RU2775733C1 - Способ оптимизации процесса горения газообразного топлива - Google Patents
Способ оптимизации процесса горения газообразного топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775733C1 RU2775733C1 RU2021123964A RU2021123964A RU2775733C1 RU 2775733 C1 RU2775733 C1 RU 2775733C1 RU 2021123964 A RU2021123964 A RU 2021123964A RU 2021123964 A RU2021123964 A RU 2021123964A RU 2775733 C1 RU2775733 C1 RU 2775733C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion
- furnace
- gas
- boiler
- fuel
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002407 reforming Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 abstract 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 102100008099 GK3P Human genes 0.000 description 1
- 101710024834 GK3P Proteins 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение предназначено для управления процессом горения в топке котла или камере сгорания технологической печи и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, химической, теплоэнергетической промышленности. Способ оптимизации процесса горения осуществляется путем непрерывного контроля удельной теплоты сгорания газообразного топлива, в том числе, с резкими и значительными колебаниями состава и калорийности, когда в качестве топлива употребляются газы, выделяющиеся в процессах термической переработки нефти (крекинга, риформинга, гидроочистки), а также природный и попутные газы. Поточный калориметр измеряет теплотворную способность газа и формирует два сигнала: один переменный, который меняется в зависимости от изменения калорийности топливного газа, другой нормирующий образцовый, который поступает на запоминающее устройство и там фиксируется, при условии, что все технологические параметры котла или печи в этот момент в норме. Оптимизация процесса горения реализуется путем автоматического отслеживания малейших отклонений калорийности топливного газа от зафиксированного нормирующего образцового сигнала, с последующей корректировкой соотношения газ/воздух. Нормирующий образцовый сигнал можно обновлять при изменении условий сжигания, нагрузки котла или печи в зависимости от поставленных производственных задач. Изобретение позволяет существенно повысить эффективность использования газообразного топлива, уменьшить время нормализации режима горения при отклонениях от технологического регламента, уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ, минимизировать ручное управление пламенем горелок. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение предназначено для управления процессом горения в топке котла, камере сгорания технологической печи и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, химической, теплоэнергетической промышленности. Способ оптимизации процесса горения осуществляется путем непрерывного контроля удельной теплоты сгорания газообразного топлива, в том числе с резкими и значительными колебаниями состава и калорийности, когда в качестве топлива употребляются газы, выделяющиеся в процессах термической переработки нефти (крекинга, риформинга, гидроочистки), а также природный и попутные газы. Поточный калориметр измеряет теплотворную способность газа и формирует два сигнала: один переменный, который меняется в зависимости от изменения калорийности топливного газа, другой нормирующий образцовый, который поступает на запоминающее устройство и там фиксируется, при условии, что все технологические параметры котла или печи в этот момент в норме. Оптимизация процесса горения реализуется путем автоматического отслеживания малейших отклонений калорийности топливного газа от зафиксированного нормирующего образцового сигнала, с последующей корректировкой соотношения газ/воздух. Нормирующий образцовый сигнал можно обновлять при изменении условий сжигания, нагрузки котла или печи в зависимости от поставленных производственных задач. Предлагаемый способ позволяет существенно повысить эффективность использования газообразного топлива, уменьшить время нормализации режима горения при отклонениях от технологического регламента, уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ, минимизировать ручное управление пламенем горелок.
Известным аналогом заявляемого изобретения является техническое решение "Способ автоматического управления и контроля котлоагрегата" (патент РФ №2300705). Изобретение предназначено для регулирования режима горения в топке котла и может быть использовано в теплоэнергетике. Способ автоматического управления и контроля котлоагрегатом осуществляется путем измерения сигналов по расходу топлива и воздуха, которые вводятся в контроллер, при этом в процессе горения с помощью датчиков непрерывно измеряют содержание окиси углерода и кислорода, давление топлива и давление воздуха и совместно с предварительно измеренным соотношением расхода воздуха и топлива контроллер формирует сигнал для управления вентилятором. Датчики, измеряющие содержание окиси углерода и кислорода, устанавливают непосредственно в газовом тракте дымохода котлоагрегата. Измеряют разрежение в дымовом тракте, с учетом которого формируют упомянутый сигнал на управляющий блок в виде частотного преобразователя для плавного управления дымососом и вентилятором, который постоянно поддерживает содержание окиси углерода СО в дымовых газах в количестве 0,1-0,2% и (или) кислорода О2=0. Изобретение повышает надежность качества сгорания газа в котле при его оптимальном расходе.
Недостатком известного способа является конструктивная и технологическая сложность системы, реализующей данный способ регулирования, низкая надежность работы системы, высокая стоимость. Требуется большое количество датчиков и проведение многочисленных замеров. Экономически невыгодно использовать этот способ на многогорелочных котлах или печах.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является "Способ контроля и управления горением топлива", который принят за прототип (патент РФ №2357153). Способ относится к химическим и физическим процессам, осуществляемым преимущественно в установках для сжигания топлива. В способе контроля и управления горением топлива, при котором подают топливо и окислитель в камеру сгорания, регистрируют температурные параметры, получаемые при сжигании, контролируют отклонение регистрируемых параметров относительно эталонных значений, определяют знак отклонения и величину отклонения температурных параметров от эталонных, в зависимости от знака и величины отклонения подают добавочное количество топлива или окислителя, минимизируя значения отклонений, причем, при положительных значениях знака отклонения параметра, определяемого по соотношению настоящего и эталонного значений термоэлектродвижущей силы, подают дополнительное количество окислителя, при отрицательных значениях знака отклонения параметра подают дополнительное количество топлива, а величину отклонения параметра определяют по соотношению настоящего и эталонного значений термосопротивления с учетом допусков. Изобретение позволяет повысить достоверность и точность контроля и управления горением топлива.
Недостатком известного способа является конструктивная сложность системы, низкая надежность. Необходима постоянная корректировка эталонных значений при изменении условий сжигания и состава топлива, что требует дополнительных измерений и существенно затрудняет работу. Ограниченный круг применения, этот способ в основном предназначен для котлов или печей, использующих одну горелку.
Технической задачей заявляемого изобретения является существенное повышение эффективности использования газообразного топлива, уменьшение времени нормализации режима горения при отклонениях от технологического регламента, уменьшение выбросов в атмосферу вредных веществ, минимизация ручного управления пламенем горелок.
Для решения этой технической задачи предлагается способ оптимизации процесса горения газообразного топлива, который, реализован системой измерения температурных параметров, контроля калорийности, корректировки соотношения газ/воздух на горелке или горелках топки котла или камеры сгорания технологической печи, предусматривающей наличие поточного калориметра, запоминающего устройства, блока сравнения, генератора линейного напряжения, блока управления, термопары, термопарного преобразователя, регулирующих клапанов для топливного газа и воздуха.
Блок-схема системы для оптимизации процесса горения газообразного топлива изображена на (фиг.1) и в нее входит: термопара 1, поточный калориметр 3, регулирующий клапан для газа 4, регулирующий клапан для воздуха 8, генератор линейного напряжения 5, блок сравнения 6, запоминающее устройство 7, блок управления 9, термопарный преобразователь 10.
После ручного вывода котла или печи на режим, с помощью вентилей 2, стабилизации температуры и значений содержания кислорода и окиси углерода в дымовых газах, согласно технологическому регламенту, в работу включается поточный калориметр топливного газа 3, который измеряет теплотворную способность газа и формирует два сигнала: один переменный, который меняется в зависимости от изменения калорийности топливного газа и поступает на блок сравнения 6, другой нормирующий образцовый, который поступает на запоминающее устройство 7 и там фиксируется, при условии, что все технологические параметры котла или печи в этот момент в норме. Оптимизация процесса горения реализуется путем автоматического отслеживания малейших отклонений калорийности топливного газа от зафиксированного нормирующего образцового сигнала, с последующей корректировкой соотношения газ/воздух на горелке или горелках 12 топки котла или камеры сгорания технологической печи. Нормирующий образцовый сигнал можно обновлять при изменении условий сжигания, нагрузки котла или печи в зависимости от поставленных производственных задач. Так как мощность установленных горелок 12 и теплоемкость каждого котла или отдельной печи заранее известна, легко определить время, требуемое для изменения температуры в топке котла или камере печи, на пять, десять и т.д. градусов в меньшую или большую сторону. Нужно отметить, что многогорелочные котлы и печи, очень инерционны и, если не учитывать калорийность топливного газа и не производить необходимую корректировку, режим горения и температуру просто сложно удержать на нужном уровне, изменятся и другие важные параметры, что приведет к нарушению технологического режима, а это, в свою очередь, отразится как на экономических, так и на экологических показателях. Чтобы вернуть все к норме, понадобятся значительные усилия и время для восстановления, от одного до нескольких часов.
Рассмотрим работу системы и отдельных элементов, на которых реализован способ оптимизации процесса горения газообразного топлива, с простым алгоритмом управления, при уменьшении или увеличении калорийности топливного газа, на примере многогорелочной печи, с учетом постоянства давления топливного газа на входе системы. Все современные технологические установки, такие как АВТ-6, ГК-3 АО "АНХК " или аналогичные, обязательно имеют буферные емкости для подпитки и смешивания газов из центральной заводской системы и выделяющихся в процессах термической переработки нефти (крекинга, риформинга, гидроочистки) на самой технологической установке. Буферные емкости также предназначены для сглаживания скачков давления, пульсаций топливного газа и поддержания постоянного давления на уровне 0,8-1,1 кг/см2. Типовая схема регулирования давления состоит из датчика давления, пропорционального или пропорционально-интегрального регулятора и исполнительного механизма - клапана.
Если калорийность топливного газа уменьшилась, блок сравнения запускает генератор линейного напряжения 5, который подает плавно, нарастающее, напряжение на блок управления 9, который в свою очередь, приоткрывает регулирующий клапан подачи топливного газа, увеличивая его расход на горелки 12 печи. Термопара 1 установленная в камере печи 11, подключена к термопарному преобразователю 10, который останавливает рост напряжения генератора при достижении требуемой температуры в камере печи 11.
При увеличении калорийности топливного газа, блок сравнения 6 запускает генератор линейного напряжения 5, который подает плавно нарастающее напряжение на блок управления 9. Блок управления 9, в свою очередь, приоткрывает регулирующий клапан подачи воздуха, увеличивая его расход на горелки 12 печи. Термопарный преобразователь 10 останавливает рост напряжения линейного генератора и соответственно открытие или закрытие клапанов при достижении требуемой температуры в камере печи 11.
Скорость нарастания напряжения у линейного генератора определяется экспериментально и выставляется в зависимости от количества работающих горелок, их мощности и теплоемкости отдельной печи. Диапазон выдаваемого генератором напряжения от 1 до 5 вольт, что соответствует перемещению рабочего органа регулирующего клапана от 0 до 100%. Рабочая точка регулирующих клапанов находится на уровне 50%, а скорость открытия или закрытия составляет 3-5% в час.
Алгоритм управления регулирующими клапанами задается встроенным в блок управления микропроцессором. Алгоритм может изменяться и иметь варианты: только уменьшение расхода газа; только уменьшение расхода воздуха; только увеличение расхода газа; только увеличение расхода воздуха; одновременное уменьшение расхода газа и увеличение расхода воздуха; одновременное увеличение расхода газа и уменьшение расхода воздуха; поочередное уменьшение расхода сначала газа, затем воздуха; поочередное увеличение расхода сначала газа, затем воздуха. Выбор правильного варианта, позволяет максимально снизить влияние процесса регулирования и возникающего возмущение на доведенные до нормы, такие показатели, как минимально необходимое количество топливного газа для ведения технологического режима, содержание кислорода и окиси углерода в дымовых газах.
Claims (6)
1. Способ оптимизации процесса горения осуществляется путем непрерывного контроля удельной теплоты сгорания газообразного топлива, в том числе, с резкими и значительными колебаниями состава и калорийности, отличающийся тем, что поточный калориметр измеряет теплотворную способность газа и формирует два сигнала - один переменный, который меняется в зависимости от изменения калорийности топливного газа, другой нормирующий образцовый, который поступает на запоминающее устройство и там фиксируется, при условии, что все технологические параметры котла или печи в этот момент в норме.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оптимизация процесса горения газообразного топлива реализуется путем автоматического отслеживания малейших отклонений калорийности от зафиксированного нормирующего образцового сигнала с последующей корректировкой соотношения газ/воздух.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что нормирующий образцовый сигнал можно обновлять при изменении условий сжигания, нагрузки котла или печи в зависимости от поставленных производственных задач.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что система измерения температурных параметров, контроля калорийности, корректировки соотношения газ/воздух на горелке или горелках топки котла или камеры сгорания технологической печи предусматривает наличие поточного калориметра, запоминающего устройства, блока сравнения, генератора линейного напряжения, блока управления, термопары, термопарного преобразователя, регулирующих клапанов для топливного газа и воздуха.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что термопарный преобразователь останавливает рост напряжения линейного генератора и соответственно открытие или закрытие клапанов при достижении требуемой температуры в топке котла или камере сгорания технологической печи.
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что рабочая точка регулирующих клапанов находится на уровне 50%, а скорость открытия или закрытия составляет 3-5% в час.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775733C1 true RU2775733C1 (ru) | 2022-07-07 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2300705C2 (ru) * | 2005-01-21 | 2007-06-10 | Борис Абрамович Штрамбранд | Способ автоматического управления и контроля котлоагрегата |
RU2357153C2 (ru) * | 2006-11-20 | 2009-05-27 | Общество с Ограниченной Ответственностью (ООО) "Энергопромналадка" | Способ контроля и управления горением топлива |
US9506649B2 (en) * | 2012-05-11 | 2016-11-29 | Fisher-Rosemount Systems, Inc | Methods and apparatus to control combustion process systems |
RU2647940C1 (ru) * | 2017-05-04 | 2018-03-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Способ автоматической оптимизации процесса сжигания топлива переменного состава |
RU2737572C1 (ru) * | 2020-03-05 | 2020-12-01 | Виктор Петрович Хвостенко | Способ оптимизации процесса горения углеводородного топлива в котле |
RU2752216C1 (ru) * | 2021-02-07 | 2021-07-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) | Способ оптимизации процесса факельного сжигания топлива |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2300705C2 (ru) * | 2005-01-21 | 2007-06-10 | Борис Абрамович Штрамбранд | Способ автоматического управления и контроля котлоагрегата |
RU2357153C2 (ru) * | 2006-11-20 | 2009-05-27 | Общество с Ограниченной Ответственностью (ООО) "Энергопромналадка" | Способ контроля и управления горением топлива |
US9506649B2 (en) * | 2012-05-11 | 2016-11-29 | Fisher-Rosemount Systems, Inc | Methods and apparatus to control combustion process systems |
RU2647940C1 (ru) * | 2017-05-04 | 2018-03-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Способ автоматической оптимизации процесса сжигания топлива переменного состава |
RU2737572C1 (ru) * | 2020-03-05 | 2020-12-01 | Виктор Петрович Хвостенко | Способ оптимизации процесса горения углеводородного топлива в котле |
RU2752216C1 (ru) * | 2021-02-07 | 2021-07-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) | Способ оптимизации процесса факельного сжигания топлива |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9506649B2 (en) | Methods and apparatus to control combustion process systems | |
CN108458486B (zh) | 一种热风炉燃烧自动控制系统及其控制方法 | |
US4749122A (en) | Combustion control system | |
US4362499A (en) | Combustion control system and method | |
US9028245B2 (en) | Automated setup process for metered combustion control systems | |
US20100112500A1 (en) | Apparatus and method for a modulating burner controller | |
WO2020015694A1 (zh) | 生物质锅炉的燃烧风量控制系统及控制方法 | |
RU2007146461A (ru) | Способ и устройство для регулирования линии режима работы камеры сгорания газовой турбины | |
GB2070745A (en) | Natural draft combustion zone optimizing method and apparatus | |
CN105627356A (zh) | 一种冶金燃气锅炉燃烧优化控制系统 | |
US4235171A (en) | Natural draft combustion zone optimizing method and apparatus | |
KR100789158B1 (ko) | 최소한의 에너지를 소비하여 공업용 로에서 일산화탄소방출이 규제에 부합되도록 화실온도를 조절하는 방법 | |
EP2385321A2 (en) | A method for regulating the combustion process in solid fuel central heating boilers | |
RU2775733C1 (ru) | Способ оптимизации процесса горения газообразного топлива | |
CN112664975A (zh) | 一种适用于煤粉锅炉的风量控制方法 | |
CN108870997B (zh) | 一种定量供热方法 | |
KR100804233B1 (ko) | 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법 | |
Voicu et al. | Digital Control Systems for Thermal Regimes in Industrial Furnaces. | |
KR20040056883A (ko) | 연소로의 공기유량 제어장치 및 방법 | |
SU1339383A1 (ru) | Способ управлени сжиганием топлива в многозонной методической печи | |
RU2162193C1 (ru) | Способ сжигания топлива в котлоагрегате и устройство регулирования процесса горения | |
SU1300255A1 (ru) | Способ автоматического регулировани процесса горени сернистого топлива | |
SU1629699A2 (ru) | Способ регулировани процесса горени | |
RU125308U1 (ru) | Устройство автоматического управления режимом сжигания топлива в многогорелочном котле | |
SU1062475A1 (ru) | Способ управлени тепловым режимом проходной печи |