【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及节能环保，具体地涉及一种裂解炉低氧燃烧控制优化系统和方法。
技术介绍
1、裂解炉是乙烯装置的核心设备，也是能量利用和能量消耗最为集中的单元。以甲烷氢为主要成分的燃料气，通过裂解炉底部和侧壁烧嘴，与空气混合后迅速燃烧，通过辐射传热的方式为高温裂解反应提供高强度热量；高温烟气经过裂解炉横跨段和对流段对裂解原料与ds混合物进行预热，过热高温蒸汽回收热量，最后变为低温烟气排出。烟气的主要成分是氮气、二氧化碳，还有氧气，一氧化碳和nox等。
2、乙烯裂解炉为方箱炉，由1个辐射室和1个对流室组成。乙烯裂解炉为引风炉，包括底部烧燃烧器和侧壁烧燃烧器，并由一台引风机提供负压控制。裂解炉的侧壁燃烧器侧面设置有风门调节机构，该风门调节机构可通过调整风门调节阀的开度来实现等比例调节风门的进风量。
3、目前乙烯裂解炉上应用的低氧燃烧仅通过利用风门远程调节机构控制(专利号：cn209622846u)，其控制方法为：使用风门调节机构，通过侧壁风门分组的联动，根据燃烧器的点燃情况来配合实施风门的同步调整，能够及时有效地降低氧含量过高的问题。通过该种控制方法可在特殊工况下降低裂解炉氧含量2～3％。但该控制策略需要人为实时手动操作风门调节手柄实现对风门远程调节机构的控制，裂解炉属高温工作环境下人工操作的舒适性和安全性不足。另外，仅采用风门调节控制，燃烧不充分的情况下排放产物的一氧化碳和nox含量偏高也难以达到节能减排的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种裂解炉燃烧优化控制系统，该系统包括：监测模块，用于检测所述裂解炉的燃烧产物中co和o2的含量和所述裂解炉的工况参数；优化模块，用于根据所述工况参数计算所述燃烧产物中co和o2含量的优化目标值，以使所述裂解炉的热效率性能指标最大化；以及控制模块，用于控制调节炉膛负压、风机转速、风门开度三者中的至少一者，以使所述燃烧产物中co和o2的含量达到所述优化目标值。
3、该系统通过优化模块获得燃料和空气的最佳配比，通过控制模块协调稳定控制降低排放烟气中的氧含量，减少过剩空气，减少co2和nox的排放，提高裂解炉的热效率，节约燃料，减少污染物的排放。
4、优选地，该系统还包括建模模块，用于通过学习模型和所述工况参数评估所述裂解炉经优化控制后的所述热效率性能指标的改善情况。
5、进一步的，所述热效率性能指标通过采用反平衡法而被计算，具体计算公式如下：
6、η＝1-q1-q2-q3，
7、式中：η：综合效率；
8、q1：排烟损失热量占供给热量的百分比；
9、q2：不完全燃烧损失热量占供给热量的百分比；
10、q3：表面散热损失热量占供给热量的百分比，为预估值；
11、其中，
12、
13、
14、式中：α为过剩空气系数，对于干烟气：对于湿烟气：o2：烟气中氧含量百分比；tg：排烟温度；w：所述裂解炉的雾化蒸汽用量设计参数；co：烟气中co含量；ta：空气预热温度。
15、优选的，所述学习模型为多元线性回归模型；所述多元线性回归模型的迭代公式为：
16、β1＝β0-α′j(β0,β1,β2,β3)
17、其中，βi是迭代i次以后的权重系数，j(β0,β1,β2,β3)代表损失函数；α′为学习率；
18、所述损失函数用均方误差计算：
19、
20、其中，η(α，ta，θ)为通过多元线性回归计算出的热效率值，ηi为热效率的真实值；
21、所述多元线性回归计算表达式为：
22、η＝β0+β1α+β2ta+β3θ
23、其中，α表示过剩空气系数，ta表示空气预热温度，θ表示风门开度，β1、β2、β3为权重系数；β0为校正系数。
24、优选的，所述控制模块的控制逻辑包括：
25、当所述燃烧产物的co含量大于第一预设上限值时，根据所述炉膛负压的数值调节所述风机转速和/或风门开度，其中，
26、(1)若所述调节炉膛负压的数值小于所述第二预设下限值：
27、若所述燃烧产物的o2含量大于第三预设上限值，提高所述风机转速；否则，减少所述风门开度，
28、(2)若所述调节炉膛负压的数值介于所述第二预设上限值和第二预设下限值之间：
29、若所述燃烧产物的o2含量大于第三预设上限值，增大所述风门开度；若所述燃烧产物的o2含量介于所述第三预设上限值和第三预设下限值之间，不调整；若所述燃烧产物的o2含量小于第三预设下限值，减少所述风门开度，
30、(3)若所述调节炉膛负压的数值大于所述第二预设上限值：
31、若所述燃烧产物的o2含量大于第三预设上限值，增大所述风门开度；否则，降低所述风机转速，
32、当所述燃烧产物的co含量小于第一预设下限值时，根据所述炉膛负压的数值调节所述风机转速和/或风门开度，其中，
33、(1)若所述调节炉膛负压的数值小于所述第二预设下限值：
34、若所述燃烧产物的o2含量大于第三预设上限值，降低所述风机转速；否则，增加所述风门开度，
35、(2)若所述调节炉膛负压的数值介于所述第二预设上限值和第二预设下限值之间：
36、若所述燃烧产物的o2含量大于第三预设上限值，减少所述风门开度；若所述燃烧产物的o2含量介于所述第三预设上限值和第三预设下限值之间，不调整；若所述燃烧产物的o2含量小于第三预设下限值，增加所述风门开度，
37、(3)若所述调节炉膛负压的数值大于所述第二预设上限值：
38、若所述燃烧产物的o2含量大于第三预设上限值，减少所述风门开度；否则，提高所述风机转速。
39、通过上述技术方案，裂解炉低氧燃烧过程中，利用烟气中的co和o2的浓度以及炉膛负压自动判断裂解炉的燃烧状况，根据系统预设的调整逻辑协同调整炉膛负压和风门开度，实现裂解炉炉膛燃烧过程稳定控制，使燃烧配比接近理论配比。当co值大于上限时，系统判断烟气co含量超标，燃烧状态为不完全燃烧的“缺氧”状态。此时根据系统预设的调整逻辑协同调整炉膛负压和风门开度，提高炉内含氧量，使燃烧状态进入较为充分的“理想控制区”，从而降低烟气的co含量。当co值小于下限时，系统判断烟气co含量偏低，燃烧状态为含氧量偏高的“过氧”状态。此时nox含量容易超标，根据系统预设的调整逻辑协同调整炉膛负压和风门开度，降低炉内含氧量，使燃烧状态回归“理想控制区”，略微提高烟气co含量的同时，降低nox的含量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，所述裂解炉燃烧优化控制系统包括：
2.根据权利要求1所述的裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，
6.一种裂解炉燃烧优化控制方法，包括：
7.根据权利要求6所述的裂解炉燃烧优化控制方法，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求6所述的裂解炉燃烧优化控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的裂解炉燃烧优化控制方法，其特征在于，
10.根据权利要求6所述的裂解炉燃烧优化控制方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，所述裂解炉燃烧优化控制系统包括：
2.根据权利要求1所述的裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的裂解炉燃烧优化控制系统，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的裂解炉燃烧优化控制系统，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张孝明，蒋明敬，何冰彬，陆向东，张帆，朱伟，张泉华，苏鹤昉，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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