【技术实现步骤摘要】
本公开涉及石油化工领域，具体地，涉及一种模块化电加热精确控制的系统和方法。
技术介绍
1、目前在石油化工行业中，燃料消耗包括燃料气、燃料油、煤等，其占全厂总能耗的50％以上，是最主要的碳排放来源。而燃料组成为轻烃(含少量的氢气)、油品或者煤炭，是珍贵的化工原材料。因此如何降低燃料消耗在全厂能耗中的比例，是亟待解决的科学和工程问题。
2、电能是优于其他二次能源的能量载体。而炼化企业在生产过程中会产生“炼厂气”，一般用于燃烧供能，因而炼化企业中的大功率加热过程多采用燃料气加热炉或者燃料油加热炉。“绿电”作为未来能源的主力发展方向，在炼化企业能源结构中的份额必将日益提高，为企业探索低碳、清洁、安全的新型生产方式提供了实施条件。
3、与其他行业不同，石化行业中需要加热的物料多为易燃易爆，或者为热敏性物系等特殊物料。因此，加热石化物料时，存在安全性差以及物料热稳定性差的关键问题。现有技术主要针对电加热系统的结构进行设计，尤其是加热元件、加热管的结构设计，增加均匀性、延长操作周期。石化行业中的电加热控制多采用单回路控制，该方法容易引起局部超温，进而造成被加热物质超温或者电加热元件损坏；另外，对于紧急状态下，电加热系统如何安全、快速降温的研究较少。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种模块化电加热精确控制的系统和方法，以解决现有技术在加热石化物料时，存在安全性差以及物料热稳定性差的关键问题。
2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种模块化电加热精确控制
3、可选地，所述加热单元包括多个加热模块；所述加热模块包括自内而外依次设置的电热组件、保温层和反射层；每个所述加热模块的电热组件用于加热所述换热管的一段；所述电流控制器与每个所述加热模块的电热组件电连接，用于接受所述控制单元的信号，并调节每个所述电热组件的加热功率。
4、可选地，每个所述加热模块分别对应至少一个管壁温度检测器；所述控制单元分别与所述入口流体温度检测器、所述出口流体温度检测器、每个所述管壁温度检测器和每个所述电流控制器电连接，用于接受所述入口流体温度检测器、所述出口流体温度检测器和每个所述管壁温度检测器的温度信号，并调节每个所述电流控制器的输出电流，以调节每个所述电热组件的加热功率。
5、可选地，该系统还包括通风器，所述通风器一体化设置在所述加热单元上部；所述加热单元的下部设有惰性气体管道，在所述惰性气体管道上设有惰性气体调节阀；所述加热单元上设有压力检测器；所述通风器上设有通风调节阀；所述控制单元分别与所述惰性气体调节阀、所述通风调节阀和所述压力检测器电连接，用于接受压力检测器的压力信号，并调节所述惰性气体调节阀和所述通风调节阀的开度。
6、本公开第二方面采用第一方面所述的系统进行模块化电加热精确控制的方法，该方法包括：s1、将出口流体温度检测器的设定值tout,t输入控制单元；s2、使流体原料经流体入口管道进入加热单元升温，直至出口流体温度检测器的温度信号tout与设定值tout,t相等；
7、其中，使控制单元：
8、--接受出口流体温度检测器的温度信号tout、入口流体温度检测器的温度信号tin和所述加热单元的实时金属壁温tw，并根据所述出口流体温度检测器的设定值tout,t和入口流体温度检测器的温度信号tin计算出每个加热单元的预定金属壁温tz；
9、--对所述加热单元的实时金属壁温tw和预定金属壁温tz进行比较，当所述实时金属壁温tw小于所述预定金属壁温tz时，使控制单元增大电流控制器的输出电流；当所述实时金属壁温tw大于或等于所述预定金属壁温tz时，使控制单元减小电流控制器的输出电流。
10、可选地，使所述控制单元通过式1计算加热单元的预定金属壁温tz：
11、
12、式中，t1表示所述加热单元的入口温度，t2表示所述加热单元的出口温度，e表示加热单元的温差比。
13、可选地，所述加热单元中包括m个加热模块，其中，m为正整数且m≥2；该方法还包括，使所述控制单元：
14、--接受每个所述加热模块的实时金属壁温tw,i；所述控制单元根据所述出口流体温度检测器的设定值tout,t和所述入口流体温度检测器的温度信号tin计算出每个加热模块的预定金属壁温tz,i；
15、--对每个加热模块的实时金属壁温tw,i和预定金属壁温tz,i进行比较，当所述实时金属壁温tw,i小于所述预定金属壁温tz,i时，使所述控制单元增大电流控制器的输出电流；当所述实时金属壁温tw,i大于或等于所述预定金属壁温tz,i时，使所述控制单元减小电流控制器的输出电流；使所述电流控制器调节每个加热模块中的电热组件的加热功率。
16、可选地，使所述控制单元通过式2计算每个加热模块的预定金属壁温tz,i：
17、
18、式中，ti表示第i个加热模块的入口温度，ti+1表示第i个加热模块的出口温度，ei表示每个所述加热模块的温差比。
19、可选地，该方法还包括，使惰性气体进入所述加热单元，并由通风器的出口出系统；当所述控制单元检测到压力检测器的压力信号在压力阈值以下时，使所述控制单元增大惰性气体调节阀的开度和/或减小通风调节阀的开度；当所述控制单元检测到压力检测器的压力信号在压力阈值以上时，使所述控制单元减小惰性气体调节阀的开度和/或增大通风调节阀的开度；压力阈值为；所述压力阈值为0～0.3mpa。
20、可选地，该方法还包括，当所述控制单元检测到所述电流控制器的输出电流为0时，使所述控制单元控制所述惰性气体调节阀和所述通风调节阀处于全开状态。
21、通过上述技术方案，本公开通过控制单元接受入口流体温度检测器、出口流体温度检测器以及换热管壁的温度检测器的信号调节电流控制器的输出电流，一方面，能够精确的调节电流控制器的输出电流，另一方面，能够根据系统的实时运行状况灵活的调节输出电流，避免因温度调节不精确和时效性差的问题造成的电能的损失，进而能够提升电能的利用率。
22、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种模块化电加热精确控制的系统，其特征在于，该系统包括加热单元和控制单元(4)；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热单元包括多个加热模块(1)；
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个所述加热模块(1)分别对应至少一个管壁温度检测器(10)；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括通风器(3)，所述通风器(3)一体化设置在所述加热单元上部；
5.一种采用权利要求1～4中任意一项所述的系统进行模块化电加热精确控制的方法，其特征在于，该方法包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使所述控制单元(4)通过式1计算加热单元的预定金属壁温TZ：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加热单元中包括M个加热模块(1)，其中，M为正整数且M≥2；
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述控制单元(4)通过式2计算每个加热模块(1)的预定金属壁温TZ,i：
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括，使惰性气体进入所述加
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括，当所述控制单元(4)检测到所述电流控制器(11)的输出电流为0时，使所述控制单元(4)控制所述惰性气体调节阀(6)和所述通风调节阀(7)处于全开状态。
...【技术特征摘要】
1.一种模块化电加热精确控制的系统，其特征在于，该系统包括加热单元和控制单元(4)；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热单元包括多个加热模块(1)；
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个所述加热模块(1)分别对应至少一个管壁温度检测器(10)；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括通风器(3)，所述通风器(3)一体化设置在所述加热单元上部；
5.一种采用权利要求1～4中任意一项所述的系统进行模块化电加热精确控制的方法，其特征在于，该方法包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使所述控制单元(4)通过式1计算加...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玉新，刘凯祥，蹇江海，徐松，薛楠，李明东，杨玖坡，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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