TEG重沸器火管加热控制方法

摘要

本发明公开了一种TEG重沸器火管加热控制方法，通过辅助火嘴增加线性函数发生器，每个辅助火嘴投入燃烧时，其燃料气调节阀开度均按照温度控制器低限值缓慢稳定增大，很好地解决了新加入火嘴导致的重沸器TEG溶液温度超调的问题；通过合理设置火嘴在重沸器的排列顺序，减少新投入的辅助火嘴对主火嘴火焰稳定性产生影响，并且通过优化火嘴调节控制方法，使新增加投入的辅助火嘴投入时其燃料气调节阀开度较小，混合燃气从燃烧器流出的速度也较低，更加有效地减小新投入火嘴对已燃烧的火嘴火焰稳定性的影响，从根本上解决了增加火嘴燃烧导致重沸器熄火问题。

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气行业三甘醇(TEG)再生工艺技术领域，具体涉及TEG重沸器火嘴切换、温度控制的方法。

背景技术

在三甘醇脱水工艺中，吸收水分后的TEG富液需加热提浓后才能循环使用，采用直接火焰加热的火管式重沸器进行加热提浓是最为简便的方法。重沸器一般是在常压下操作，TEG浓度会随着重沸器温度的增加而增加，TEG富液经重沸器再生提浓后其浓度一般可达到98%~99%。TEG重沸器温度一般控制在190~204℃左右，温度过高会使TEG分解变质，TEG损耗加大，能耗也增大；温度过低会导致TEG再生不完全，TEG贫液浓度低，导致产品气水露点达不到要求。所以，TEG重沸器温度控制是TEG富液提浓的关键。

目前，国内天然气净化厂脱水装置TEG重沸器火管加热基本上采用的是多火嘴加热方式。当重沸器热负荷需求小范围变化时，可由温度调节器的输出信号连续改变火嘴燃料气供给调节阀的开度来控制。当热负荷需求增大，温度调节器输出值达到上限设定值时，将增加辅助火嘴投入燃烧，新增加的辅助火嘴以此上限值进行控制，由于重沸器加热具有惯性大、滞后大的特点，新增加的火嘴将对重沸器温度造成较大的超调，从而使重沸器内TEG短时间因高热强度可能造成分解变质。另外，辅助火嘴由于按照温度调节器上限设定值开度投入燃烧，投入时燃料气和空气混合气体从燃烧器流出的速度很快，容易造成将正在燃烧的火嘴吹熄灭，特别是由1个火嘴燃烧增加到2个火嘴燃烧时，更容易出现熄火现象。

为了克服目前TEG重沸器加热控制方法的不足，本TEG重沸器火管加热控制方法主要是解决温度控制超调、增加火嘴容易导致熄火问题，使TEG重沸器加热更加稳定，减少TEG超温分解变质损耗和节约能耗。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种TEG重沸器火管加热控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种TEG重沸器火管加热控制方法，主火嘴设置在重沸器的最下层，辅助火嘴排列在主火嘴之上；主火嘴一直投入燃烧，由温度控制器进行调节控制，当重沸器热负荷需求增加至温度控制器输出值达到高限值时，则按照预先排列的顺序将其中1个辅助火嘴打开、投入燃烧；每个辅助火嘴均设置有1个线性函数发生器，当辅助火嘴投入燃烧时，辅助火嘴燃料气调节阀的开度按照线性函数输出值由温度控制器的低限值逐渐稳定增大，而随着进入火管加热炉的热量增加，主火嘴在温度控制器调节作用下输出值逐渐减少，直至辅助火嘴开度与主火嘴开度一致时，新投入的辅助火嘴与主火嘴一起由温度控制器进行控制；如果重沸器热负荷需求持续增大，则以此类推，按照相同的方式再增加1个辅助火嘴投入燃烧，直至全部辅助火嘴均投入燃烧；当重沸器热负荷需求减少至温度控制器输出值达到低限值时，则按照投入燃烧的辅助火嘴的排列顺序将其中的1个辅助火嘴关闭；如果重沸器热负荷需求持续减少，则以此类推，按照相同的方式再关闭1个辅助火嘴，直至投入燃烧的全部辅助火嘴均关闭。 

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

1、解决了重沸器TEG溶液温度超调问题：由于辅助火嘴增加了线性函数发生器，每个辅助火嘴投入燃烧时，其燃料气调节阀开度均按照温度控制器低限值缓慢稳定增大，很好地解决了新加入火嘴导致的重沸器TEG溶液温度超调的问题；

2、解决了增加火嘴燃烧容易导致重沸器熄火问题：通过合理设置火嘴在重沸器的排列顺序，减少新投入的辅助火嘴对主火嘴火焰稳定性产生影响，并且通过优化火嘴调节控制方法，使新增加投入的辅助火嘴投入时其燃料气调节阀开度较小，混合燃气从燃烧器流出的速度也较低，更加有效地减小新投入火嘴对已燃烧的火嘴火焰稳定性的影响，从根本上解决了增加火嘴燃烧导致重沸器熄火问题。 

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1本发明的TEG重沸器火嘴切换及温度控制逻辑图；

图2本发明的辅助火嘴投入燃烧控制信号曲线示意图。

具体实施方式

本发明的TEG重沸器采用多火嘴，每个火嘴燃料气管线设置有燃料气调节阀、燃料气切断阀，用于控制火嘴燃料气流量和火嘴切换。为了防止火嘴脱火或回火，对每个火嘴进行高、低限位控制。多火嘴中特定的一个火嘴（主火嘴）一直投入燃烧，根据热负荷需要，逐一增加或减少投入燃烧其他火嘴（辅助火嘴）的数量。为了减少增加辅助火嘴投入燃烧对主火嘴火焰稳定性产生影响，TEG重沸器多火嘴按照主火嘴设置在重沸器的最下层，辅助火嘴排列在主火嘴之上的顺序排列。

当重沸器热负荷需求发生变化时，TEG重沸器火嘴切换、控制方式如下：

当重沸器热负荷需求较小时，主火嘴由温度控制器进行调节控制；

当重沸器热负荷需求增加至温度控制器输出值达到高限值时，则按照预先排列的顺序将其中1个辅助火嘴打开、投入燃烧。辅助火嘴均设置有1个线性函数发生器，当该辅助火嘴投入燃烧时，该辅助火嘴燃料气调节阀的开度按照线性函数输出值由温度控制器的低限值缓慢稳定增大，而随着进入火管加热炉的热量增加，主火嘴在温度控制器调节作用下输出值逐渐减少，直至新投入的该辅助火嘴开度与主火嘴开度一致时，新投入的辅助火嘴与主火嘴一起由温度控制器进行控制。如果重沸器热负荷需求持续增大，则以此类推，按照相同的方式再增加1个辅助火嘴投入燃烧（即按照辅助火嘴的排列顺序，从下至上依次将辅助火嘴投入燃烧），直至全部辅助火嘴均投入燃烧；在第一个辅助火嘴投入燃烧前，不需要延时，在第二个及以后的辅助火嘴投入燃烧前，均需要延时。

当重沸器热负荷需求减少至温度控制器输出值达到低限值时，则按照辅助火嘴的排列顺序将其中的1个辅助火嘴关闭；如果重沸器热负荷需求持续减少，则以此类推，按照相同的方式再关闭1个辅助火嘴（即按照辅助火嘴的排列顺序，从上至下依次关闭投入燃烧的辅助火嘴），直至投入燃烧的全部辅助火嘴均关闭；在第一个辅助火嘴关闭前，不需要延时，在第二个及以后的辅助火嘴关闭前，均需要延时。

以下将以3个火嘴数量为例对本发明的控制方法具体说明如下：

如图1所示，1#火嘴为主火嘴，2#、3#为辅助火嘴，火嘴数量超过3个的根据本发明方法以此类推。本发明方法涉及的装置有： 1#火嘴燃料气调节阀111、2#火嘴燃料气调节阀121、2#火嘴燃料气切断阀122、控制系统2#火嘴延时器123、控制系统2#火嘴线性函数发生器124、控制系统2#火嘴切换开关125、3#火嘴燃料气调节阀131、3#火嘴燃料气切断阀132、控制系统3#火嘴延时器133、控制系统3#火嘴线性函数发生器134、控制系统3#火嘴切换开关135等。

如图2所示，201表示温度控制器输出信号曲线、202表示线性函数发生器（124或134）输出信号曲线、a为辅助火嘴投入标识（a=0表示辅助火嘴未投入燃烧，a=1表示辅助火嘴投入燃烧），T_低为温度控制器输出值低限值，T_高为温度控制器输出值高限值，C为斜率，根据重沸器容量和温度控制的惯性滞后进行选择，通常取C=0.02。

202函数表达式为：

控制系统2#火嘴线性函数发生器124和控制系统2#火嘴切换开关125的控制如下（控制系统3#火嘴线性函数发生器134和控制系统3#火嘴切换开关135的控制与此相同）：

当a=1时，辅助火嘴（2#火嘴）投入燃烧，控制系统2#火嘴线性函数发生器124函数输出线性增加，且：

当d﹤e时（即函数f(t)输出值﹤温度控制器输出值时），控制系统2#火嘴切换开关125切换通道为d→f，2#火嘴燃料气调节阀121由控制系统2#火嘴线性函数发生器124输出信号控制；

当d≥e时（即函数f(t)输出值≥温度控制器输出值时），控制系统2#火嘴切换开关125切换通道为e→f，2#火嘴燃料气调节阀121由温度控制器控制；

当a=0时（即2#火嘴未投入燃烧），控制系统2#火嘴线性函数发生器124函数输出为T_低。

具体操作和控制过程说明如下：

温度控制器输出值高限值为T_高（假定为14mA），温度控制器输出值低限值为T_低（假定为8mA）。当操作热负荷小范围变化时，由温度控制器连续调节1#火嘴燃料气调节阀111的开度来控制。当操作热负荷大范围变化时，2#、3#火嘴（辅助火嘴）根据热负荷需要，逐一增加或减少投入燃烧火嘴的数量，改变投入燃烧火嘴的数量来适应热负荷调节的需要。

1）热负荷需求增大，增加火嘴数量控制过程：假设初始状态为最小负荷运行，即只有1#火嘴进行燃烧，随着实际加热负荷需求增大，火嘴将按照1#火嘴投入→1#、2#火嘴投入→1#、2#、3#火嘴投入的顺序进行火嘴切换控制：

当负荷需求增大，温度控制器输出增达到上限设定值时，2#火嘴燃料气切断阀122开启，即a=1，2#火嘴投入燃烧，2#火嘴控制信号按照函数缓慢增加输出进行控制。当函数f(t)输出值≥温度控制器输出值时，2#火嘴切换为温度控制器进行控制。2#火嘴投入燃烧控制信号曲线为图2曲线的实线部分。

当负荷需求继续增大，1#和2#火嘴控制信号达到温度控制器上限设定值还达不到负荷要求时，经过控制系统3#火嘴延时器133延时，3#火嘴燃料气切断阀132开启，3#火嘴投入燃烧加热。

2） 热负荷需求减少，减少火嘴数量控制过程：假设初始状态为最大负荷运行，即3个火嘴均投入燃烧，随着实际加热负荷需求减小，火嘴将按照1#、2#、3#火嘴投入→1#、2#火嘴投入（即先切断3#）→1#火嘴投入（即再切断2#）的顺序进行火嘴切换控制。

当热负荷需求减小，温度控制器输出值减小到下限设定值时，3#火嘴燃料气切断阀132关闭，3#火嘴熄灭。由于3#火嘴关闭，温度控制器输出值将增大，维持稳定燃烧控制；

当负荷需求继续减小，温度控制器输出信号达到下限设定值热负荷还高于需求时，经过控制系统2#火嘴延时器123延时，2#火嘴关闭，仅由1#火嘴燃烧。

由于减少火嘴是在温度控制器输出值达到下限时进行切换，减少1支火嘴对重沸器火管加热炉的温度控制干扰小。