控制辐射管通断时间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动态控制辐射管通断时间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；设置单位控制时间区间为tn；测量所述温度控制区中的各个辐射管的温度T(m)；计算温度控制区中的所有辐射管的温度的平均值Tavg；测量温度控制区对应的快速热解炉区段的温度T；把Tq和T、T(m)和Tavg分别引入第一PID控制器、第二PID控制器，确保第一PID控制器实时计算并输出ta、tb值；将ta与tb值相加，依相加值的长短关断相应的辐射管；重复上述过程，实现对快速热解炉炉温的控制。本发明专利技术能够避免温度过高影响辐射管的使用寿命，易于实现均匀的温度场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热解炉炉温的控制领域，特别是涉及蓄热式快速热解炉炉温的自动控制领域，主要关于一种控制辐射管通断时间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；再将每种带钢目标温度与每种带钢产量百分比对应进行计算，得到每种带钢目标温度对应的辐射管温度设定值组，其中，一个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；基于辐射管温度设定值组生成每种带钢目标温度对应的二级加热模型曲线，其中，一个辐射管温度设定值组生成一个二级加热模型曲线；从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二级加热模型曲线对每个区域的辐射管进行控制，从而对连续退火炉内带钢进行热处理。但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。由于现有的多层辐射管分区加热和控制的方法不够灵活，实现复杂，并且实施成本较大，因此有必要研究更灵活、更简单、实施成本小的蓄热式快速热解炉温度控制方法，以更好地适应工艺的要求。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术意在提出一种动态控制辐射管通断时间的蓄热式快速热解炉温度控制方法，能够动态控制辐射管通断时间，避免单根辐射管温度过高，进而有利于实现均匀的温度场。本专利技术提出一种动态控制辐射管通断时间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；设置对所述辐射管温度测量与所述辐射管进行开关调控的单位控制时间区间为tn；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；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控制器实时计算并输出ta值；把T(m)和Tavg引入所述第二PID控制器，确保所述第二PID控制器实时计算并输出tb值；将ta与tb值相加，即为所述单位控制时间区间内第m个辐射管的关断时间t(m)；根据t(m)的长短，在所述单位控制时间区间内，关断相应的辐射管；重复上述测温、计算过程，通过对辐射管通断时间的控制，从而实现对快速热解炉炉温的控制。进一步地，在所述快速热解炉中设置两个以上所述温度控制区。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大负荷时，辐射管需要关断的时间；tH1为所述温度控制区最小负荷时，辐射管需要关断的时间，tH1最大为tn1。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0～tn2。进一步地，通过试凑法取得所述第一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，将可换向辐射管用作所述辐射管。进一步地，所述可换向辐射管换向周期为50～200秒。进一步地，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，使所述辐射管需要关断的时间为所述换向周期的整数倍。进一步地，在前一个单位控制时间区间的最近一次换向动作后的20秒时刻到下一次换向动作前的20秒时刻之间的时间段里的某一时刻，进行辐射管测温取值。应用本专利技术，可实现如下有益效果：动态控制辐射管通断时间的温度控制方法，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一种动态控制辐射管通断时间的蓄热式快速热解炉温度控制方法步骤示意图。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(本文以下所提到的x和y含义都和这里一样)。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，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。以1区温度场温度控制为例来说明该方法。把单个辐射管连续n个换向周期t的时间段tn看作一次执行该温度控制方法的单位控制时间，每个换向周期可以为50～200秒，以保证在某个换向周期中对辐射管的测温取值时刻不是辐射管即将换向和刚刚换向的时刻。设单位控制时间内，单个辐射管连续关断的时间为其中n值根据实际工艺情况设定；为t的整数倍。设PID控制器a和PID控制器其输出值分别为ta′和设tn1和tn2，令tn1+tn2＝tn，其中tn1为PID控制器a的输出范围的最大值，tn2为辐射管的温度接近1区辐射管平均温度时PID控制器输出范围的最大值。限定PID控制器a的输出范围为tL1～tH1；限定PID控制器的输出范围为0～tn2。其中tL1为1区根据工艺要求最大负荷时，辐射管需要关断的时间(至小为换向周期的1倍)；tH1为1区根据工艺要求最小负荷时，辐射管需要关断的时间(最大为tn1)。把Tq1和T1引入PID控制器a，设置合适的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态控制辐射管通断时间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；设置对所述辐射管温度测量与所述辐射管进行开关调控的单位控制时间区间为tn；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；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控制器实时计算并输出ta值；把T(m)和Tavg引入所述第二PID控制器，确保所述第二PID控制器实时计算并输出tb值；将ta与tb值相加，即为所述单位控制时间区间内第m个辐射管的关断时间t(m)；根据t(m)的长短，在所述单位控制时间区间内，关断相应的辐射管；重复上述测温、计算过程，通过对辐射管通断时间的控制，从而实现对快速热解炉炉温的控制。

【技术特征摘要】
1.一种动态控制辐射管通断时间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；设置对所述辐射管温度测量与所述辐射管进行开关调控的单位控制时间区间为tn；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；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控制器实时计算并输出ta值；把T(m)和Tavg引入所述第二PID控制器，确保所述第二PID控制器实时计算并输出tb值；将ta与tb值相加，即为所述单位控制时间区间内第m个辐射管的关断时间t(m)；根据t(m)的长短，在所述单位控制时间区间内，关断相应的辐射管；重复上述测温、计算过程，通过对辐射管通断时间的控制，从而实现对快速热解炉炉温的控制。2.如权利要求1所述的动态控制辐射管通断时间的蓄热式快速热解炉温度控制方法，其特征在于，在所述快速热解炉中设置两个以上所述温度控制区。3.如权利要求1所述的动态控制辐射管通断时间的蓄热式快速热解炉温度控制方法，其特征在于，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...

【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