管式加热炉的控制方案分析

机器人

管式加热炉是化工、炼油生产中常见的传热设备。在管式加热炉内，工艺的介质受热升温或同时进行汽化。控制目标是介质的出口温度、流量和压力。介质入炉前设有流量控制，介质入炉后设有压力控制，这样处理便于满足前后工艺上的需要，也有利于温度控制。     在温度控制系统中，操作变量为燃料油或燃料气的流量。要保证加热炉的温度控制精度，一是要排除可能的干扰，二是要改进控制回路的结构。     加热炉的主要干扰因素有：处理量，进料成分、燃料总管压力、燃料成分、空气过量情况、燃料雾化情况，烟道阻力等等。     在这些干扰扰因素中，处理量一般经流量控制，比较平稳；燃料总管压力设置压力控制环节，雾化蒸汽则与燃料压力保持一定的控制关系；其他因素应力求平稳。常见的加热炉温度控制方案有以下几种。     (1)单回路温度控制，如图6-42所示。该方案适用于对炉出口温度要求不十分严格、炉膛容量较小、外来干扰较小且变化缓慢的场合。     (2)炉出口温度与燃料流量的串级控制，如图6-43所示。该控制既可以克服燃料总管压力干扰，也便于了解燃料消耗的状况。对燃料流量测量特别是燃料油作为燃料时有一定要求。     (3)炉出口温度与燃料压力串级控制。该控制系统主要用以克服燃料总管的压力干扰，且燃料的压力测量往往较流量测量简便些，但需防止烧嘴结焦形成部分堵塞造成阀后压力升高的虚假现象。当燃料为气体时，可采用浮动阀作为燃料的调节阀。     (4)炉出口温度与炉膛温度的串级控制。以出口温度控制为主回路，炉膛的温度控制为副回路。副回路能控制较多的干扰，如燃料压力波动、燃料热值的变化等，这种控制方案较适于双斜顶方箱管式加热炉。其实施的关键在于确定反应快、代表炉膛状况的测温点。