本发明涉及石油化工，具体涉及一种加热炉加热系统及控制方法。
背景技术：
1、加热炉是炼化装置重要的热源设备，也是炼化装置的能耗大户，其燃料消耗占炼油厂全厂能耗的比例约为40％左右。随着对环保和节能减排的重视，提高加热炉热效率、节省燃料消耗、减少氮氧化物等大气污染物排放浓度越来越重要。
2、排烟热损失占热量总损失的比例高达70％～90％，因此减少排烟热损失是提高炼化装置加热炉热效率、节省燃料消耗的主要方法，减少排烟热损失可通过降低排烟温度和减少烟气量来实现。
3、富氧助燃是近代燃烧的节能技术之一，采用比常规空气氧气浓度高的富氧空气进行燃烧，可提高燃烧强度和燃烧效率，加快燃烧速度，并可减少烟气生成量，减少排烟热损失。近年来，富氧燃烧技术在玻璃炉、钢铁炉、垃圾燃烧等应用方面得到了比较多的研究。
4、现有的炼油用的加热炉加热系统采用采用富氧(空气加纯氧的混合气体)燃烧技术后，相较于传统通入空气进行燃烧，随着氧含量的增加，火焰温度上升，氮氧化物排放量急剧增加，超出了氮氧化物排放限值的要求。
技术实现思路
1、(一)本发明所要解决的问题是：如何解决现有富氧燃烧技术中氮氧化物排放超标的问题，又能实现加热炉热效率的大幅提高，节约燃料。
2、(二)技术方案
3、本发明提供的一种加热炉加热系统，包括：加热炉、烟气循环管路、烟气排放管路、燃料气体管路、空气管路、氧气管路、混合器和烟囱；
4、所述烟气循环管路的入口端和所述烟气排放管路的入口端均与所述加热炉顶部的出口端相连通，所述烟气循环管路的出口端与所述混合器的入口端相连通，所述混合器的出口端与所述加热炉底部的入口端通过连接管相连通；
5、所述排出管路的出口端通过第二风机与所述烟囱相连通；
6、所述燃料气体管路的出口端与所述加热炉的入口端相连通；
7、所述氧气管路的出口端和所述空气管路的出口端与所述混合器的入口端相连通，所述氧气管路的入口端和所述空气管路的入口端分别设置有氧气阀门和空气阀门；
8、所述烟气循环管路上设置有用于调节烟气循环量的第一阀门；
9、所述加热炉上设置有氮元素测量仪和氧化锆测量仪，所述连接管上设置有助燃气体氧测量仪，所述连接管和所述加热炉之间通过第一风机连通。
10、根据本发明的一个实施例，所述烟气循环管路包括第一循环烟道和第二循环烟道，所述第一循环烟道包括循环管一和循环管二，所述循环管二上设置有第二阀门，所述循环管一的入口端与所述加热炉顶部的烟气入口相连通，所述循环管一的出口端与所述循环管二的入口端相连通，所述循环管二的出口端与所述混合器的入口端相连通，所述循环管一上设置有湿度测量仪。
11、根据本发明的一个实施例，所述第二循环烟道包括第一预热器、第二预热器和冷凝器；
12、所述第一预热器具有第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，所述第二预热器具有第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口；
13、所述第二循环烟道还包括第一支管、第二支管、第三支管、第四支管和第五支管；
14、所述第一支管的入口端与所述循环管一的出口端相连通，所述第一支管的出口端与所述第一预热器的第一进气口相连通，所述第一支管上设置有第三阀门；
15、所述第二支管的入口端与所述第一预热器的第一出气口相连通，其出口端与所述第二预热器的第一进气口相连通；
16、所述第三支管的入口端与所述第二预热器的第一出气口相连通，其出口端与所述冷凝器的入口端相连通；
17、所述第四支管的入口端与所述冷凝器的出口端相连通，其出口端与所述第二预热器的第二进气口相连通；
18、所述第五支管的入口端与所述第二预热器的第二出气口相连通，其出口端与所述混合器的入口端相连通；
19、所述第一循环烟道的出口端与所述第五支管相连通；
20、所述冷凝器一侧连通有冷凝水排出管。
21、根据本发明的一个实施例，所述加热炉加热系统包括第三预热器和第二风机，所述第三预热器具有第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口；
22、所述烟气排放管路包括烟气排放管一和烟气排放管二，所述烟气排放管一的入口端与第一循环烟道相连通，其出口端与所述第三预热器的第一进气口相连通；
23、所述烟气排放管二的入口端与所述第三预热器的第一出气口相连通，其出口端通过所述第二风机与所述烟囱相连通。
24、根据本发明的一个实施例，所述氧气管路包括氧气管一、氧气管二和氧气管三，所述氧气管一的出口端与所述第三预热器的第二进气口相连通，所述氧气管一的入口端设置有所述氧气阀门；
25、所述氧气管二的入口端与所述第三预热器的第二出气口相连通，其出口端与所述混合器的入口端相连通；
26、所述氧气管三的入口端与所述氧气管一相连通，所述氧气管三的出口端与所述氧气管二相连通，所述氧气管三上设置有旁路阀二；
27、所述空气管路的出口端与所述氧气管一相连通，所述空气管路的入口端设置有所述空气阀门。
28、根据本发明的一个实施例，所述燃料气体管路包括燃料管一、燃料管二和燃料管三；
29、所述燃料管一的出口端与所述第一预热器的第二进气口相连通，所述第一预热器的第二出气口与所述燃料管二的入口端相连通，所述燃料管二的出口端与所述加热炉相连通，所述燃料管三上设置有旁路阀一，所述燃料管三的两端分别于所述燃料管一和燃料管二相连通。
30、根据本发明的一个实施例，所述加热炉加热系统包括自然通风烟道，所述自然通风烟道的入口端与所述加热炉的入口端连通，其出口端与所述烟囱相连通，所述自然通风烟道上设置有第四阀门。
31、一种加热炉加热控制方法，所述方法包括以下步骤：
32、s1：打开空气阀门、第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门、第四阀门和氧气阀门，向混合器中通入空气，空气在第一风机的作用下依次经过第三预热器和连接管进入加热炉，加热炉中产生的烟气部分从烟气排放管路排到烟囱中，另一部分烟气经第一循环烟道回流至混合器内，再从混合器中回流至加热炉中燃烧，燃料气体管路中的燃料气体经第一预热器通入加热炉；
33、s2：当烟气参与循环时，氧气和空气混合后的富氧气体通过氧气管路通入混合器内，逐渐减小空气阀门的开度直至完全关闭，打开氧气阀门并逐渐增大氧气阀门的开度，直至氧化锆测量仪测得的加热炉内的氧含量达到1％-3％之间时，保持氧气阀门的开度不变；
34、根据助燃气体氧测量仪测得的连接管内助燃气体的氧含量，调整第一阀门的开度，使连接管内助燃气体的氧含量维持在24％-36％之间；
35、s3：根据氮元素测量仪中测得的氮元素含量，调整第二阀门和第三阀门的开度，改变回流烟气流经第一循环烟道和第二循环烟道的烟气流量。
36、根据本发明的一个实施例，在s2步骤中，根据所述助燃气体氧测量仪测得的所述连接管内的氧含量，调整第一阀门的开度，包括：
37、当氧含量低于24％时，调节第一阀门的开度变小，回流烟气减少，外排烟气增多；
38、当氧含量高于36％时，调节第一阀门的开度增大，回流烟气增多，排外烟气减小；
39、在s2步骤中，所述氧气和空气混合后的富氧气体通过氧气管路通入混合器内之前，所述混合后的富氧气体与所述烟气排放管路内的外排烟气通过第三预热器换热，直至烟气排放管二中测得的外排烟气温度小于100℃时，打开旁路阀二。
40、根据本发明的一个实施例，在s3步骤中，根据所述氮元素测量仪中测得的氮元素含量，调整第二阀门和第三阀门的开度，包括：
41、当所述氮元素测量仪测得的氮含量高时，调大所述第二阀门的开度，调小所述第三阀门的开度；
42、当所述氮元素测量仪的含量为零时，调小或关闭所述第二阀门，打开所述第三阀门。
43、本发明的有益效果：
44、首先通入空气，空气在第一风机的作用下，从空气管路流入加热炉内，加热炉内产生的烟气一部分从烟气排放管路在第二风机的作用下流至烟囱并排出，另一部分烟气从烟气循环管路流至混合器内进入循环，烟气开始循环后，空气阀门的开度逐渐减小直至关闭，与此同时，氧气阀门的开度逐渐增大，直至氧化锆测量仪测出的氧浓度为1％-3％之间时停止，通过先通空气，烟气循环后，逐步将空气换成纯氧的方式能够防止直接通入氧气，氧气浓度过高导致加热炉等设备由于高温损坏，此时，同时调整第一阀门的开度，使得助燃气体氧测量仪测出的氧浓度维持在一定范围内(一般位于24％-36％之间)，使其不会由于氧浓度过高导致燃烧温度高，降低了加热炉设备损坏以及氮氧化物生成量增多的情况发生，再循环一段时间后，其加热炉加热系统内原先空气中的氮元素逐渐随烟气排出，因此，加热炉内生成的烟气中不含有或含有极少量氮元素，其相比于传统的富氧环境(空气加氧气)而言，氮元素大大减少，产生的氮氧化物的量也减少了，使得氮氧化物的排放不会超过排放限值。
45、且由于通入的是纯氧，通入的助燃气体的量相比于传统空气或传统的富氧气体(纯氧和空气的混合气体)而言大大减少，生成的烟气量减少，进而减少了排烟热损失，提高了加热炉热效率，降低燃料消耗量5％以上，节能效果明显。
1.一种加热炉加热系统，其特征在于，包括：加热炉、烟气循环管路、烟气排放管路、燃料气体管路、空气管路、氧气管路、混合器(30)和烟囱(8)；
2.根据权利要求1所述的加热炉加热系统，其特征在于，所述烟气循环管路包括第一循环烟道和第二循环烟道，所述第一循环烟道包括循环管一(9)和循环管二(13)，所述循环管二(13)上设置有第二阀门(15)，所述循环管一(9)的入口端与所述加热炉顶部的烟气入口相连通，所述循环管一(9)的出口端与所述循环管二(13)的入口端相连通，所述循环管二(13)的出口端与所述混合器(30)的入口端相连通，所述循环管一(9)上设置有湿度测量仪(10)。
3.根据权利要求2所述的加热炉加热系统，其特征在于，所述第二循环烟道包括第一预热器(22)、第二预热器(24)和冷凝器；
4.根据权利要求2所述的加热炉加热系统，其特征在于，所述加热炉加热系统包括第三预热器(43)和第二风机(45)，所述第三预热器(43)具有第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口；
5.根据权利要求4所述的加热炉加热系统，其特征在于，所述氧气管路包括氧气管一(39)、氧气管二(41)和氧气管三(40)，所述氧气管一(39)的出口端与所述第三预热器(43)的第二进气口相连通，所述氧气管一(39)的入口端设置有所述氧气阀门(35)；
6.根据权利要求3所述的加热炉加热系统，其特征在于，所述燃料气体管路包括燃料管一(18)、燃料管二(21)和燃料管三(20)；
7.根据权利要求1所述的加热炉加热系统，其特征在于，所述加热炉加热系统包括自然通风烟道(7)，所述自然通风烟道(7)的入口端与所述加热炉的入口端连通，其出口端与所述烟囱(8)相连通，所述自然通风烟道(7)上设置有第四阀门(6)。
8.一种加热炉加热控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的加热炉加热控制方法，其特征在于，在s2步骤中，根据所述助燃气体氧测量仪(32)测得的所述连接管(31)内的氧含量，调整第一阀门(11)的开度，包括：
10.根据权利要求8所述的加热炉加热控制方法，其特征在于，在s3步骤中，根据所述氮元素测量仪(3)中测得的氮元素含量，调整第二阀门(15)和第三阀门(16)的开度，包括：
