Динамическая модель процесса рекуперации серы в топке котла-утилизатора

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

А. С. Гольцов, Е. Ю. Силаева
ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РЕКУПЕРАЦИИ СЕРЫ В ТОПКЕ КОТЛА-УТИЛИЗАТОРА
Волжский политехнический институт (филиал)
Волгоградского государственного технического университета
vesna_son@mail. ru
В работе рассматривается система управления технологическим процессом рекуперации серы. В статье основное внимание уделено зависимости температуры в топке котла-утилизатора от соотношения расходов сероводорода и воздуха. Предлагается динамическая модель процесса рекуперации серы в топке котла-утилизатора.
Ключевые слова: система управления процессом рекуперации серы- зависимость температуры от соотношения расходов.
А. S. Golzov, E. Y. Silaeva
DYNAMIC MODEL OF THE RECOVERY OF SULPHUR IN THE FURNACE WASTE HEAT RECOVERY BOILERS
Volga Polytechnic Institute (branch) of the Volgograd State Technical University
The paper deals with the process control system rekupe-tion of sulfur. The article focuses on the dependence of the temperature in the furnace of the recovery boiler flow ratio of hydrogen sulfide and air. Offered the dynamical model of the process for sulfur recovery in the furnace of the recovery boiler.
Keywords: process control system for sulfur recovery, the temperature dependence of the flow ratio.
При производстве сероуглерода на ОАО ляется исходным сырьем для производства се-
«Волжский Оргсинтез» побочным продуктом роуглерода. Таким образом, процесс рекупера-
является сероводород. Для этого на предпри- ции серы из сероводорода является важной со-
ятии организовано производство рекуперации ставной частью производственных процессов
сероводорода в жидкую серу, которая снова яв- на ОАО «Волжский Оргсинтез» [1].
Как и любая система управления для химического производства, система управления переработки сероводорода в рекуперированную серу должна с высокой точностью и быстродействием задавать, измерять и поддерживать основные параметры, влияющие на качество процесса. Основным качественным показателем переработки сероводорода является минимизация концентрации производных серы (двуокись серы) в отработанных газах. Анализ состава отработанных газов показывает, сколько было не дополучено рекуперированной серы, которая необходима предприятию в качестве сырья, и сколько требуется топлива для сжигания этих газов, для недопущения возникнове-
ния экологического загрязнения. Таким образом, важно уменьшить концентрацию производных серы (двуокись серы) в отработанных газах, что позволит не только снизить угрозу экологического загрязнения, но и получить предприятию дополнительную прибыль.
В существующей штатной системе управления, структурная схема которой представлена на рис. 1, концентрацию отработанных газов измеряют два раза в сутки, и по результатам этих измерений настраивают регулятор соотношений расходов сероводорода и воздуха, что является недостатком системы управления, т. е. концентрация двуокиси серы в отработанных газах не минимальна.
Отработанные Отработанные Отработанные
Рис. 1. Структурная схема существующей системы управления
Один из способов непрерывного анализа состава газа предложен в работе [2]. Применение данного способа предполагает включение дополнительного оборудования в состав системы управления, что приведет к ее удорожанию.
С другой стороны, известно, что для рекуперации серы на предприятии используется двухступенчатый метод Клауса, который сопровождается выделением тепла, т. е. анализ состава отработанных газов можно косвенно проводить по изменению температуры в топке котла-утилизатора [3].
Поэтому для решения поставленной задачи необходимо разработать динамическую модель процесса рекуперации серы в топке котла-утилизатора.
Теоретическое значение температуры в топке котла-утилизатора можно определить по следующей формуле:
~ = А1 '- Fv + А2 '-Я2Я + А3 '- + А4 '- Qн2S + Ж, (1)
где Fv, FHS — расходы воздуха и сероводорода-
концентрация примесей в воздухе
а, а
и сероводороде- Аь А2, А3, А4 — параметры подлежащие определению- Ж — неучтенное возмущающее воздействие.
Для определения параметров А1, А2, А3, А4 при измеренных значениях температуры и соотношения расходов сероводорода и воздуха и при условии, что концентрация примесей сероводорода не изменяется, используется метод наименьших квадратов [4]:
А = {ут • У)_1 Ут • Т ,
(2)
где У =
Из формулы (1) видно, что изменение температуры зависит при постоянном расходе воздуха и сероводорода от состава примесей в сероводороде. Таким образом, если при неизмен-
ном соотношении расходов сероводорода и воздуха температура в топе котла-утилизатора начнет падать, то необходимо увеличить расход подаваемого воздуха при неизменном расходе сероводорода.
Формулу (1) в виде дифференциального урав-
нения можно представить в виде разностного уравнения [4]:
Тк = Тк-1 +
+АГ (А1 • Fv + А2 • + А3 • Qv + А4 • бн2 S + Ж) •
(3)
Отработанные
Отработанные газы
Воздух
Воздух
Отработанные
1 газы
Печь
дожигатель
Рис. 2. Структурная схема модернизируемой системы управления
В таком виде полученную модель зависимости температуры в топке котла-утилизатора (3) можно применять в системе автоматического управления, структурная схема которой приведена на рис. 2, при производстве рекуперированной серы методом Клауса для уточнения задания регулятору соотношения расходов сероводорода и воздуха.
Таким образом, предложенная модернизируемая система управления позволяет уточнять соотношение расходов сероводорода и воздуха в период между проведениями лабораторных анализов по составу отработанных газов, что приводит к уменьшению концентрации двуокиси серы в этих газах, снижает угрозу экологического загрязнения, а также позволяет предприятию получать дополнительную прибыль.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Постоянный технологический регламент № 31 производства рекуперированной серы. — Волжский: ОАО «Волжский Оргсинтез», 2011.
2. Качегин, Д. А. Фотометрический способ измерения избытка гидроокиси натрия в концентрированном растворе цианистого натрия / Д. А. Качегин, А. С. Гольцов, А. А. Силаев // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 15(102) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2012. — (Серия «Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах» — вып. 15). — С. 96−99.
3. Сериков, Т. П. Новые установки Атыраутского НПЗ: Установка производства серы: учеб. пособие / Т. П. Сериков, Б. Б. Оразбаева. — Алматы: Эверо, 2008. — 142 с.
4. Гольцов, А. С. Адаптивные системы автоматического управления нелинейными объектами: монография / А. С. Гольцов. — Орел: Академия ФАПСИ, 2002. -156 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой