本發(fā)明涉及加熱爐，尤其涉及一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
1、在油田地面集輸系統(tǒng)中，加熱爐作為給工藝介質(zhì)加熱的主要能源設(shè)備，能夠長期安全、穩(wěn)定、高效運行對油氣生產(chǎn)過程具有至關(guān)重要的意義。實際生產(chǎn)中，加熱爐主要由燃燒系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)組成，三者相互影響，關(guān)系緊密，每一部分的變化都會引起另外兩個系統(tǒng)的波動。通過長期在油田的工程實踐，發(fā)現(xiàn)一個普遍性的、卻也經(jīng)常被忽視的問題，即負壓加熱爐煙囪擋板閥銹蝕卡死問題。煙囪擋板閥不僅能夠通過調(diào)節(jié)燃燒的空氣量來達到優(yōu)化空燃比，提升燃燒效率的作用，還能夠有效的平衡爐內(nèi)壓力，穩(wěn)定爐內(nèi)流場和溫度場，達到保護加熱爐本體安全的效果。然而，實際運行中，大部分負壓加熱爐在運行幾年以后，煙囪里面的擋板閥就會因生銹而卡死，從而無法繼續(xù)調(diào)節(jié)開度，影響加熱爐的安全和高效運行。由此可知，在當前加熱爐煙囪的平均使用壽命通常在15年以上，而煙囪擋板閥兩三年就卡死失效，并且無法在線更換，只能等更換煙囪時才能一并替換，使得負壓加熱爐在后面十余年中只能在低效和有安全隱患的狀態(tài)下工作，這不僅增加了采油生產(chǎn)燃氣消耗量，加重了企業(yè)生產(chǎn)成本，還增加了污染物，尤其是氮氧化物和二氧化碳的排放量，常年累月運行會給大氣環(huán)境帶來巨大的污染和損壞。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置及其控制方法，一方面旨在保證煙囪擋板閥能夠長期安全正常使用，來優(yōu)化加熱爐的運行工況，從而使加熱爐能夠長期安全高效運行；另一方面在于，當擋板閥故障卡澀或損壞后，能夠便捷地實現(xiàn)擋板閥的在線維修或者更換，由此達到保障加熱爐正常生產(chǎn)的目標。
2、第一方面，本發(fā)明提供一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置，包括：筒體，所述筒體上下兩端均安裝有連接法蘭，下端為煙氣進口，上端為煙氣出口；所述筒體中部筒壁上開設(shè)一個長窄形方孔，筒壁的方孔四周設(shè)置有由四塊鋼板構(gòu)成的方法蘭結(jié)構(gòu)，方法蘭和前軸承板通過法蘭連接，前軸承板的中間固定設(shè)有前軸承，軸承蓋和前軸承側(cè)壁上開設(shè)有卡銷孔，軸承蓋和前軸承之間通過卡銷固定；方孔對側(cè)的筒壁上開設(shè)有圓孔，圓孔外焊接有后軸承，電動擋板閥的閥軸和擋板固定連接，閥軸的后端穿入后軸承，閥軸的前段和電動執(zhí)行器固定，閥軸位于前軸承和軸承蓋之間的區(qū)域開設(shè)有卡銷孔，通過安裝卡銷來限制閥軸在水平方向上的位移；所述筒體上部的筒壁上焊接有上檢修人孔，上檢修人孔端部通過法蘭和上檢修孔封板連接；上檢修人孔的上方沿筒壁內(nèi)側(cè)設(shè)有向后下方傾斜的集水槽，集水槽的最低處開設(shè)有排水孔，排水孔四周的筒壁上焊接有冷凝水收集管，冷凝水收集管后面焊接有變徑管，變徑管下方焊接有更小管徑的冷凝水排水管；筒體下部的筒壁上焊接有下檢修人孔，下檢修人孔端部通過法蘭和下檢修孔封板連接；筒壁上位于上檢修人孔兩側(cè)設(shè)有吊耳，筒壁上的吊耳下方設(shè)有煙溫檢測儀；筒壁上位于下檢修人孔兩側(cè)分別安裝有煙氣含氧量檢測儀和煙氣壓力檢測儀。
3、進一步地，筒壁的方孔四周焊接有由四塊鋼板構(gòu)成的方法蘭結(jié)構(gòu)。
4、進一步地，電動擋板閥的閥軸和擋板通過焊接或者卡銷固定連接。
5、進一步地，閥軸的前段和電動執(zhí)行器通過螺紋或者卡銷固定。
6、第二方面，本發(fā)明提供一種以上所述的負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置的控制方法，包括：
7、電動擋板閥的開度通過煙氣含氧量來控制；在煙氣含氧量檢測儀正常工況時，通過含氧量來控制電動擋板閥的開度，同時控制系統(tǒng)記錄同期的煙氣壓力、煙氣溫度和燃氣量數(shù)據(jù)，并通過控制系統(tǒng)的邊緣計算功能，整理出煙氣含氧量和煙氣壓力、煙氣溫度、燃氣量以及擋板開度的內(nèi)在邏輯關(guān)系，以便煙氣含氧量檢測儀故障數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差時，依托上述幾個參數(shù)之間內(nèi)在邏輯關(guān)系，設(shè)定期望的煙氣含氧量，來精準控制電動擋板閥開度，最終達到匹配和優(yōu)化加熱爐運行工況的目標。
8、進一步地，煙氣含氧量檢測儀正常狀態(tài)控制邏輯如下：
9、kd＝f1(vgas,φo2jc)；
10、0＝f2(py,vgas,kd)；
11、0＝f3(ty,vgas,kd)；
12、其中，φo2jc為在線監(jiān)測的煙氣含氧量；kd為擋板閥開度；py為在線監(jiān)測的煙氣壓力；ty為在線監(jiān)測的煙氣溫度；vgas為在線監(jiān)測的燃氣量，來自于燃燒器系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
13、進一步地，煙氣含氧量檢測儀故障后的控制邏輯如下：
14、kd＝g(vgas,py,ty,φo2set)；
15、其中，φo2set為設(shè)定的目標煙氣含氧量；kd為擋板閥開度；py為在線監(jiān)測的煙氣壓力；ty為在線監(jiān)測的煙氣溫度；vgas為在線監(jiān)測的燃氣量，來自于燃燒器系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
16、本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明的一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置及其控制方法，無須移動煙囪，便能夠?qū)崿F(xiàn)煙囪擋板閥的在線維修和更換，拆裝工作量小，簡單快捷，不影響加熱爐的正常生產(chǎn)；本發(fā)明擋板閥采用電動調(diào)節(jié)設(shè)計，能夠?qū)崟r根據(jù)排煙參數(shù)調(diào)整閥門開度，來優(yōu)化匹配加熱爐的運行工況，保證加熱爐能夠長期、安全、穩(wěn)定、高效運行；本發(fā)明在筒體內(nèi)壁加設(shè)集水槽，有效排出了煙氣冷凝水，避免了酸性冷凝水對擋板閥和加熱爐本體的腐蝕損傷；本發(fā)明通過控制系統(tǒng)的邊緣計算功能，依托大量實際運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了以含氧量為目標來調(diào)控擋板閥的目的，解決了煙氣含氧量檢測儀故障率高給整個系統(tǒng)高效運行帶來的不利影響問題。
17、圖示說明：1-筒體；2-煙氣出口；3-上檢修孔封板；4-電動執(zhí)行器；5-前軸承板；6-下檢修孔封板；7-煙氣進口；8-煙氣含氧量檢測儀；9-冷凝水排水管；10-變徑管；11-冷凝水收集管；12-吊耳；13-煙溫檢測儀；14-煙氣壓力檢測儀；15-后軸承；16-擋板；17-閥軸；18-軸承蓋；19-集水槽；20-卡銷。
1.一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置，其特征在于，包括：筒體(1)，所述筒體(1)上下兩端均安裝有連接法蘭，下端為煙氣進口(7)，上端為煙氣出口(2)；所述筒體(1)中部筒壁上開設(shè)一個長窄形方孔，筒壁的方孔四周設(shè)置有由四塊鋼板構(gòu)成的方法蘭結(jié)構(gòu)，方法蘭和前軸承板(5)通過法蘭連接，前軸承板(5)的中間固定設(shè)有前軸承，前軸承前面設(shè)有軸承蓋(18)，軸承蓋(18)和前軸承上側(cè)壁開設(shè)有卡銷孔，軸承蓋(18)和前軸承之間通過卡銷(20)固定；方孔對側(cè)的筒壁上開設(shè)有圓孔，圓孔外焊接有后軸承(15)，電動擋板閥的閥軸(17)和擋板(16)固定連接，閥軸(17)的后端穿入后軸承(15)，閥軸(17)的前段和電動執(zhí)行器(4)固定，閥軸(17)位于前軸承和軸承蓋(18)之間的區(qū)域開設(shè)有卡銷孔，通過安裝卡銷(20)來限制閥軸(17)在水平方向上的位移；所述筒體(1)上部的筒壁上焊接有上檢修人孔，上檢修人孔端部通過法蘭和上檢修孔封板(3)連接；上檢修人孔的上方沿筒壁內(nèi)側(cè)設(shè)有向后下方傾斜的集水槽(19)，集水槽(19)的最低處開設(shè)有排水孔，排水孔四周的筒壁上焊接有冷凝水收集管(11)，冷凝水收集管(11)后面焊接有變徑管(10)，變徑管(10)下方焊接有更小管徑的冷凝水排水管(9)；筒體下部的筒壁上焊接有下檢修人孔，下檢修人孔端部通過法蘭和下檢修孔封板(6)連接；筒壁上位于上檢修人孔兩側(cè)設(shè)有吊耳(12)，筒壁上的吊耳(12)下方設(shè)有煙溫檢測儀(13)；筒壁上位于下檢修人孔兩側(cè)分別安裝有煙氣含氧量檢測儀(8)和煙氣壓力檢測儀(14)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置，其特征在于，筒壁的方孔四周焊接有由四塊鋼板構(gòu)成的方法蘭結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置，其特征在于，電動擋板閥的閥軸(17)和擋板(16)通過焊接或者卡銷固定連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置，其特征在于，閥軸(17)的前段和電動執(zhí)行器(4)通過螺紋或者卡銷固定。
5.一種如權(quán)利要求1所述的負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置的控制方法，其特征在于，包括：
6.如權(quán)利要求5所述的一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置的控制方法，其特征在于，煙氣含氧量檢測儀正常狀態(tài)控制邏輯如下：
7.如權(quán)利要求6所述的一種負壓加熱爐用燃燒系統(tǒng)節(jié)能增效保安裝置的控制方法，其特征在于，煙氣含氧量檢測儀故障后的控制邏輯如下：