一种控制空燃比的蓄热式快速热解炉温度控制方法技术

本发明专利技术提出一种控制空燃比的蓄热式快速热解炉温度控制方法：选取N层辐射管作为一个温度控制区，其期望温度为Tq，其期望空燃比Kq；设置单位控制时间区间为tn；测量所述温度控制区实际空气流量为Qk；测量所述温度控制区实际燃气流量为Qr；通过所测得的Qk、Qr计算实际空燃比K；测量温度控制区热解炉区段的温度T；把Tq和T引入第一PID控制器计算p1值；用p1来控制空气调节阀的开度；把Kq和K引入第二PID控制器计算p2值；用p2来控制燃气调节阀的开度；重复上述过程，实现对实际空燃比的控制。本发明专利技术以空燃比为主控、以动态控制辐射管通断时间的温度控制为辅空的方法，有利于实现均匀的温度场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及快速热解化工领域，特别是涉及蓄热式快速热解炉炉温的自动控制领域，尤其关于一种控制空燃比的蓄热式快速热解炉温度控制方法。
技术介绍
快速热解可以使含碳高分子迅速发生断键反应，抑制了热解产物的二次热解反应和交联反应，降低热解过程中的燃气和半焦产物，提高焦油产率。蓄热式快速热解炉采取蓄热式辐射管作为加热源实现对含碳有机物的快速热解。蓄热式快速热解炉的热解区是由多层蓄热式辐射管组成，且在炉本体高度方向上间隔分布，每层辐射管有多个，沿水平方向间隔分布。根据不同的工艺的要求，需要形成一个或多个均匀的温度场。对于均匀温度场的形成，一般方法是通过手动调节分区燃气调节阀开度大小来调整炉内温度，同时限定单根辐射管温度的高低限，防止辐射管温度过低或过高，烧坏辐射管以及造成炉内温度场不均匀的方法来实现一个或多个均匀的温度场。实际运行过程中，对炉内达到精准的期望温度的一个或多个均匀温度场的要求比较难于实现，仅仅在相当大的温度范围内实现相对的均匀温度场，并且单根辐射管温度严重过高的现象也是时有发生。因此实际的炉温控制不能很好的满足工艺要求，且辐射管温度长期严重过高影响其使用寿命。所以，现有的蓄热式快速热解炉温度控制方法有待进一步改进。目前应用中有多层辐射管分区加热和控制的方法，但这种方法在每一层每一区需要较多温度控制器和可控硅调功器，增加了成本投资。目前还有一种连续退火炉辐射管加热控制方法，先从历史数据中获取每种带钢目标温度和每种带钢产量百分比；再将每种所述带钢目标温度与每种所述带钢产量百分比对应进行计算，得到每种所述带钢目标温度对应的辐射管温度设定值组，其中，一个所述辐射管温度设定值组均包括所述连续退火炉内每个辐射管的温度；基于所述辐射管温度设定值组生成每种所述带钢目标温度对应的二级加热模型曲线，其中，一个所述辐射管温度设定值组生成一个所述二级加热模型曲线；从所述二级加热模型曲线中调用与当前带钢目标温度和当前带钢产量百分比均匹配的一个所述二级加热模型曲线对每个区域的辐射管进行控制，从而对所述连续退火炉内带钢进行热处理。这种方法温度控制方案比较专一，不够灵活，且需要进行相当大的计算，实现复杂。由于现有技术在存在诸多不足，因此如何改进多层辐射管分区加热和控制的方法，提高提高控制的灵活性，降低成本，成为人们亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术不够灵活，实现复杂，并且实施成本较大的不足，本专利技术意在提出一种控制空燃比的蓄热式快速热解炉温度控制方法，能够更灵活、更简单、低成本地实现均匀的温度场，更好地适应工艺的要求。本专利技术提出一种控制空燃比的蓄热式快速热解炉温度控制方法，包括以下步骤：选取所述快速热解炉中N层辐射管作为一个温度控制区，所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的期望温度为Tq，所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的期望空燃比Kq；设置对所述温度控制区的单位控制时间区间为tn；测量所述温度控制区实际空气流量为Qk；测量所述温度控制区实际燃气流量为Qr；通过所测得的Qk、Qr计算所述温度控制区中实际空燃比K；测量所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的温度T；把Tq和T引入第一PID控制器，确保第一PID控制器实时计算，输出值记为p1；把p1引入到所述温度控制区空气调节阀控制器中，来控制所述温度控制区空气调节阀的开度；把Kq和K引入所述第二PID控制器，确保所述第二PID控制器实时计算，输出值记为p2；把p2引入到所述温度控制区燃气调节阀控制器中，来控制所述温度控制区燃气调节阀的开度；重复上述过程，通过对实际空燃比的控制，从而实现对快速热解炉炉温的控制。进一步地，包括以下步骤：测量所述温度控制区中的各个辐射管的温度T(m)，其中m为小于或者等于所述温度控制区中辐射管总数的正整数；计算所述温度控制区中的所有辐射管的温度的平均值Tavg；把T(m)和Tavg引入所述第三PID控制器，确保所述第三PID控制器实时计算并输出所述温度控制区中每个辐射管的t(m)值，t(m)值为单位控制时间区间为tn内第m个的辐射管关断时间,其中m为大于零，小于或者等于所述温度控制区中辐射管总数的整数；根据所述温度控制区中每个辐射管的t(m)值，在单位控制时间区间为tn内关断相应的辐射管。进一步地，在所述快速热解炉中设置两个以上温度控制区。进一步地，通过试凑法得到所述第一PID控制器、所述第二PID控制器的比例、积分和微分参数。进一步地，通过试凑法得到所述第三PID控制器的比例、积分和微分参数。进一步地，使所述第一PID控制器输出范围的最大值为tn1，限定第一PID控制器的输出范围为tL1～tH1，其中tL1为所述温度控制区最小负荷时，空气调节阀的最小开度；tH1为所述温度控制区最大负荷时，空气调节阀的最大开度。进一步地，使所述第二PID控制器输出范围的最大值为tn2，限定第二PID控制器的输出范围为tL2～tH2，其中tL2为所述温度控制区最小负荷时，燃气调节阀的最小开度；tH2为所述温度控制区最大负荷时，燃气调节阀的最大开度。进一步地，使所述第三PID控制器输出范围的最大值为tn，限定第三PID控制器的输出范围为0～tn。进一步地，将可换向辐射管用作所述辐射管，所述可换向辐射管换向周期为50～200秒，所述单位控制时间区间包括8～16个所述换向周期。进一步地，使所述可换向辐射管换需要关断的时间为所述换向周期的整数倍。应用本专利技术，可实现如下有益效果：以空燃比为主控、以动态控制辐射管通断时间的温度控制为辅控的方法，易于在对应温度场内提高不同辐射管温度的均匀性，避免单根辐射管温度过高影响辐射管的使用寿命，进而有利于实现均匀的温度场，以更好地适应工艺的要求。附图说明图1是本专利技术实施例的1区温度场温度控制方法流程图。具体实施方式下面结合附图具体说明本专利技术的实施方式。如图1所示，首先定义蓄热式辐射管名称为对应该辐射管的实际温度为其中x＝1,2,3…,m；yx＝1,2,3…,n。x为快速热解炉沿炉本体高度方向上自上而下辐射管的层数，yx为x层辐射管的个数(本文一下所提到的x和y都是这个含义)。对于确定的炉体，对应已知的x，有确定的y值，即所有辐射管有一个确定的名称。例如，为自上而下第2层第3个辐射管，T32为自上而下第2层第3个辐射管的温度。以3个均匀温度场为例，来说明炉温控制方案，一个或多个均匀温度场温度控制方案类似，该方法不限于3个温度场。对于确定的快速热解炉，辐射管分布层数和每层的个数一定，该方法不限于以下设定的层数和每层的辐射管个数。设有x＝12，自上而下每层辐射管个数y1＝8，y2＝6，y3＝8，y4＝6，y5＝8，y6＝6，y7＝8，y8＝6，y9＝8，y10＝6，y11＝8，y12＝6。设x＝1,2,3,4的辐射管形成1区温度场，x＝5,6,7,8的辐射管形成2区温度场，x＝9,10,11,12的辐射管形成3区温度场，三个区域对应的实际温度为T1，T2，T3；三个区的期望温度分别为Tq1，Tq2，Tq3；三个区的实际空气流量分别为Qk1、Qk2、Qk3；三个区的实际燃气流量分别为Qr1、Qr2、Qr3；三个区的实际空燃比分别为K1、K2、K3；三个区的期望空燃比分别为Kq1、Kq2、Kq3；t为辐射管换向周期。把单个辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制空燃比的蓄热式快速热解炉温度控制方法，包括以下步骤：选取所述快速热解炉中N层辐射管作为一个温度控制区，所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的期望温度为Tq，所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的期望空燃比Kq；设置对所述温度控制区的单位控制时间区间为tn；测量所述温度控制区实际空气流量为Qk；测量所述温度控制区实际燃气流量为Qr；通过所测得的Qk、Qr计算所述温度控制区中实际空燃比K；测量所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的温度T；把Tq和T引入第一PID控制器，确保第一PID控制器实时计算，输出值记为p1；把p1引入到所述温度控制区空气调节阀控制器中，来控制所述温度控制区空气调节阀的开度；把Kq和K引入所述第二PID控制器，确保所述第二PID控制器实时计算，输出值记为p2；把p2引入到所述温度控制区燃气调节阀控制器中，来控制所述温度控制区燃气调节阀的开度；重复上述过程，通过对实际空燃比的控制，从而实现对快速热解炉炉温的控制。

【技术特征摘要】
1.一种控制空燃比的蓄热式快速热解炉温度控制方法，包括以下步骤：选取所述快速热解炉中N层辐射管作为一个温度控制区，所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的期望温度为Tq，所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的期望空燃比Kq；设置对所述温度控制区的单位控制时间区间为tn；测量所述温度控制区实际空气流量为Qk；测量所述温度控制区实际燃气流量为Qr；通过所测得的Qk、Qr计算所述温度控制区中实际空燃比K；测量所述温度控制区对应的所述快速热解炉区段的温度T；把Tq和T引入第一PID控制器，确保第一PID控制器实时计算，输出值记为p1；把p1引入到所述温度控制区空气调节阀控制器中，来控制所述温度控制区空气调节阀的开度；把Kq和K引入所述第二PID控制器，确保所述第二PID控制器实时计算，输出值记为p2；把p2引入到所述温度控制区燃气调节阀控制器中，来控制所述温度控制区燃气调节阀的开度；重复上述过程，通过对实际空燃比的控制，从而实现对快速热解炉炉温的控制。2.如权利要求1所述的控制空燃比的蓄热式快速热解炉温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：测量所述温度控制区中的各个辐射管的温度T(m)，其中m为小于或者等于所述温度控制区中辐射管总数的正整数；计算所述温度控制区中的所有辐射管的温度的平均值Tavg；把T(m)和Tavg引入所述第三PID控制器，确保所述第三PID控制器实时计算并输出所述温度控制区中每个辐射管的t(m)值，t(m)值为单位控制时间区间为tn内第m个的辐射管关断时间,其中m为大于零，小于或者等于所述温度控制区中辐射管总数的整数；根据所述温度控制区中每个辐射管的t(m)值，在单位控制时间区间为tn内关断相应的辐射管。3.如权利要求1或者2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志佳，陈万里，马增伟，耿仕静，刘艳，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11