加热炉空燃比的计算调节及异常情况的判断处理
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结合了前馈和反馈的空燃比寻优技术在的加热炉中的应用朱鸿翔温志王新丽徐海陶淑敏1.北京科技大学机械工程学院,北京1000832.宝山钢铁股份有限公司,上海201900,邮编:wenzhi@摘要:本文详细介绍了燃气加热炉的热特性,结合模糊控制技术建立了热值前馈和废气中含氧量反馈的空燃比寻优模型,并在实际中得到了应用。
根据实践操作可知,这种模型能有效的控制废气中的含氧量,提高产品质量并减少燃料的消耗。
关键词:加热炉,空燃比,前馈,反馈,模糊控制技术前言轧钢加热炉的主要任务就是在满足出炉钢坯的温度要求的前提下,实现优质、高产和低耗能。
在一定的温度系统下,优化空燃比对于提高产品质量和减少燃料消耗至关重要。
合理的空燃比不仅能提高燃料的燃烧效率、减少废气的热量散失,还能有效的控制废气中的氧含量,减少对钢坯的氧化作用。
1.空燃比寻优模型宝钢厂中轧钢加热炉所用的燃料是有高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气组成的混合煤气。
由于混合煤气的成分是不确定的,而且也不可能在线控制,所以空燃比难以设定。
为了解决这个问题,本文讨论了采用采用前馈和反馈结合的空燃比寻优技术,这种寻优技术根据混合煤气的热值建立了前馈模型,根据废气的含氧量采用模糊控制方法建立了反馈模型。
加热炉控制系统的结构图如图1所示。
热值前馈模型混合煤气的热值波动是由其成分的变化引起的的,而其成分又与理论的空气需求量有关,热值的变化又必然导致空燃比理论值的变化,因此有必要分析混合煤气的热值及其成分的关系。
1.混合煤气的热值及其成分的关系包钢厂提供的混合煤气中各煤气的成分及比例如表1所示,混合煤气的热值是随着各煤气的比例变化而变化的。
假设焦炉煤气占混合煤气的比例为b(0≤b≤1),高炉煤气占高炉煤气与转炉煤气总和之比为a(0≤a<1),那么高炉煤气占混合煤气的比例就是(1-b)a,转炉煤气占混合煤气的比例就是(1-b)(1-a).那么混合煤气的低热值可由式(1)表示.Q d =[Q dg a+Q dz(1-a)](1-b)Q dj b (1)式中,Q d为混合煤气的低热值,KJ/m3;Q dg为高炉煤气的低热值,KJ/m3;Q dz为转炉煤气的低热值,KJ/m3;Q dj为焦炉煤气的低热值,KJ/m3。
我国油田的原油凝固点普遍较高,黏度大,常温下流动性差,因此在原油的开采、集输和处理过程中需要进行加热与保温,消耗了大量的热能,提供这些热能所需的燃料和电能消耗,形成了巨大的生产成本,且占油田总能耗的比例不断上升。
目前原油加热设备主要是各类型加热炉,存在耗能高、排放高、效率低等问题。
针对加热炉各监测指标超标问题,结合管理和节能增效技术应用优化加热系统效率,对降低油田生产成本具有十分重要的意义。
1加热炉炉效低的原因分析加热炉监测项目主要有:排烟温度、空气系数、炉体外表面温度和热效率[1],加热炉监测项目与指标要求见表1。
通过对油田大量加热炉进行现场节能监测,对照标准要求发现造成加热炉炉效低有以下原因。
1.1排烟温度超标原因1)燃烧参数调整不合理,配风量过大,热量未充分交换即被带出炉膛,换热效率低,排烟温度加热炉运行存在的问题及应对措施胡建国(中国石油天然气集团公司节能技术监测评价中心)摘要:随着全球碳减排进程加快,能源体系和发展模式正在逐渐进入非化石能源主导的崭新阶段。
油田作为能源消耗大户,大力推动节能减排,大幅提高能源利用效率,加快推进绿色转型,是实现高质量可持续发展的客观要求。
针对国家标准GB/T 31453—2015《油田生产系统节能监测规范》对油田主要耗能设备之一的加热炉监测项目与指标要求,深入分析了加热炉在应用过程中出现的问题,提出了相应的解决措施和节能技术应用,以提高加热系统的能源利用率和监测指标综合合格率。
关键词:加热炉;碳减排;排烟温度;燃烧效率;传热效率DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.10.010Problems existing in the operation of heating furnace and countermeasures HU JianguoEnergy Conservation Monitoring and Evaluation Center of CNPCAbstract:With the acceleration of global carbon emission reduction,the energy system and develop-ment mode have been gradually entering a new stage dominated by non-fossil energy.As a large ener-gy consumer,the oilfields should vigorously promote energy conservation and emission reduction,greatly improve energy utilization efficiency and accelerate green transformation,which are objective requirements for achieving high-quality sustainable development.According to the national standard GB/T 31453-2015“energy conservation monitoring rules in oilfield production system”for one of the main energy-consuming equipment in oilfield heating furnace monitoring project and index re-quirements,the problems arising in the application process of heating furnace are deeply analyzed,and the corresponding solution measures and energy conservation technology application are put forward to improve energy utilization rate of heating system and comprehensive qualified rate of monitoring index.Keywords:heating furnace;carbon reduction;smoke exhaust temperature;combustion efficiency;heat transfer efficiency作者简介:胡建国,工程师,2008年毕业于长江大学(化学工程与工艺专业),从事节能技术监测评价工作,151****5018,***************,黑龙江省大庆市让胡路区大庆油田技术监督中心,163453。
罩式炉燃烧系统诊断及调试刘占增1,曾汉生2,张道明2,丁翠娇2,李洪波3,陈永锋3(1.北京科技大学机械学院,北京100083;2.武汉钢铁集团公司技术中心,湖北武汉 430080;3.武汉钢铁集团公司海南公司,海南澄迈571900)摘 要:介绍了武汉钢铁集团公司海南分公司罩式炉的设备现状和热工测试结果,分析了其存在的问题,并进行了整改和调试。
关键词:罩式炉;热工测试;空气系数中图分类号:TF155.1 文献标识码:A 文章编号:1001-1447(2006)03-0040-03Diagnosis and debugging on burning system of hood-type annealing furnaceLIU Zhan-zeng 1,ZENG Han-sheng 2,ZHANG Dao-ming 2,DING Cui-jiao 2,LI Hong-bo 3,CHEN Yong-feng 3(1.College of Mechanical ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083;2.Technology Center ,Wuhan Iron and Steel Corp.,Wuhan 430080,China ;3.Hainan Co.Ltd ,Wuhan Iron and Steel Corp.,Chengmai 571900,China )Abstract :This paper introduces the current operating conditions and thermal engineering meas-urement results of hood-type annealing furnace in Hainan Co.Ltd of WISCO.Based on existent problems of equipment corresponding measures are discussed in the paper.Key words :hood-type annealing furnace ;thermal engineering measurement ;air coefficient作者简介:刘占增(1977-),男,河北献县人,工程师,主要从事热能方面的研究.武钢集团海南有限公司现有全氢罩式炉炉台8座,加热罩4座,罩式炉对冷轧后的薄板卷进行退火处理,以达到光亮退火的目的。
加热炉烟气一氧化碳排放高的主要原因及控制措施目前步进炉已经将各煤气、煤烟阀板全部更换,密封效果有比较明显的改善,反吹系统投入过程中,如控制合理烟气中一氧化碳含量大多数时间段能控制在500ppm~1000ppm左右,个别高点在3000~4000ppm左右。
当一氧化碳排放异常超高是注意排查以下几方面原因并采取相应措施:一、反吹系统投入情况。
1、如反吹过程中由于触发连锁保护条件,可能造成反吹系统自动停止时,使烟气中一氧化碳排放超标。
2、是否有烧嘴切换成手动模式,如烧嘴在手动模式下不换向时,此段反吹自动停止。
检查:查看反吹系统是否全部投入、烧嘴有无在手动模式下。
措施:查明原因,确认报警,重新投入反吹功能,如加热炉烧嘴有打成手动模式情况,及时取消。
二、反吹阀门故障。
如反吹阀门故障无法打开时,则造成此侧反吹无效,致使烟气中一氧化碳排放招标。
检查:查看反吹系统画面,观察各个阀门状态看有无红色报警,当发现阀门出现红色报警时,现场查看此阀门是否有无法动作等情况,措施:及时处理异常反吹阀门,加强阀门日常检查维护,定期对阀杆等位置添加润滑油。
三、加热炉燃烧空煤气配比情况煤气燃烧的三个条件,即煤气、空气和燃烧温度,当喷入炉内的煤气没有足够空气使其充分燃烧时,则没有燃烧的煤气就会被对侧正在排烟的烧嘴直接排出,造成烟气中一氧化碳含量超标。
造成炉内空燃比异常的主要原因如下:1.煤气压力波动频繁且幅度较大。
由于煤气系统没有煤气柜,煤气压力波动较大,造成很难维持良好的空燃比,当煤气压力突然增高时,在煤气阀位保持不变的情况下,煤气流量会大幅增加,造成多余煤气喷入炉内不能完全燃烧,由对侧排烟排走造成排放超标。
2.空气、空烟阀板密封较差。
此次大修对所有煤气、煤烟阀板进行了更换,密封效果有了明显改善,杜绝了大部分煤气三通阀处短路煤气直接拍走的情况,在流量数值显示相同的情况下,喷入炉内的煤气量较之前是增加的,但是空气及空烟阀板仍为老的阀板密封形式,空气在流经流量计后,在空气三通阀处空气、空烟短路情况仍然比较严重,致使流量检测数值无异常,但喷入炉内的实际空气量相对较少,在煤气、煤烟阀板更换前,煤气、空气都存在短路情况,此问题不明显,而现在煤气短路情况已经改善,但空气仍存在短路情况,因此目前在空燃比控制上,应适当增加空燃比数值,增加进入炉内的空气量。
加热炉中的高效燃烧控制涂冰怡所有工业生产的改进及发展不外乎两点:效率和环保。
加热炉是轧钢生产企业中的主要耗能设备,尽量提高燃料利用率,是节能降耗需解决的主要问题。
国内外冶金行业的燃料主要为焦炉、高炉混合煤气及各单一煤气,部分使用天然气,个别小型轧钢厂使用重油。
计算机控制燃烧过程,就是在各种燃烧工况条件下,找到合理的最佳空燃比。
使燃烧处于较佳状态,从而提高炉温控制精度,保证钢锭以较快的速度达到出钢温度,节约能源,减少氧化烧损。
最佳空燃比控制思想:在煤气热值、压力等炉况不稳定的状态下把影响燃烧的多个因素考虑进来,炉温升温速度合理,引起升温速度合理(满足一定范围),炉压合理(满足一定的范围),热风升温速度合理。
要使加热炉达到高效率关键是寻找到最佳空燃比,将所有影响燃烧效果的因素尽可能的引入控制系统,实现加热炉的精确控制。
加热炉不能很好控制空燃比的主要问题是燃料的热值与压力不稳定时,控制系统就不能达到预期目标了,2009年,针对加热炉热值不稳定的情况,杨庆荣先生提出了一种基于加热炉热平衡的燃烧比控制方法,解决了燃料热值波动时空燃比难以自动修正的缺陷。
他做了一个理想状况的模拟计算,结果得出空燃比只是煤气流量的函数,和煤气流量成反比关系,即加热炉在稳定工作时,炉内需要的热量是一定的,当煤气品质变差时,煤气热值下降,实际燃烧中有部分多余空气,这会导致炉温下降,为保证炉膛内的温度,必会增加煤气流量,空燃比随之减小,燃烧系统维持最佳燃烧状态。
反之亦然,煤气质量变好时,煤气热值增加,导致炉膛温度升高,为保证炉膛温度,煤气流量相应减少,空燃比增加,使系统维持最佳燃烧状态。
据此建立了空燃比随煤气变化的控制模型,这种方法虽然简单易行,节能效果好,有利于自动控制,但是在最初建立模型的时候作出了很多假设。
假设燃料在炉内完全燃烧,钢坯的氧化放热不计等等,而现实中却远非如此,所以还是不能根本上控制好空燃比。
空燃比的主要控制思想为:在煤气热值、压力等炉况不稳定的状态下把影响燃烧的多个因素考虑进来,炉温升温速度合理,引起升温速度合理(满足一定范围),炉压合理(满足一定的范围),热风升温速度合理。
轧钢加热炉空燃比自寻优控制系统研究摘要:主要介绍了加热炉空燃比控制系统,讨论了加热炉燃烧控制的总体方案,提出了自寻优模糊控制空燃配比。
使该控制系统具有动态响应好、稳定性高等特点。
文中给出了采用自寻优控制理论控制加热炉空燃比的系统框图以及控制策略,这些方法已在国内众多钢铁厂加热炉控制系统中得到应用并取得较好控制效果。
关键词:加热炉空燃比自寻优控制1 前言加热炉在轧钢生产中占有十分重要的地位。
它的主要作用一是提高方坯的塑性,降低变形抗力;二是按轧机的轧制节奏将钢材加热到工艺要求的温度水平和加热质量;三是在优质生产的前提下,尽可能地降低燃料消耗,减少氧化烧损[1]。
轧钢加热炉的燃烧过程是受随机因素干扰的、具有大惯性、纯滞后的非线性分布参量的随机过程。
对于这种复杂的控制对象,尤其是燃烧过程中空燃比的控制,即使是经验丰富的操作工人,也很难全面的考虑各种因素的影响,准确地控制燃烧过程,使得炉温经常偏高或是偏低,有时由于空燃比控制的盲目性,还会造成炉尾冒黑烟等恶劣的事故。
这些都严重影响了加热炉加热质量和燃耗,甚至影响正常得生产。
因此我们采用了从理论上属于自适应控制范畴,但又不需建立准确数学模型的自寻最优控制系统对加热炉空燃比进行有效的控制。
2 自寻优控制原理自寻最优控制的特点是在不需要知道系统数学模型的情况下,只要被控对象具有极值型非线性特性,就能自动搜寻最优工况,保证目标函数达到或接近最优值。
而且在环境条件(工况)发生变化时,只要系统仍保持极值型非线性关系,就能自动搜索到新工况下的最优点,因此具有自适应能力。
另外,在保持极值型非线性的条件下允许对控制量、被控指标以及其关系进行非线性代换,因而控制量、被控指标均可转换为易于处理的相对量而不影响自寻最优效果。
设有两个变量x,y存在着极值型非线性的关系,如图1所示[2]图1 自寻优控制原理图首先任取X l,找到对应值Y l,取X2=X l+△x:,再找到对应的Y2,算出△Y l=Y2-Y1,若Sign(△Y l)=+1,则取X3=X2+△X2,使得Sign(△X2)=Sign(△X1),否则取X3,使得Sign(△X2)=Sign(△X l)。
加热炉炉况的分析与判断总结加热炉生产实践知识总结炉况的分析与判断1. 煤气燃烧情况的分析:方法:从炉尾或侧炉门观察火焰,如果火焰长度短而明亮,或看不到明显的火焰,炉内能见度很好,说明空燃比适中,燃烧正常;如果火焰暗红无力,火焰拉向炉尾,炉内的气氛混浊,甚至冒黑烟,火焰在烟道中还在燃烧,说明严重缺乏空气,燃料处于不完全燃烧状态;如果火焰相当明亮,噪声过大,可能是空气过量,但对喷射式烧嘴不能依次而判断;燃烧的正常与否可以通过观察仪表进行分析判断:当燃烧充分完全时,空气与煤气流量的比例大致稳定在一定数值,这一数值因燃料的发热量的不同而不同。
利用氧化锆装置以检测烟气的含氧量:当烟气中的含氧量在0.01-0.03时燃烧正常;含氧量在超过0.03时为过氧燃烧,即供入的空气量过多;当含氧量小于0.01时为氧化锆中毒的反应,说明空气量不足,是欠氧燃烧。
氧化锆的安装位置应适当,取样点应具有代表性。
2. 加热过程中钢坯的温度判断作为一名优秀的加热工应有过硬的目测钢温的本领,观察并区分钢的火色,最好在黑暗处进行观测,以免在其他光源的照射下引起误差。
钢料是否烧透的判断:中间与两端的温度相同时,说明坯料本身的温度已经比较均匀;若端部高于中间的温度,说明坯料没有烧透需继续加热;若端部的温度低于中间温度,说明炉温有所降低,此时要警惕发生粘钢现象。
钢温与炉子的状态有直接的关系,有时料头端部温度过高多是因为炉子两侧墙温度过高造成的,坯料短尺交错排料时,两头受热面积大,加热速度快或炉子的下加热负荷过大,下部热量上流冲刷端部引起的。
钢坯长度方向温度不均,轧制延伸不一致、轧制时不好调整影响产品的质量。
端头温度低轧制时穿带率低,容易产生设备事故影响生产,同时增加燃料和电力消耗。
钢坯加热的下表面温度低或存在严重的水管黑印,轧制时上下延伸不同造成钢的弯曲,同时影响产品的质量。
下加热温度低是下加热供热不足、炉筋水管热损失太大、水管绝热不良、炉门吸入冷风过多或加热时间不足造成的。
2018年08月水。
从实践分析来看,MgCl 26H 2O 在97至554℃之间会出现脱水的情况,在550℃以上,其会分解成氧化镁和氯化氢气体,而在此条件下,氯化锂是不发生分解的。
基于此原理,在经过煅烧后将烧结物进行浸取,因为锂盐比较容易溶于水,所以其会溶于溶液,而氧化镁几乎不溶于水,所以其会留在残渣中,通过浸取工序将杂质等做去除,最终得到碳酸锂。
分析此种方法的利用发现其最大的优势是能够将盐湖的资源进行最有效的综合利用。
缺点是这种方法会蒸发大量的水量,整体的能耗比较高。
2.3溶剂萃取生产工艺在以卤水为原料的碳酸锂生产中,溶剂萃取生产工艺在目前受到了较多的关注。
从此种方法的具体分析来看,其能够从低品位卤水中进行碳酸锂的提取,现实效果比较的显著,。
具体分析此种工艺发现其具有单一萃取体系和协同萃取体系两类。
就此种方法的具体利用分析来看,其最大的优势是能够从高镁锂含量的卤水中进行碳酸锂的提取,对于卤水的有效利用来讲比较的突出。
但是在实际使用中,其消耗的卤水量比较大,而且整个过程对设备会造成较大幅度的腐蚀,所以对设备材质的要求比较的高。
3从海水中提取碳酸锂的生产工艺从目前的具体分析来看,因为国际市场对锂盐的需求量在不断的上涨,而目前的开发无法满足其需要,所以从海洋中进行锂盐的提取成为了重要的研究方向。
就当前的分析实践来看,在锂浓度较低的海水中进行锂盐的提取,被国际公认的最有前途的方法是吸附剂法。
此种工艺方法利用的关键是对吸附剂进行选择。
为了保持良好的吸附效果,需要选择吸附性好,循环利用率比较高和成本相对较低的吸附剂。
就当前的国际分析来讲,日本、美国等国家从海水中进行碳酸锂的提取工艺和设备研究取得了一定的进展。
4结语综上所述,碳酸锂作为重要的资源有着较为突出的利用价值,强化其生产制备有重要的意义。
具体分析目前社会实践中具体使用的针对不同原料的碳酸锂提取方法,可以更好的认识工艺的特点和优势,进而在实践中做采用。
工程设计及标准石油化工自动化,2008,5;25AUT()MATI()NINPETROCHEMICAI。
INDUSTRY常减压加热炉空燃比控制的应用王永长,庄德奎,胡瑞(中国石油股份有限公司大连石化分公司。
辽宁大连116032)摘要:对常减压装胃的加热炉空燃比控制进行了详细描述,从工艺和控制相结合的角度理解空燃比控制,总结了该控制方案的特点、控制系统组态时的注意事项以及控制系统运行中需要注意的问题,为加热炉空燃比控制系统的正确实施和长周期高效率的运行维护提供了可供借鉴的经验。
关键词:加热炉;复杂控制;空燃比中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1007—7324(2008)05—0025—04TheApplicationofAir/FuelRatioControlSystemfortheFurnaceWangYongchang,ZhuangDekui,HuRui(DaLianPetrochemicalCo.Ltd.,PetroChina,Dalian,116032,China)Abstract:Theair/fuelratiocontr01systemofthefurnaceiSintroducedindetail.Fromthepointofviewofbothprocessandcontrol,thecharacteristicsofair/fuelratiocontrolsystemareanalyzed.Thecharacteristicsoftheeontrolscheme,configurationforthecontrolsystemandoperationofthecontrolsystemaredescribed.Thatishelpfulforlongperiodofoperation.Keywords:furnace;complexcontrol;air/fuelratiocontr011引言中国石油股份有限公司大连石化分公司新建加工进口含硫原油的10Mt/a常减压蒸馏装置,其常压加热炉的设计负荷超过了100Mw,减压炉负荷也在80Mw以上。
空燃比计算在燃烧过程中,空燃比是一个非常重要的参数,它指的是燃料和空气的混合比例。
空燃比的正确选择对于燃烧效率和排放控制都有着重要的影响。
在本文中,我们将介绍空燃比的概念、计算方法以及对燃烧过程的影响。
一、空燃比的概念空燃比是指单位质量的燃料所需的理论空气量与实际供给空气量之比。
它用于描述燃料和空气的混合比例,通常用λ表示。
当λ小于1时,表示燃烧过程中供氧不足,称为贫燃;当λ大于1时,表示供氧过剩,称为富燃;当λ等于1时,表示理论空气量和实际供给空气量相等,称为化学计量。
二、空燃比的计算方法空燃比的计算方法主要有两种:质量法和体积法。
1. 质量法质量法是根据燃料和空气的质量来计算空燃比的方法。
假设燃料的质量为m_f,空气的质量为m_a,空燃比为λ,则空燃比的计算公式为:λ = m_a / m_f其中,m_a为实际供给空气量,m_f为单位质量燃料所需的理论空气量。
2. 体积法体积法是根据燃料和空气的体积来计算空燃比的方法。
假设燃料的体积为V_f,空气的体积为V_a,空燃比为λ,则空燃比的计算公式为:λ = V_a / V_f其中,V_a为实际供给空气量,V_f为单位体积燃料所需的理论空气量。
三、空燃比对燃烧过程的影响空燃比的选择对燃烧过程有着重要的影响。
不同的空燃比会导致燃烧温度、燃烧速率和排放物的生成量等参数的变化。
1. 燃烧温度在贫燃条件下,空气不足导致燃烧温度降低,容易产生不完全燃烧产物,如一氧化碳。
而在富燃条件下,供氧过剩会增加燃烧温度,容易形成氮氧化物。
因此,在控制燃烧过程中,选择适当的空燃比可以控制燃烧温度,减少有害物质的生成。
2. 燃烧速率空燃比的改变会影响燃烧速率。
在贫燃条件下,燃料燃烧速率较慢,会导致燃烧不充分;而在富燃条件下,燃料燃烧速率较快,容易产生火焰失稳和燃料喷洒现象。
因此,选择合适的空燃比可以保证燃烧过程的稳定和充分。
3. 排放物生成空燃比的变化也会影响排放物的生成。
在贫燃条件下,由于燃烧不完全,会产生大量一氧化碳和其他有害物质;而在富燃条件下,由于燃烧温度升高,会产生大量氮氧化物。