炉膛的氧气含量控制系统和方法与流程

本公开涉及石油化工设备控制，具体地，涉及一种炉膛的氧气含量控制系统和方法。

背景技术：

1、炉膛是石油化工、煤化工、石油炼制、焦油加工等工业中常使用的工艺加热炉的重要组成部分，主要是通过燃烧器将燃料燃烧，燃烧所释放的热量对流经加热炉的工艺介质进行加热，从而使得工艺介质的温度达到工艺要求。

2、但是，在炉膛实际运行的过程中，由于燃料组分的变化等因素，燃料燃烧所消耗的氧气含量会出现较大变化，从而导致炉膛内的氧气含量偏离预设氧气含量范围。这将会导致流经炉膛内的工艺介质不能达到工艺要求的加热温度，从而严重影响后续产品的质量和收率，严重时还可能会导致装置停工，造成无法挽回的经济损失。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本公开提供一种炉膛的氧气含量控制系统和方法。

2、第一方面，本公开提供一种炉膛的氧气含量控制系统，所述系统包括控制器、炉膛、多个燃烧装置和氧分析仪；所述炉膛包括由多根炉管组成的管系和多个温度传感器，所述多个温度传感器分别设置在所述管系的炉管上；所述多个燃烧装置分别与所述炉膛连接，且多个所述燃烧装置分别与所述多个温度传感器一一对应设置；所述燃烧装置包括空气调节阀、空气流量计和燃烧器；所述空气调节阀的一端与所述空气流量计连接，所述空气调节阀的另一端与外部空气进气口连接；所述空气流量计分别与所述空气调节阀和所述燃烧器连接；所述空气流量计，用于检测输入所述燃烧器的第一空气流量值；所述温度传感器，用于检测所述炉管的第一管壁壁温值；所述氧分析仪，用于检测所述炉膛内的第一氧气含量值；所述控制器，用于根据所述第一氧气含量值，确定是否需要调节所述炉膛内的氧气含量；在确定需要调节所述炉膛内的氧气含量的情况下，根据所述第一空气流量值和所述第一管壁壁温值，从所述多个空气调节阀中确定目标空气调节阀；通过所述目标空气调节阀，调节输入所述目标空气调节阀对应的所述燃烧器的空气流量，以调节所述炉膛内的氧气含量。

3、可选地，所述控制器，用于在所述第一氧气含量值处于预设氧气含量范围外的情况下，确定需要调节所述炉膛内的氧气含量；或者，在所述第一氧气含量值处于所述预设氧气含量范围内的情况下，确定不需要调节所述炉膛内的氧气含量。

4、可选地，所述控制器，用于在所述第一氧气含量值大于或者等于预设氧气含量范围中最大值的情况下，确定需要降低所述炉膛内的氧气含量；或者，在所述第一氧气含量值小于或者等于所述预设氧气含量范围中最小值的情况下，确定需要提高所述炉膛内的氧气含量。

5、可选地，在确定需要降低所述炉膛内的氧气含量的情况下，所述控制器，用于针对每个空气流量计，确定所述空气流量计对应的预设流量阈值，在所述空气流量计的所述第一空气流量值大于或者等于所述预设流量阈值的情况下，从所述多个温度传感器中确定所述空气流量计对应的第一候选温度传感器；从得到的所述第一候选温度传感器中确定所述第一管壁壁温值最小的第一目标温度传感器；将所述第一目标温度传感器所对应的空气调节阀作为所述目标空气调节阀。

6、可选地，在确定需要降低所述炉膛内的氧气含量的情况下，所述控制器，用于循环执行第一调节步骤，以通过所述目标空气调节阀降低所述炉膛内的氧气含量，直至满足第一预设终止条件；所述第一调节步骤包括：通过调节所述目标空气调节阀，以降低输入所述目标空气调节阀对应的所述燃烧器的空气流量；获取所述氧分析仪检测的所述炉膛内的第二氧气含量值；在所述第二氧气含量值大于或等于所述预设氧气含量范围中最大值的情况下，获取每个所述空气流量计检测的所述燃烧器的第二空气流量值以及每个所述温度传感器检测的所述炉管的第二管壁壁温值；根据所述第二空气流量值和所述第二管壁壁温值，从所述多个空气调节阀中确定第一待定空气调节阀；将所述第一待定空气调节阀作为新的目标空气调节阀；所述第一预设终止条件包括：所述第二氧气含量值小于所述预设氧气含量范围中的最大值。

7、可选地，在确定需要提高所述炉膛内的氧气含量的情况下，所述控制器，用于针对每个空气流量计，确定所述空气流量计对应的预设流量阈值，在所述空气流量计的所述第一空气流量值小于所述预设流量阈值的情况下，从所述多个温度传感器中确定所述空气流量计对应的第二候选温度传感器；从得到的所述第二候选温度传感器中确定所述第一管壁壁温值最大的第三目标温度传感器；将所述第三目标温度传感器所对应的空气调节阀作为所述目标空气调节阀。

8、可选地，所述控制器，还用于针对每个空气流量计，确定所述空气流量计对应的预设流量阈值，若所述多个空气流量计中不存在所述第一空气流量值小于所述预设流量阈值的空气流量计，从所述多个温度传感器中确定所述第一管壁壁温值最大的第四目标温度传感器；将所述第四目标温度传感器所对应的空气调节阀作为所述目标空气调节阀。

9、可选地，在确定需要提高所述炉膛内的氧气含量的情况下，所述控制器，用于循环执行第二调节步骤，以通过所述目标空气调节阀提高所述炉膛内的氧气含量，直至满足第二预设终止条件；所述第二调节步骤包括：通过调节所述目标空气调节阀，以提高输入所述目标空气调节阀对应的所述燃烧器的空气流量；获取所述氧分析仪检测的所述炉膛内的第三氧气含量值；在所述第三氧气含量值小于或等于所述预设氧气含量范围中最小值的情况下，获取每个所述空气流量计检测的所述燃烧器的第三空气流量值以及每个所述温度传感器检测的所述炉管的第三管壁壁温值；根据所述第三空气流量值和所述第三管壁壁温值，从所述多个空气调节阀中确定第二待定空气调节阀；将所述第二待定空气调节阀作为新的目标空气调节阀；所述第二预设终止条件包括：所述第三氧气含量值大于所述预设氧气含量范围中的最小值。

10、第二方面，本公开提供一种炉膛的氧气含量控制方法，应用于炉膛的氧气含量控制系统，所述炉膛的氧气含量控制系统包括控制器、炉膛、多个燃烧装置和氧分析仪；所述炉膛包括由多根炉管组成的管系和多个温度传感器，所述多个温度传感器分别设置在所述管系的炉管上；所述多个燃烧装置分别与所述炉膛连接，且多个所述燃烧装置分别与所述多个温度传感器一一对应设置；所述燃烧装置包括空气调节阀、空气流量计和燃烧器；所述空气调节阀的一端与所述空气流量计连接，所述空气调节阀的另一端与外部空气进气口连接；所述空气流量计分别与所述空气调节阀和所述燃烧器连接；所述方法包括：获取所述氧分析仪检测的所述炉膛内的第一氧气含量值、每个所述空气流量计检测的输入所述燃烧器的第一空气流量值以及每个所述温度传感器检测的所述炉管的第一管壁壁温值；根据所述第一氧气含量值，确定是否需要调节所述炉膛内的氧气含量；在确定需要调节所述炉膛内的氧气含量的情况下，根据所述第一空气流量值和所述第一管壁壁温值，从所述多个空气调节阀中确定目标空气调节阀；通过所述目标空气调节阀，调节输入所述目标空气调节阀对应的所述燃烧器的空气流量，以调节所述炉膛内的氧气含量。

11、可选地，所述根据所述第一氧气含量值，确定是否需要调节所述炉膛内的氧气含量包括：在所述第一氧气含量值处于预设氧气含量范围外的情况下，确定需要调节所述炉膛内的氧气含量；或者，在所述第一氧气含量值处于所述预设氧气含量范围内的情况下，确定不需要调节所述炉膛内的氧气含量。

12、可选地，所述在所述第一氧气含量值处于预设氧气含量范围外的情况下，确定需要调节所述炉膛内的氧气含量包括：在所述第一氧气含量值大于或者等于预设氧气含量范围中最大值的情况下，确定需要降低所述炉膛内的氧气含量；或者，在所述第一氧气含量值小于或者等于所述预设氧气含量范围中最小值的情况下，确定需要提高所述炉膛内的氧气含量。

13、可选地，在确定需要降低所述炉膛内的氧气含量的情况下，所述根据所述第一空气流量值和所述第一管壁壁温值，从所述多个空气调节阀中确定目标空气调节阀包括：针对每个空气流量计，确定所述空气流量计对应的预设流量阈值，在所述空气流量计的所述第一空气流量值大于或者等于所述预设流量阈值的情况下，从所述多个温度传感器中确定所述空气流量计对应的第一候选温度传感器；从得到的所述第一候选温度传感器中确定所述第一管壁壁温值最小的第一目标温度传感器；将所述第一目标温度传感器所对应的空气调节阀作为所述目标空气调节阀。

14、可选地，在确定需要降低所述炉膛内的氧气含量的情况下，所述通过所述目标空气调节阀，调节输入所述目标空气调节阀对应的所述燃烧器的空气流量包括：循环执行第一调节步骤，以通过所述目标空气调节阀降低所述炉膛内的氧气含量，直至满足第一预设终止条件；所述第一调节步骤包括：通过调节所述目标空气调节阀，以降低输入所述目标空气调节阀对应的所述燃烧器的空气流量；获取所述氧分析仪检测的所述炉膛内的第二氧气含量值；在所述第二氧气含量值大于或等于所述预设氧气含量范围中最大值的情况下，获取每个所述空气流量计检测的所述燃烧器的第二空气流量值以及每个所述温度传感器检测的所述炉管的第二管壁壁温值；根据所述第二空气流量值和所述第二管壁壁温值，从所述多个空气调节阀中确定第一待定空气调节阀；将所述第一待定空气调节阀作为新的目标空气调节阀；所述第一预设终止条件包括：所述第二氧气含量值小于所述预设氧气含量范围中的最大值。

15、可选地，在确定需要提高所述炉膛内的氧气含量的情况下，所述根据所述第一空气流量值和所述第一管壁壁温值，从所述多个空气调节阀中确定目标空气调节阀包括：针对每个空气流量计，确定所述空气流量计对应的预设流量阈值，在所述空气流量计的所述第一空气流量值小于所述预设流量阈值的情况下，从所述多个温度传感器中确定所述空气流量计对应的第二候选温度传感器；从得到的所述第二候选温度传感器中确定所述第一管壁壁温值最大的第三目标温度传感器；将所述第三目标温度传感器所对应的空气调节阀作为所述目标空气调节阀。

16、可选地，所述方法还包括：针对每个空气流量计，确定所述空气流量计对应的预设流量阈值，若所述多个空气流量计中不存在所述第一空气流量值小于所述预设流量阈值的空气流量计，从所述多个温度传感器中确定所述第一管壁壁温值最大的第四目标温度传感器；将所述第四目标温度传感器所对应的空气调节阀作为所述目标空气调节阀。

17、可选地，在确定需要提高所述炉膛内的氧气含量的情况下，所述通过所述目标空气调节阀，调节输入所述目标空气调节阀对应的所述燃烧器的空气流量包括：循环执行第二调节步骤，以通过所述目标空气调节阀提高所述炉膛内的氧气含量，直至满足第二预设终止条件；所述第二调节步骤包括：通过调节所述目标空气调节阀，以提高输入所述目标空气调节阀对应的所述燃烧器的空气流量；获取所述氧分析仪检测的所述炉膛内的第三氧气含量值；在所述第三氧气含量值小于或等于所述预设氧气含量范围中最小值的情况下，获取每个所述空气流量计检测的所述燃烧器的第三空气流量值以及每个所述温度传感器检测的所述炉管的第三管壁壁温值；根据所述第三空气流量值和所述第三管壁壁温值，从所述多个空气调节阀中确定第二待定空气调节阀；将所述第二待定空气调节阀作为新的目标空气调节阀；所述第二预设终止条件包括：所述第三氧气含量值大于所述预设氧气含量范围中的最小值。

18、通过上述技术方案，能够通过氧分析仪实时检测炉膛内的第一氧气含量值，并根据该第一氧气含量值，确定是否需要调节炉膛内的氧气含量。并通过一一对应设置的温度传感器和空气流量计，对每个燃烧器对应位置的炉管的第一管壁壁温值以及输入每个燃烧器的空气的第一空气流量值进行检测。在根据第一氧气含量值，确定需要调节炉膛内的氧气含量的情况下，根据第一空气流量值和第一管壁壁温值，从多个空气调节阀中确定目标空气调节阀。然后通过目标空气调节阀调节输入该目标空气调节阀对应的燃烧器的空气流量，从而改变炉膛内的氧气含量，使其维持在预设氧气含量范围内。这样，通过筛选出影响炉管受热均匀的目标空气调节阀，并通过该目标空气调节阀调节输入燃烧器的空气流量，能够使得管系中的炉管受热均匀，提升了炉管的使用寿命。并且，在炉管受热均匀的情况下，也能够保证工艺介质在流经炉膛内的管系时可以达到工艺要求的加热温度，保证工艺加工的正常运行。

19、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。