[发明专利]炼化加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法

说明书

本发明炼化加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法属于炼化加热炉控制技术，根据炼化加热炉运行工况特点及烟气管网的物理特性确立了炼化加热炉非对称系统理论，研发了炼化加热炉外部空气进入量计算数学模型和空气过剩系数计算数学模型，通过烟气分析检测的氩含量来计算炼化加热炉外部空气进入量，然后根据外部空气进入量设定值与计算值之差对引风机入口阀开度进行调节，使外部空气进入量始终控制在设定值范围内；根据烟气分析检测的氧含量和一氧化碳含量对空气流量和燃气流量进行调节，使空气过剩系数始终控制在设定值范围内；获得了提高炼化加热炉燃烧效率、减少NOx污染排放量、实现全自动控制的多重节能减排效果。

技术领域

本发明属于炼化加热炉控制技术，具体是炼化加热炉的外部空气进入量控制技术和空气过剩系数控制技术；本发明不涉及控制系统、控制设备及仪器仪表的选型。

背景技术

管式炼化加热炉是石油炼制、石油化工、煤化工、焦油加工、原油输送等工业中广泛使用的炼化工艺加热炉，既是主要能耗设备，也是污染源大户，其燃料消耗在化工装置能耗中约占60～80％。因此，提高管式炼化加热炉热效率、开发节能技术、解决节能减排问题是一项任重道远的工作。

空气过剩系数控制方法一直是管式炼化加热炉节能减排研究的重点，现有技术采用检测烟气中氧含量，计算空气过剩系数，然后调节送风机风量或者采用调节烟道挡板控制炉膛负压和风量的方法来解决空气过剩系数控制，也有采用国外引进技术的通过检测氧和一氧化碳含量来判断空气过剩系数的大小，然后调节送风机风量的方法来解决空气过剩系数控制。前一种方法，由于烟气中检测的氧含量还包含了炼化加热炉漏风所含的氧量，不能真实地反映出实际燃烧的过氧量，还不是真正意义上的空气过剩系数控制方法；后一种方法利用一氧化碳含量变化来判断是否是最佳燃烧状态，然后调节助燃风量来达到最佳燃烧，这种方法是以牺牲燃烧不充分为代价的，并且因为燃烧不充分所产生的一氧化碳还可能有一部分被漏风的氧所燃烧，所以实际的空燃比并不理想，特别是在环境保护方面，一氧化碳排放是不可取的，所以这种方法亦存在严重诟病。

现有技术存在的烟气中氧含量和空气过剩系数控制问题严重影响炼化加热炉热效率的提高，由于温度和氧浓度是影响NO_x生成的主要因素，炼化加热炉也面临污染排放的巨大压力，此外还存在对烟气侧炉管表面金属氧化和硫酸露点腐蚀的影响，因此，控制氧含量和空气过剩系数对提高管式炼化加热炉热效率和防止设备腐蚀意义重大。

随着技术进步，炼化加热炉工艺及装备技术得到了不断的改进和完善，但炼化加热炉烟气氧含量和空气过剩系数动态可控技术几十年来一直停滞不前，没有明显的实质性进展。

综上所述，由于缺失对烟气氧含量和空气过剩系数的控制功能，现有技术从根本上适应不了炼化加热炉深度节能减排的需求，理论研究和应用技术亟待有所突破。

炼化加热炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法还未见到公开发表的出版物、文献或资料。

发明内容

本发明的目的是根据炼化加热炉运行工况的特点，寻求突破制约现有技术的技术瓶颈，研究开发与炼化加热炉非对称运行工况相适应的动态控制方法，以实现炼化加热炉深度节能减排的效果。