, кладки).

Устройство для регулирования температурного режима трубчатой печи работает,спедуюшим образом.

Регуляторы 3 и 7 обеспечивают на постоянном заданном уровне температуру сырья на Bblxolle иэ потока змеевика посредством поддержания постоянным дав45

3 95477 1 4 чей, как температура радиантных труб, не контролируется и не используется при регулировании, Это приводит к снижению надежности трубчатых печей, и в практике эксплуатации трубчатых печей нередки случаи прогорания. радиантных труб и a закоксовывания их внутренней поверхности.

Как известно, интенсивность процесса эакоксовывания зависит от свойств нагреваемого сырья (наличия минеральных со- 10 лей в нем и термической стойкости ком- понентов сырья), а также от температуры стенок труб, по которым проходит нагре- евика (первого блока) трубчатой печи 1, ваемое сырье. Как правило, при сущест- состояшей из термопары 2 и регулятора вуюшей обвязке змеевика и конструкциях 5 3 температуры, который через выходной трубчатых пеней температуры нагреваемого сырья и стенок труб наиболее высоки клапану 5, установленному на линии 6 в радиантных секциях трубчатых печей: подачи топлива на блок печи. Регулятор (в радиантных трубах).

В результате закоксовывания радиант- щ. ных труб снижается интенсивность тепло- шей топливной магистрали 9. Выход выпередачи от источников тепла (излучаюших стен, факела, дымовык газов) через стенку радиантных труб к нагреваемому сырью, ч го приводит к уменьшению температуры .нагреваемого сырья на выходе из змеевика при том же расходе топлива на трубчатую печь. Реакцией устройства для регулирования температуры печей (выбранного в качестве прототипа) является увеличение расхода топл®ва для доведения температуры нагреваемого сырья до заданного значения. Это приводит к повышению поверхностной плотности тепловых потоков к радиантным трубам, тем

35 самым, к повышению их температуры и, в конечном счете, к прогоранию радиант ных труб. Снижается надежность работы трубчатых печей, оборудованных устрой ствами для регулирования температуры печей.

Цепь- изобретения — повышение надежности работы трубчатых печей путем asтоматической зашиты труб змеевика от прогорания.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования температурного режима трубчатой печи, содержашем контуры регулирования температуры сырья на выходе из каждого потока змеевика, состояшем из датчиков температур и регуляторов температур, соединены: х с регулируюшим топливным клапаном и через сумматор и блок коррекции с регулятором давпения в обшей топливной магистрали, регуляторы температуры соединены с регулирующим клапаном через сумматор, соединенный с блоками сравнения, которые соединены с задат5 9547 ления TQIIIIHBB в обшей топпивной магистрали. По сигналу выходного сумматора 4, равному выходному сигналу регулятора 3, в сумматоре 10 и в блоке ll коррекции формируется задание регулятору 7.

В переходном режиме, вызванном, на. ример, изменением расхода нагреваемого сырья, по выходному сигналу выходного сумматора 4 (или сумме выходных 10 сигналов выходных сумматоров 4 при многопоточной обвязке печи), который выходит за установленные пределы, блок 1 1 коррекции изменяет задание регулятору 7.

В переходном режиме выходной сигнал выходного сумматора 4 равен выходному сигналу регулятора 3. После возвращения выходного сигнала в установленные пределы задание регулятору 7 давления стабилизируется на достигнутом значении. N

Вычислительное устройство 15 определяет действительное значение температуры наиболее теплонапряженной радиантной трубы радиантной секции змеевика по сигналам основного и дополнительного радиантных пирометров 16, 17, датчики которых и воспринимают соответственно собственное и отраженное тепловое излучение контролируемой радиантной трубы и падающее на нее тепловое излучение 30 внешних источников тепла (излучающих горелок, факела, слоя дымовых газов).

Выходной сигнал, пропорциональный действительной температуре радиантной трубы, из вычислительного устройства 15 з> подается в блок 12 сравнения. В блоке сравнения эта температура сравнивается с допустимым для данного материала радиантных труб значением температуры, задаваемым задатчиком 13, а разность сигналов подается в выходной сумматор

4. При отсутствии перегрева радиантной трубы выходной сигнал блока 12 сравнения равен нулю, поэтому управляющий сигнал регулятора 3 без изменения проходит выходной сумматор 4 и поступает на регулирующий клапан 5 и регулятор

7 давления.

В аварийной ситуации (при закоксовывании радиантных труб или внезапном прд- о крашении подачи сырья в змеевик) лри повышении температуры контролируемой радиантной трубы выше допустимого уровня на выходе блока 12 сравнения формируется caгнаrt rrpeBbrureния уровня температуры радиантных труб, который поступает в минусовую камеру выходного сумматора 4, s плюсовую камеру которого поступает управляющий сиг71 б нал регулятора 3. В выходном сумматоре 4 производится корректировка улравляюшего сигнала регулятора 3 выходным сигналом блока 12 сравнения, т.е. уменьшение управляющего сигнала основного контура регулирования на величину превышения допустимого температурного уровня радиантных труб.

Скорректированный сигнал от выходного сумматора 4 поступает к регулирующему клапану 5 (который уменьшает подачу топлива к горелочным устройст вам) и через блок 11 коррекции к регулятору 7 давления, которыЯ снижает давление в обшей топливной магистрали трубчатой печи. Вслед за этим происходит снижение температуры нагреваемого сырья, о чем в операторную йоступает сигнал от регулятора 3.

Таким образом, конструктивные особен- . ности устройства для регулирования температурного режима трубчатой печи позволяют повысить надежность работы трубчатых печей за счет исключения случаев прогорания радиантных труб и тем самым увеличить срок службы, а также повысить эффективность использования топлива в трубчатых печах при постоянном контроле температуры тепловоспринимаюшей трубной поверхности и своевременном снижении ее температуры при очистке от внутренних отложений кокса и солей.

Внедрение устройства дпя регулирования температурного режима трубчатых печей .целесообразно на трубчатых печах, в которых осуществляется высокотемпературный нагрев технологического сырья.

Использование устройства позволит предотвратить ушерб от недовыпуска гродукции технологическими установками, s которых агрегированы трубчатые печи, при внеплановом (аварийном) простое трубчатых печей и технопогических установок, связанном с заменой прогоревших радиантных труб в трубчатых печах.

Зкономический эффект от использования устройства для регулирования температурного режима трубчатой печи на четырех печах установок стабилизации составит только за счет увеличения межре монтного пробега печей 330 тыс.руб./r.

Формула изобретения

Устройство для регулирования темпе ратурного режима трубчатой печи, содер жашее контуры регулирования температу»» ры сырья на выходе из каждого потока

Составите пь Г.,Бемин

Редактор В. Пипипенко Техред 3.Палий

Корректор E. Рошко

Заказ 6410/39 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фипиап ППП Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4

7 9547

1 аиеевика, состояшее из датчиков температур и регупяторов температур, соединенных с регулирующим топливным кпапаном и через сумматор и бпок коррекции с регулятором давления в обшей топливной маг истрали, о т п и ч а юш е е с я тем, что, с цепью повышения надежности работы трубчатой печи путем автоматической защиты труб змеевиков от перегрева, регупяторы температуры 10 соединены с регулирующим клапаном через, сумматор, соединенный с бпоками сравнения, которые соединены с задатчиками допустимой температуры радиантных труб и блоками измерения температуры радиантных труб.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мееров М. В. и др, Основы автоматического управпения, M., "Недра", 1979, с. 10, 19.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 570034, кп. g 05 D 23/185, 1976.