向紅一（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

防偏流技術在原油加熱爐上的應用

向紅一（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

為了解決加熱爐多股進料易偏流導致爐管結焦，原油加熱爐效率下降，同時能耗增加的問題，試驗應用防偏流技術，采用模糊PID控制算法，將爐管間溫度差由原來的60～70℃降低至4℃內(nèi)，8套原穩(wěn)裝置每年多穩(wěn)定原油36.94×104t，生產(chǎn)輕烴8225 t，節(jié)省燃料氣101.2×104m3，節(jié)省維護費用12.48萬元。防偏流技術有效提高了原油加熱爐控制精度，減少了爐管偏燒、結焦現(xiàn)象，提高原油加熱爐效率及原油穩(wěn)定率。

原油穩(wěn)定；加熱爐；模糊控制；高效運行

天然氣分公司建有原穩(wěn)裝置10套，原油加熱爐均為多路進料，常常發(fā)生偏流現(xiàn)象，導致爐管間溫差大，最高達到60～70℃，爐管結焦嚴重，年結焦厚度達到10 mm以上，部分管段甚至出現(xiàn)堵塞情況，嚴重影響了傳熱效率，能耗增加；同時由于爐管局部過熱，燒穿引發(fā)火災和爆炸等重大事故的風險也隨之增大，因此，加熱爐需每年燒焦操作一次，導致檢修期延長6～7天，原油穩(wěn)定量降低，原油損耗增加。

1 防偏流技術方案

針對偏流對加熱爐造成的諸多危害，應用“原油加熱爐防偏流技術”，通過調(diào)研原油加熱爐偏流原因，開發(fā)了爐溫模糊控制系統(tǒng)，替代了原有的簡單回路控制，原控制系統(tǒng)對滯后較大，干擾比較頻繁的對象控制質量較差[1]，新系統(tǒng)加熱爐支路流量、燃氣流量控制算法和加熱爐出口溫度控制方法更為合理，有效提高了控制精度，減少了爐管偏燒、結焦現(xiàn)象，為原穩(wěn)系統(tǒng)的安全運行提供了保障。

加熱爐以四路進料為例（圖1），進口流量調(diào)節(jié)以四路出口管線溫度為依據(jù)，程序實時判斷四路出口中溫度最高與溫度最低的支路的溫度差。當實際溫差超過設定溫差時，溫度最高的支路調(diào)節(jié)閥自動地以設定幅度增加開度；當閥門開度超過80%時，調(diào)節(jié)溫度最低的支路調(diào)節(jié)閥，閥門以設定幅度自動減小開度，當最大與最小溫差在設定范圍時，調(diào)節(jié)閥開度保持恒定不變。閥門可調(diào)開度為20%～80%，四路出口溫度實時動態(tài)比較，四路入口油量動態(tài)平衡，最終達到四路出口溫差控制在要求范圍內(nèi)，有效避免偏燒、結焦現(xiàn)象。

圖1 爐溫模糊控制邏輯圖

2 防偏流技術應用效果分析

2.1 精準控制、優(yōu)化加熱爐運行

防偏流技術在8套原穩(wěn)裝置上進行了應用，此項技術實施后，精準控制加熱爐支路出口溫度，各支路出口溫差控制在4℃以內(nèi)，原油加熱爐控制系統(tǒng)一直安全、可靠運行，有效地解決了偏流問題，保證了加熱爐高效運行，降低了爐管燒穿安全風險。以東油庫加熱爐為例，選取10個每小時采樣數(shù)據(jù)，應用前后效果對比（表1、表2），加熱爐出口支路溫差max Δt由68℃降為4℃以內(nèi)。

2.2 縮短加熱爐檢修周期

隨著爐管結焦情況減少，裝置檢修無需每年進行結焦操作，節(jié)省了裝置檢修時間。按單臺加熱爐每年可縮短檢修期6～7天計算，8套原穩(wěn)裝置每年多穩(wěn)定原油36.94×104t，生產(chǎn)輕烴8 225 t。

2.3 節(jié)省維護費用

應用加熱爐防偏流技術后，至今未進行燒焦操作，加熱爐燒焦費用1.56萬元/臺次，8套裝置共減少8次，節(jié)省維護費用12.48萬元。

2.4 節(jié)約燃料氣消耗

防偏流技術應用保證了加熱爐平穩(wěn)運行，爐效顯著提升，改造后耗氣量降低，每年節(jié)約燃料氣101.2×104m3（表3）。

表1 （應用前）選取10次東油庫加熱爐四支路溫度數(shù)據(jù)

表2 （應用后）選取10次東油庫加熱爐四支路溫度數(shù)據(jù)

表3 裝置節(jié)約燃料氣統(tǒng)計

3 結論

1）原油加熱爐爐溫模糊控制系統(tǒng)采用模糊PID控制算法，將爐管間溫度差由原來的60～70℃降低至4℃內(nèi)，解決了加熱爐運行過程中常發(fā)生的偏流、偏燒和結焦現(xiàn)象。

2）加熱爐防偏流技術可有效降低爐管燒穿所導致的安全風險，提高爐效，節(jié)省燃料氣，同時減少檢修時間，提高原油穩(wěn)定量，減少原油損耗。

3）加熱爐防偏流技術可減少爐管結焦、偏燒，對于出口溫度控制效果顯著，適應在多股進料加熱爐上進行推廣。

[1]厲玉鳴.化工儀表及自動化[M].北京：化學工學出版社，2006：169.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.016

2016-09-08

（編輯 李珊梅）

向紅一，高級工程師，1997年畢業(yè)于撫順石油學院（自動化專業(yè)），從事油氣初加工自控儀表技術研究工作，E-mail：xianghy1@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶讓胡路區(qū)天然氣分公司工程技術大隊，163457。