转化炉交叉限幅控制设计探讨.pdf

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1、第32卷第3期2011年6月化学工业与工程技术JournalofChemicalIndustry&EngineeringV01．32NO．3Jun．，2011转化炉交叉限幅控制设计探讨关春子(中国石化集团南京工程有限公司，江苏南京210100)摘要：在CO装置生产中，由于转化炉负荷和工况的变化，经常会因出现炉温偏差而调整炉温，为了满足工艺生产的要求，需要对燃料进行调节。在一般调节过程中，由于温度响应比较慢，且不易稳定。采用交叉限幅控制。可以使燃料和空气达到动态过程的空燃比基本协调一致，从而减少损失，节省燃料。关键词：转化炉

2、交叉限幅空燃比中图分类号：T5．2文献标识码：A文章编号：1006—7906(2011)03—0043一05Designphilosophyofthereformercross—limitingcomplexcontrolscheme‘GUANChunzi(SinopecNanjingEngineering&ConstructionIne．，Nanjing210100，China)Abstract：OwingtOthechangedloadandoperatingconditionsofreformer，thetemper

3、atureadjustinganddeviationalwaystakeplaceinCOunit．InordertOsatisfythedemandofmanufacturingproduction，thefuelquantityneedstOadjust．Duringsuchprocess。theresponseofthetemperatureisslowandunsteady．Theadoptionofthereformercross-limitingcontrolschemecanmaintaintheAFR(Ai

4、r-to-FuelRatio)，lesseninglOSSandsavingfuel．Keywords：Reformer!Cross-limitingcontrol；Air-to-FuelRatio转化炉是C0装置中转化反应的反应器，是装置的核心设备。燃烧控制系统则是转化炉的重要控制系统，包括选择控制、比例控制、前馈控制及交叉限幅控制。燃烧控制系统的最终目标是使转化炉在高转化入口温度、高转化出口温度和低水碳比条件下，制取C0含量较高的合成气，保持转化炉出口温度在期望值。蒸汽转化反应主要燃料气为冷箱来的排放气，界区来的天然气

5、作为补充燃料。转化炉出I：1工艺气温度和辐射段炉膛温度共同决定补充燃料气的流量。由于热量输入改变和出口温度改变之间有一个相当长时间的滞后，烟气出口温度用作一个中间的控制指标。转化炉出口温度控制器设定一个烟气出口温度控制器的设定值。烟气出口温度控制器的输出被分割成从0到最大热量输入，并且设定经过燃烧控制系统输入至转化炉的热量。燃烧控制系统是一个“交叉限幅主副”控制系统，可维持空气与燃料比率(air-to-fuelratio，AFR)，这样燃料气可安全有效地燃烧。冷箱来的吹扫气提供了大部分的燃料。测试实际的吹扫气流量，将这个值

6、转换为热值，并且从交叉温度控制器的测量输出中减去，将结果转换为需要的燃料气或天然气流量，然后通过主副系统设定燃料气或天然气流量控制器的设定值。根据每一种燃料计算所需空气量，相加后作为设定值经过主副系统送入燃烧空气流量控制器。这样就能以恰当的AFR提供适当的燃料量。1转化炉出口温度和燃烧控制转化炉出口温度和燃烧控制流程示意如图1所示。界区来的燃料气(FIC一15274)、天然气(FIC一15273)和冷箱释放气(FIC一15272)通过经控制阀下游压力修正过的各自的流量信号进行流量控制。这些流量控制器接受来自于空气与燃料比率

7、(AFR)控制系统的一个设定值。收稿日期：2011—02—15，作者筒介：关春子(1971一)，女，辽宁大连人，工学学士，工程师，现从事自控设计工作．E-mail：guancz@snei．com．co·44·化学工业与工程技术2011年第32卷第3期图1转化炉出口温度和燃烧控制流程示意转化炉安装了大量平衡式通风的烧嘴。每一个烧嘴都有一个燃料气管口和一个燃烧空气进口。转化炉设计燃烧所有可利用的一氧化碳分离单元来的吹扫气，并通过燃烧补充燃料提供其余热量。通过燃烧控制系统控制转化炉。过剩空气系数由HICl5276(O～10可调)

8、手动输入控制。鼓风机GBl5202为烧嘴提供燃烧空气，而引风充燃料气机GBl5201从炉膛抽出燃烧气体。燃烧空气流量(FICl5251)通过燃烧空气风机入口管上的文丘里管进行测量并经温度修正，通过改变风机的转速控制空气流量。流量控制器接受来自燃烧控制系统的一个设定值。如图2所示(横河CS3000系统指导