传热设备的控制

采用浮动阀的控制方 案
催化裂化加热炉的控制系统
去反应器
TT 21
TC Tsp 21
PT 11
PC 11
自分馏塔来 的回炼油 FT 33
FC 33
FT 32
FC 32
原料油
开关
PC
PT
12
12
PT 13
PC 13
回油罐
燃料油 去瓦斯罐
干气 ( 热裂解气 )
加热炉的安全联锁保护系统
进料
BS GL2
出料
(T1o
T1i )
(T2i
T1i )
1 2
1
c1G1 c2G2
(T1o
T1i )
工艺介质
G2, T2o , c2 载热体
T1o T1i
1
T2i T1i
c1G1 KFm
1 2
1
c1G1 c2G2
热交换过程的静态特性分析
T1o T1i
1
T2i T1i
c1G1 KFm
1 2
1
c1G1 c2G2
y
1
x1
1 2
1
x1 x2
严重非线性，若其它 环节为线性，调节阀 需选用等百分比阀。
令：y
T1o T2i
T1i T1i
，x1
G1c1 KFm
，x2
G2c2 KFm
y1
0.9
x1 = 0.5
0.8
0.7
0.6
x1 = 1.0
0.5
0.4
x1 = 2
0.3
0.2
x1 = 4
0.1
Leabharlann Baidu
0
0
1
2
3
4
5
6
7
G1, T1i , c1
工艺介质 G2, T2o , c2
载热体
热交换过程的传热速率方程
q KFmTm
K 为传热系数；Fm 为传热面积； ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差.
对可若于取TT22逆对io 流数TT11单平oi 程均在换值1/3热~器3 ，之间T，m则 可(T用2o l算nT术1iTT)22平io (均TTT21近1ioi 似T1o )
热交换过程的热量平衡方程
巳知(G1, T1i, G2, T2i),求T1o。
G1, T1o, c1
G2, T2i , c2
假设无相变，且没有热损失。即 被加热物料单位时间得到的热量
= 载热体单位时间放出的热量
q1 c1G1(T1o T1i ) q2 c2G2 (T2o T2i )
q1 q2
Tm
(T2o
T1i )
(T2i 2
T1o )
热交换过程的静态方程
G1, T1o, c1
G2, T2i , c2
G1, T1i , c1
q1 c1G1(T1o T1i ) c2G2 (T2i T2o )
q
KFm
(T2o
T1i )
2
(T2i
T1o )
c1G1 (T1o
T1i )
c1G1 KFm
加热炉的单回路控制
PC 13 PFsp
Tsp
TC
TT
21
21
PT
回油
13
燃料油
雾化蒸汽
PT 12 PVsp PC 12
工艺 介质
FT 32
FC Fsp 32
加热炉的串级控制（一）
出口温度对炉膛温度的 串级控制
出口温度对燃料油流 量的串级控制
加热炉的串级控制（二）
出口温度对燃料油压力 的串级控制
8
x2
换热器的控制问题
被控变量
(1) 被加热/冷却介质的出口温度（无相变）； (2) 加热/冷却所需的热量（有相变），如精馏塔底再沸 器的蒸发量。
q KFmTm c1G1 T1o T1i c2G2 T2i T2o
控制变量
(1) 调载热体的流量；(2) 调节传热平均温差； (3) 调传热面积； (4) 将工艺介质分路，一路经换热， 另一路走旁路。
换热器的控制方案
改变传热系数K 和 平均温差ΔTm
氨气
LT 11
TC 27
Tsp
TT 27
LC 11
Lsp
液氨
工艺介质
改变平均温差ΔTm
换热器的控制方案(续)
改变传热面积Fm
加热炉的控制问题
被控变量：工艺介质的出口温度。 控制变量：燃料油或燃料气的流量。 主要干扰：
工艺介质的进料温度、流量、组分；燃料油/ 燃料气的压力、流量、成分（或热值）；燃 料油的雾化情况；空气充分情况；火嘴的阻 力，炉膛压力等。
传热设备的控制
于玲 浙江大学控制系
2013/05/20
内容
引 言 换热器的静态特性 换热器的控制 加热炉的控制
换热器的静态特性
G1, T1o, c1
G2, T2i , c2
G1, T1i , c1
工艺介质
G2, T2o , c2 载热体
问题：针对逆流单程列管式热交换器，巳 知入口条件（G1, T1i, G2, T2i）,要求计算稳 定条件下工艺介质的出口温度T1o。其中c1, c2分别为相应介质的比热。
TC
PC
LS
燃料
BS：火焰检测器； GL1：燃料气流量 过低联锁装置； GL2：进料流量过 低联锁装置； LS：低选器。
GL1