課程設計要求（加熱爐）
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- 課程設計要求（加熱爐）一、被控對象工藝流程描述
所選被控對象為過程工業領域常見的加熱爐單元，通過加熱爐輻射與對流傳熱將一定流量的物料A 加熱至工藝要求的溫度。
待加熱物料A 經由上料泵P1101 泵出，分兩路，其中一路進入換熱器E1101 與熱物料換熱后，與另外一路混合，進入加熱爐F1101 的對流段。進入換熱器E1101 的待加熱物料A 走管程，一方面對最終產品（熱物料A）的溫度起到微調（減溫）的作用，另一方面也能對待加熱物料A 起到一定的預熱作用。
加熱爐對流段由多段盤管組成，爐膛產生的高溫煙氣自上而下通過管間，與管內的物料A 換熱，回收煙氣中的余熱并使物料A 進一步預熱。
對流段流出的物料A 全部進入F1101 輻射段爐管，接受燃燒器火焰的輻射熱量，達到所要求的高溫后出加熱爐，進入換熱器E1101 殼程，進行溫度的微調并為冷物料預熱，最后以工藝所要求的物料溫度輸送給下一生產單元。
二、工藝過程簡介
待加熱物料A 流量為F1101，溫度為常溫20℃，經由上料泵P1101 泵出。流量管線上設有調節閥V1101，調節閥有前、后閥XV1101 和XV1102，以及旁路閥HV1101。
待加熱物料A 被分為兩路，一路進入換熱器E1101 預熱，預熱后與另外一路混合進入加熱爐。兩路物料A 管道上分別設有調節閥V1102 和V1103。正常工況時，大部分待加熱物料A 直接流向加熱爐對流段，少部分待加熱物料A 流向換熱器，其流量為F1102。
燃料經由燃料泵P1102 泵入加熱爐F1101 的燃燒器，燃料流量為F1103，燃料壓力為P1101，燃料流量管線設調節閥V1104。空氣經由變頻風機K1101 送入燃燒器，空氣量為F1104。燃料與空氣在燃燒器混合燃燒，產生熱量使輻射段爐管內的物料A 迅速升溫。燃燒產生的煙氣帶有大量余熱，在對流段進行余熱回收。
對流段煙氣出口處的煙氣溫度為T1105。煙氣含氧量A1101 設有在線分析檢測儀表。煙道內設有擋板DO1101。
出對流段、入輻射段的物料A 溫度為T1102。從輻射段爐管出來的溫度為T1103 的高溫物料A 進入換熱器E1101，進行溫度的微調。最終產品（熱物料A）的溫度為T1104，流量為F1105，出口管道上設流量調節閥V1105。
爐膛壓力為P1102，爐膛中心火焰溫度為T1101，為紅外非接觸式測量，僅提供大致溫度的參考。
工藝流程圖中的儀表及操作設備說明如下：
1. 檢測儀表
位號 檢測點說明 單位 位號 檢測點說明 單位
AI1101 煙氣含氧量 % PT1101 燃料壓力 MPa
FT1101 待加熱物料A流量 kg/s PT1102 爐膛壓力 MPa
FT1102 去換熱器的待加熱物料A流量 kg/s TT1101 爐膛中心火焰溫度 ℃
FT1103 燃料流量 kg/s TT1102 進入加熱爐輻射段的物料A溫度 ℃
FT1104 空氣量 m3/s TT1103 出加熱爐輻射段的物料A溫度 ℃
FT1105 產品（熱物料A）流量 kg/s TT1104 產品（熱物料A）溫度 ℃
TT1105 煙氣溫度 ℃
2. 執行機構
位號 執行機構說明 位號 執行機構說明
V1101 待加熱物料A管線流量調節閥 V1104 燃料管線流量調節閥
V1102 直接進入加熱爐對流段的待加熱物料A管線流量調節閥 V1105 產品（熱物料A）管線流量調節閥
V1103 去換熱器的待加熱物料A管線流量調節閥 DO1101 煙道擋板
3. 開關閥
位號 執行機構說明
XV1101 物料A管線流量調節閥前閥
XV1102 物料A管線流量調節閥后閥
4. 手操閥
位號 執行機構說明
HV1101 物料A管線流量調節閥旁路閥
三、具體控制要求
1. 熱物料出口溫度控制方案，在物料A 進料量一定的情況下，使得熱物料A 達到要求的溫度并維持其在允許的范圍內。
2. 節能控制，在滿足工藝控制要求的前提下，達到最小燃料使用量。一方面要求加熱爐在正常工況時燃料的使用量最少。
3. 減排控制，排放指標主要體現在二氧化碳的排放量上，同時兼顧由于燃燒不充分產生有毒一氧化碳的排放量。...
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