大慶油田天然氣分公司

原油加熱爐安全運(yùn)行的措施

向紅一 包超大慶油田天然氣分公司

以北Ⅱ—1原穩(wěn)加熱爐為例，采用可以模擬現(xiàn)場操作人員實(shí)時(shí)比較4路出口溫度差值的模糊控制方式，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)支路進(jìn)油達(dá)到出口溫度動(dòng)態(tài)平衡，解決了加熱爐運(yùn)行中的偏流問題；在燃料氣緩沖罐出口增設(shè)燃料氣過濾器，以解決加熱爐爆燃問題。在快速切斷閥和燃料氣調(diào)節(jié)閥之間增設(shè)檢漏壓力變送器，以監(jiān)測此段管線壓力變化。在加熱爐啟動(dòng)過程中，火嘴系統(tǒng)進(jìn)行檢漏操作，若任意火嘴檢漏不通過，系統(tǒng)即發(fā)出報(bào)警，停止運(yùn)行并進(jìn)行吹掃。

加熱爐；模糊控制；安全運(yùn)行；控制系統(tǒng)

加熱爐是原油生產(chǎn)和集輸過程中的加熱設(shè)備，加熱爐安全、高效運(yùn)行是確保原油安全生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。大慶油田天然氣分公司原油穩(wěn)定裝置目前共有9臺(tái)加熱爐，加熱爐在運(yùn)行過程中因爐管偏流、偏燒以及燃燒器系統(tǒng)不完善，引起加熱爐爆燃，造成加熱爐爐管結(jié)焦，設(shè)備本體損壞，甚至裝置停產(chǎn)。

1 加熱爐運(yùn)行現(xiàn)狀

大慶油田天然氣分公司原穩(wěn)裝置有9套加熱爐控制系統(tǒng)，其中5套支路進(jìn)油控制方式采用PID控制，4套支路采用模糊控制方式。加熱爐進(jìn)油自動(dòng)控制采用PID控制方式，每組入、出口管線單獨(dú)控制，即以每一支路出口溫度為參照，調(diào)節(jié)對應(yīng)入口支路油量。當(dāng)油量波動(dòng)時(shí)，PID控制不能解決以出口溫度為參數(shù)，調(diào)節(jié)入口油量帶來的溫度滯后問題，導(dǎo)致4路出口溫差較大，易造成偏燒、結(jié)焦現(xiàn)象。

大慶油田天然氣分公司有8套加熱爐燃?xì)馊紵飨到y(tǒng)采用QY-1B全自動(dòng)燃?xì)馊紵?。隨著設(shè)備使用年限的增加，全自動(dòng)燃?xì)馊紵飨到y(tǒng)功能不完善問題逐漸暴露出來：燃燒器系統(tǒng)無燃料氣泄漏檢測功能；燃料氣沒有增設(shè)過濾功能；火焰檢測器和變送器故障率高，經(jīng)常出現(xiàn)火檢結(jié)果誤報(bào)，甚至出現(xiàn)熄火無報(bào)警現(xiàn)象。2009年原穩(wěn)裝置運(yùn)行中曾經(jīng)出現(xiàn)加熱爐爆燃事故。

2 解決措施

2.1 采用模糊控制以解決加熱爐偏流問題

以北Ⅱ—1原穩(wěn)加熱爐為例，采用可以模擬現(xiàn)場操作人員實(shí)時(shí)比較4路出口溫度差值的模糊控制方式，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)支路進(jìn)油達(dá)到出口溫度動(dòng)態(tài)平衡，解決了加熱爐運(yùn)行中的偏流問題。

（1）確定模糊控制方案。當(dāng)實(shí)際溫差超過設(shè)定溫差時(shí)，溫度最高的支路調(diào)節(jié)閥門以設(shè)定幅度自動(dòng)增加開度。當(dāng)閥門開度超過80%時(shí)，溫度最低的支路調(diào)節(jié)閥門以設(shè)定幅度自動(dòng)減小開度。當(dāng)最大與最小溫差在設(shè)定范圍時(shí)，調(diào)節(jié)閥門開度保持恒定不變。閥門可調(diào)開度為20%～80%。4路出口溫度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)比較，4路入口油量動(dòng)態(tài)平衡，最終達(dá)到4路出口溫差控制在要求范圍內(nèi)，有效避免了偏燒、結(jié)焦現(xiàn)象。

（2）建立模糊數(shù)據(jù)庫，摸索溫度差值、時(shí)間差值和閥門開度的基礎(chǔ)值。溫差設(shè)置：溫差設(shè)置按照工藝要求設(shè)定為2℃，當(dāng)4路出口中溫度最高的支路與溫度最低的支路溫差超過此設(shè)定值時(shí)，開始進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。幅度設(shè)置：調(diào)節(jié)回路每進(jìn)行一次輸出時(shí)，調(diào)節(jié)閥門開、關(guān)變化的幅度。幅度設(shè)置過程中，利用控制方案中的手動(dòng)賦值，摸索幅度值在1～10之間的溫度控制效果，目前幅度設(shè)定為2較為理想。時(shí)間設(shè)置：調(diào)節(jié)回路每進(jìn)行一次輸出的時(shí)間周期設(shè)定為20s。

（3）編寫ME控制程序，確定基本變量和輔助變量。在北Ⅱ—1原穩(wěn)加熱爐ME控制系統(tǒng)中編制上位、下位加熱爐防偏燒控制程序，在下位軟件增加判斷框中的相應(yīng)變量，設(shè)定時(shí)間周期、溫度差值、調(diào)節(jié)幅度變量點(diǎn)。在上位軟件中繪制調(diào)節(jié)界面，設(shè)定TV106a、TV106b、TV106c、TV106d輸出值上、下限。

2.2 完善燃料氣工藝和控制系統(tǒng)

（1）燃料氣工藝系統(tǒng)改造。在燃料氣緩沖罐出口增設(shè)燃料氣過濾器，以解決燃料氣因含雜質(zhì)造成自力式調(diào)節(jié)閥、切斷電磁閥及放空電磁儀表關(guān)閉不嚴(yán)而引發(fā)的加熱爐爆燃問題；在快速切斷閥和燃料氣調(diào)節(jié)閥之間增設(shè)檢漏壓力變送器，以監(jiān)測此段管線壓力變化，若壓力值升高說明切斷電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)，存在泄漏現(xiàn)象。增設(shè)檢漏功能，能夠避免因電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)造成的加熱爐爆燃。

（2）增加檢漏程序，完善加熱爐啟爐程序。在加熱爐啟動(dòng)過程中，火嘴系統(tǒng)進(jìn)行檢漏操作，若任意火嘴檢漏不通過，系統(tǒng)即發(fā)出報(bào)警，停止運(yùn)行并進(jìn)行吹掃。

3 結(jié)論

（1）2012年3月，對北Ⅱ—1原穩(wěn)加熱爐進(jìn)油支路控制方式采用模糊控制，精準(zhǔn)控制加熱爐出口溫度，有效地解決了因加熱爐偏燒造成爐管結(jié)焦問題，保證了加熱爐換熱效率。

（2）按每天避免燃料氣損失約4×104m3計(jì)算，共可節(jié)約費(fèi)用4.8萬元；節(jié)約更換爐管的費(fèi)用約20萬元；將閥門手動(dòng)方式改為自動(dòng)方式，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）在原油加熱爐燃燒系統(tǒng)增加過濾器、檢漏儀表和檢漏程序，保證了加熱爐安全運(yùn)行。

（4）通過改變原油加熱爐進(jìn)油控制方式，解決了加熱爐偏流問題。

（5）完善加熱爐燃燒系統(tǒng)功能，消除了設(shè)備存在的安全隱患。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.081