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1、过程控制工程“Process Control Engineering”第七章 传热设备的控制加热炉的控制本节目录CONTENS1加热炉概述2加热炉的简单控制3加热炉的复杂控制-串级控制4加热炉的复杂控制-前馈-反馈控制5加热炉的复杂控制-选择性控制6加热炉的复杂控制-按计算指标的控制7加热炉的安全联锁保护系统1.加热炉概述u管式加热炉分类：箱式加热炉、立式和圆筒式管式加热炉。u传热过程：炉膛灼热火焰辐射热量给炉管，经热传导、热对流传热给工艺介质u被控变量：加热炉被加热物料的出口温度u操纵变量：燃料量u被控对象特性：时间常数和时滞很大；工艺介质在炉管内被加热升温并汽化u出口温度控制过高，物料易分
2、解，结焦直至炉管烧坏u出口温度控制过低，不能满足后一工序的操作要求2.加热炉的简单控制主控制系统：单回路控制系统u被控变量：加热炉被加热物料的出口温度u操纵变量：燃料量辅助控制系统：单回路控制系统u被加热物料进料流量定值控制u燃料油（气）总压控制u雾化蒸汽（或空气）压力控制燃料油（气）压力波动较大，可采用燃料油阀后压力与雾化蒸汽压力差来控制雾化蒸汽，或采用燃料油阀后压力与雾化蒸汽压力的比值控制，以保证良好雾化3.加热炉的复杂控制-串级控制出口温度和炉膛温度串级控制系统u主被控变量：加热炉被加热物料的出口温度u副被控变量：加热炉炉膛温度u操纵变量：燃料量l用于热负荷大，热强度小，炉膛温度控制要求
3、高的场合l主要扰动是燃料热值，组分变化l由于炉膛温度较平稳，对同一炉膛的其他炉管也有较好控制效果。l炉膛温度检测点应反应快，位置合适，并耐高温l副控制器参数设置应较松3.加热炉的复杂控制-串级控制出口温度和燃料流量串级控制系统u主被控变量：加热炉被加热物料的出口温度u副被控变量：燃料流量u操纵变量：燃料量n用于燃料流量波动较大场合n采用差压式流量计时容易堵塞导压管n流量副环参数应整定较松，并可加反微分3.加热炉的复杂控制-串级控制出口温度和燃料阀后压力串级控制系统u主被控变量：加热炉被加热物料的出口温度u副被控变量：燃料阀后压力u操纵变量：燃料量n用于燃料流量检测困难或容易堵塞，且流量波动较大
4、场合n压力检测比较方便，可降低成本n喷嘴堵塞造成阀后压力升高，因此，需要设置安全联锁系统3.加热炉的复杂控制-串级控制出口温度和浮动阀后压力串级控制系统u主被控变量：加热炉被加热物料的出口温度u副被控变量：浮动阀后压力u操纵变量：燃料量n采用浮动阀可节省压力变送器和压力控制器n用于气体燃料n阀后压力应适应气动仪表要求，必要时需增设继动器n浮动阀的气动薄膜的材质应适合燃料要求n浮动阀将阀后压力直接引入气动薄膜执行机构4.加热炉的复杂控制-前馈-反馈控制出口温度反馈和被加热物料量前馈控制系统u主被控变量：加热炉被加热物料的出口温度u前馈信号：被加热物料量u操纵变量：燃料量出口温度反馈和被加热物料温
5、度前馈控制系统u主被控变量：加热炉被加热物料的出口温度u前馈信号：被加热物料量u操纵变量：燃料量6.加热炉的复杂控制-按计算指标的控制烟气氧含量的计算指标控制系统u加热炉热效率：=122.64-16.20-0.0588T式中，T是排烟温度，是过剩空气系数式中，CO2和O2是烟气中的二氧化碳和烟气的百分含量为简化，可直接用烟气中的氧含量确定，即：=1.0192+1.9874 O2+67.23(O2)2 根据所需的热效率和根据氧含量确定的过剩空气系数，计算排烟温度的设定值，并用于调节烟道的档板7.加热炉的安全联锁保护系统u防止被加热物料流量过小或中断，设置被加热物料流量过小时切断燃料控制阀，停止燃
6、烧的安全联锁保护系统u防止燃料油（气）阀后压力过高，造成脱火，设置阀后压力和出口温度的选择性控制系统，当压力过高时，用压力控制器替代出口温度控制器对燃料油（气）进行控制，避免事故发生u防止燃料油（气）阀后压力过低，造成回火，设置燃料量过低时切断燃料控制阀的安全联锁保护系统u防止火焰熄灭造成燃烧室内形成危险燃料-空气混合物，应设置火焰检测器，当火焰熄灭时，联锁切断燃料控制阀的安全联锁保护系统7.加热炉的安全联锁保护系统各种保护：防止回火防止回火联锁控制系统联锁控制系统防止脱火防止脱火联锁控制系统联锁控制系统小 结加热炉的简单控制加热炉的复杂控制-串级控制加热炉的复杂控制-前馈-反馈控制 加热炉的复杂控制-选择性控制加热炉的复杂控制-按计算指标的控制加热炉的安全联锁保护系统