Способ автоматического управления процессом пуска аппарата с кипящим слоем катализатора

НЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТПО ДЕЛАМ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ 2/31-268688. Бюл, В 29ий нефтяной институт К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 1125039, кл. В 01 3 8/18, 1983.Авторское свидетельство СССР В 271820, кл. С 01 В 17/76, 1985. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПУСКА АППАРАТА С КИПЯЩИМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА(57) Изобретение относится к автоматиэации пусковых процессов химико- технологических систем, в частности производства серной кислоты, и может быть использовано в химической промьппленности. Целью изобретения является интенсификация процесса пуска нснижение потерь топлива и сырья. Схема управления процессом содержит аппарат 1 с кипящим слоем 2, теплообменник 3, термодатчики 4 и 5 соответ"ственно кипящего слоя и теплоносителя, расходомеры 6 - 8 соответственносырья, дутья и топлива, блоки 9 и 1 Осравнения, вычислительные блоки 11 и12, логические блоки 13 и 14, регуляторы 15 - 17 и регулирующие органы18 - 20, Способ управления позволяетна основании сравнений текущего измеренного значения температуры в слоекатализатора, расчетного значенияэтой температуры и заданного временного температурного профиля распознавать специальные состояния пускового процесса и формировать управляющие воздействия на подачу сырья дутьяи топлива, 1 ил.14Изобретение оз носится к антоматизации пусковых п 1 ипессов химико-технологич; ских систем, в частности производства серной кислоты, и мож( т быть использовано в химической промышлецности.Целью изобретения является интенсификация процесса пуска и снижениепотерь топлива и сьрья,На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа,На схеме обозначены аппаратспсевдоожижеццым слоем 2 дисперсцогоматериала, теплообменник 3, термодатчики 4 и 5 соответстненно кипящегослоя и теплоносителя, расходомеры6-8 соотве гственцо сырья олчедана),дутья и топлива, блоки 9 и 10 сраннения, вычислительные блоки 11 и 12,логические блоки 13 и 14, регуляторы15-17 и регулирую,пие оргацы 18-20,Способ осуществляют следующим образом,В аппарат 1 подают дутье для сжиження дисперсного материала, топливо на сжигание для поддержания аппарата и разогр(том состоянии, кслчедан для провед.цич проц. сса обжига и получения диоксида серы и теплоноситель в теплообмеццик Э, погружецый в слой материала, Выведение аппарата на рабс ий режим осуществляют по программе (температурному профилю), получаемой в результате оптимизационных расчетов или назначаемой из опыта эксплуатации. В ходе выполнения пускового процесса температура материала должна совпадать с заданным температурным профилем.,Выполнению заданной программы пуска препятствуют разнообразные возмущения, в частности возникающие в псендоожиженцом слое гидродинамические неоднородности (каналообраэонания, сегрегация материала по фракциям, застойные зоны), колебация физико-химических характеристик дутья, колчедана, топлив и теплоносителя, нестациоцарцость термодинамических параметрон аппарат:., в частности коэффициента теплопередачи сте - нок теплообменцика. Под деиствием этих возмущений н период 1 О, 1 1 выполнения гусконой операции имеют место .,кл( нация текущео измеренного значения темгп ратуры Т 1,г з и слоескатализато 1 п о задаццог( температур"2наго профиля Т,(г), 1О,ь Д, Такиеогклонения недопустимы,При устранении указанных отклоненийй учитывают потенциальное состоя 5це объекта управления, Оцениваниесостояний объекта управления осущес гвляют на основе сравнения измеренн эго и расчетного значений температуры материала слоя и н зависимостио г результатов сравнения формируютрзгулируюшие воздействия, Такой подх од позволяет учесть потенциальноес стояние объекта н каждой конкретной ситуации и, следовательно, наибол.е эффективно по качеству пронеденияпускового процесса и интенсивностикомпенсации возмущений формироватьрегулирующие воздействия,Температуру в слое катализаторар,ьссчитынают из уравнения тепловогобаланса 1444 Р С,С (Т-Т) + 25 1 Р Р (Т - Т ) + т сгде С , С и С - расходы дутья, колтЗОчедана и топлива,кг/с;С и С - удельная теплоемА ккость дутья и колчедана, Дж/(кг К);35 Б - содержание серы вколчедане;Н и Н ., - тепловые эффектыгорения копчеданаи топлива Дж/кг,40 1 и о - плошадь поверхности и толщина.стенки теплообменника, м и м;(- коэффициент тепло 45 пров однос ти,8 т/(м К);Т , Т и Т - температура дутья,1колчедана, теплоносителя, К,Рассчитывают температуру материала слоя в вычислительном блоке 12,Дпя этого термодатчиком 5 и расходомерами 6-8 измеряют соответственнотмпературу теплоносителя, расходыколчедана, дутья и топлива, СигналыТ , С , С и Ст с выхода этих блоковК Рнаправляют н вычислительный блок 12,н котором рещают уравнение (1) иполучают расчетное значение Т темз 14 пературы материала. Сигнал Т с выхосда вычислительного блока 12 направляют в блок О сравнения,Измеряют текущее значение температуры в слое датчиком 4, Сигнал Т сс выхода датчика 4 подают на входь; блоков 9 и 10 сравнения, а также вычис - лительного блока 11, В блоке 1 О сравнивают температуру материала Т сс расчетным значением Т и Формируют выходной сигнал ч по формуламЦ(е) = 1, если Т (с)Т ; (2) ц = О, если ТрТс(07) .(3)Единичное значение сигнала с отоб - ражает ситуационное состояние, когда наблюдается неполное сгорание колчедана в псевдоожижеццом слое. Такое состояние пускового процесса возникает либо иэ-за недостатка кислорода на окисление пирротина и серы вследствие низкого расхода дутья, либо изза неполноты диссоциации колчедана на пирротин и серу (термический процесс разложения колчедана), что возможно в пусковой период из-эа недостатка тепла в зоне реакции и (или) излишней подачи колчедана, Нулевое значение сигнала ;ц снидетельствует о нормальном состо янин пусконого процесса обжига,Идентифицируют указанные состоянияпроцесса обжига колчедана в ходе выполнения пусковой операции при отьклонении температуры Т (ь) относистельно заданного температурного профиля материала слоя, Для этого на вход блока 9 подают заданный температурный профиль Т (ь) ТЕ(0 . - программу пусковой операции выведения аппарата на автотермичный режим обжига колчедана. В блоке 9 сравцивают текущее значение температуры материала с программным значением и формируют выходной сигнал Е по формуламг,(С) = 1, если Тс(о) т Т Г г.Д; (4) Ц(1) = О, если т (т) с т "г 1 еь ОТ 3(5)Неполное сгорание колчедана ч = 1 из-за недостатка расхода дутья имее г место при превышении температуры материала заданного температурного профиля= 1. В этом случае для приведения пускового процесса к заданной программе увеличивают подачу ду 14442 1, если (ч = 1) (- 1, если (ч = 0) л(О, если (И = 1) л( (ч = 0)л(ф: 1,О);0); = 1)(8) Сигцдлцдпрдвляют в регулятор 55 / и формируют В цем регулирующийсигнал у , которым управляют регулирующим органом 20, а следовательно,подачей колчедана. Формируют сигналу по формуле1 тья и одного ремеццо уГ 1 е цыкают подачутоплива. Увеличение подачи дутьяобеспечивает полное сгорание колчедана, что является дополнительным ис 5точциком тепла. Однако роста отклонения величины Т от Т, це происходит,так как этому препятствует сокращение притока тепла к слою вследствиеуменьшения подачи топлива в аппарат.При отклонении температуры материала ниже заданного температурногопрофиля= 0 и превышения расчетнойтемпературы измеренного значения(ц = 1 нарушение программы пусковогопроцесса исправляют уменьшением подачи колчедана. В этом случае сокращается расходование тепла слоя ца процесс разложения колчедана, а такжеца прогрев колчедана и высвобождаемого тепла достаточна для выравнивания величины Т с заданным значением ТсфЕсли прц отклонении температуры25 материала ниже заданного значения- 0 расчетная температура совпадаетили меньше измеренного значения(ч = О), тогда компенсацию отклонеяния Т от Т осуществляют увеличенис сем подачи колчедана, так как н этомсостоянии весь колчедан, подаваемыйв слой, сгорает полностью. При увеличении подачи полчеданд возрастаетприток тепла к слов а следовательно,наблюдается повышение температуры ма 35тэриала, В данной ситуации подачутоплива сохраняют неизменной.Рассмотрим формирование регулирующих воздействий при возникновении40указанных ситуаций,Гигцдл ч с выхода блока О срдвне.нил направляют ца входы логическихблоков 13 и 14, цд которые подают исигналс выхода блока 9 сравнения.Сигналподают также ца вход регуля 45тора 15В блоке 13 по сигцалдм ч иФормируют выходной сигналпо формулам1414442 у,(К опытным и расчетным путем,Из (9) следует, что при значениисигнала 1 "происходит увеличение5поСачи колчедана, а при= -уменьшение подачи колчедана,(9) где у (г.) УЧ К(О = 0)д( = 0)С(Ч0)л(ф - 1)3 чС(рл = 1)л( = О)1, (1) если если у ( ) = у ( ) + " а у25 К = 1, 2,(12) где у (Т)иу (г. ) регулирующие воздействия в моменты времени й икпостоянная величина, которую устанавливают опытным или расчетным 1 с(г-) = ------- (13) Т- Тк О су О путемПовышение экономичности пуска достигается за счет снижения в ходе выполнения пусковой операции подачи топлива, При этом для обеспечения высокого качества пуска, в частности исключения задержки пускового про- .40 цесса из-за возможности значительного отклонения температуры слоя от заданного профиля, что особенно вероятно под действием возмущений на начальном этапе пусковой операции, 45 снижение подачи топлива осуществляют лишь в моменты времени, когда температура материала либо превышает температуру заданного профиля, либо совпадает с ним. Кроме того, темп снижения подачи топлива устанавливают неравномерным, а именно обратно пропорционально разности температуры материала Т (Г), 4(0,) и конечного значения температуры Т = Т"(С) заданного температурного профиля Т (г.) йускового процесса, В этом случае нарастание темпа снижения подач топлива происходит плот;пенно, по мере ьыво(14) К = 1, 2,.50 Сигналнаправляют в регулятор1 Ь и формируют в нем регулирующийсигнал у , которым и управляют пода.2 фчей дутья с помощью регулирующегоблока 10. Формируют сигнал у поформуле В блоке 14 по сигналам ч иформируют сигнал , котсрым управляют подачей дутья в аппарат, В блоке ре-, ализуют логическую операцию И, т,е,да процесса обжига колчедана на автотермичный режим, когда надобность висточнике тепла (подаче топлива) отпадает. Такое управление подачей топлива повышает качество и зкономичность пускового процесса,Рассмотрим реализацию этой частиспссоба,На вход вычислительного блока 11подают сигнал, равный Т , По значеКник сигналов Т и Т в блоке рассчикС стЫвают величину с, по формуле Сигнал Е с выхода блока 11 напрвляют на вход регулятора 15 и в нем по сигналам Я иформируют выход.,ной сигнал уз, которым управляют с помощью регулирующего органа 18 подаей топлива. Регулирующий сигнал у формируют по формулеу,(с,) = у,(,-Е(т,) (Т, . у,где у.(г. )и(г. ) - сигналы в моменты вре-.Кмени С ик кфЬУ- постоянная величина,которую устанавливаютопытным путем или наоснове расчета;абсолютное значениевеличины ,Согласно (13) по мере приближенияпусковой операции к завершению абсолютное значение величинывозрастает, и значение величины уз в соответствии с (14) уменьшается, чтоведет к сокрашению подачи топлива.Величину д у подбирают так, чтобыФормула изобретения Составитель Г. ОгаджановТехред Л,Олийнык Корректор Л. Пилипенко Редактор О, Юрковецкая Заказ 3809/6 Тираж 519 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1414 с 7 регулирующий сигнал улос тигал нулевого значения, при котором регулирующий орган закрыт и подача топлива прекращена.Использование способа позволяет за счет распознавания ситуационныхсостояний пускового процесса повыситькачество динамических процессов пусковых операций и экономичность использования ресурсов на осуществлениепуска, а также интенсифицировать процесс пуска. Способ автоматического управленияпроцессом пуска аппарата с кипящимслоем катализатора, например, в производстве серной кислоты, включаюшийрегулирование подачи сырья, топливаи дутья в аппарат, теплоносителя - втеплообменник аппарата и измерениетемпературы в слое катализатора,о т л и ч а ю ш и й с я тем что, с 25целью интенсификации процесса пускаи снижения потерь топлива и сырья,дополнительно измеряют температурутеплоносителя и содержание серы в сырье, рассчитывают разность между те.кущим измеренным значением температу 30ры в слое катализатора и конечнымзаданным значением этой температуры,по расходам сырья, топлива, дутья,температуре теплоносителя и содержанию серы в дутье вычисляют значение ,) 35температуры в слое катализатора,сравнивают с заданной периодичностьювычисленное значение температуры вслое катализатора с текущим измеренным значением этой температуры и текущее измеренное значение температуры в слое катализатора с текущим заданным значением этой температуры,при превышении текущего измеренногозначения температуры в слое катализатора уменьшают подачу топлива обратно пропорционально разности между текущим измеренным значением температуры в слое катализатора и конечным заданным значением этой температуры, при превышении текущего измеренного значения температуры в слоекатализатора, текущего заданного значения этой температуры и вычисленного значения температуры в слое катализатора текущего измеренного значения этой температуры дополнительноувеличивают подачу дутья, при теку-щем измеренном значении температурыв слое катализатора, меньшем или равном текущему заданному значению этойтемпературы, и вычисленном значениитемпературы в слое катализатора,большем текущего измеренного значения.этой температуры, уменьшают подачусырья, а при текущем измеренном знаучении температуры в слое катализатора,меньшем или равном текущему заданному значению этой температуры, ивычисленном значении температуры вслое катализатора, меньшем или равномтекущему измеренному значению этойтемпературы, увеличивают подачусырья,