韋昌虎(中油廣西田東石油化工總廠有限公司,廣西 百色 531500)

煉油廠加熱爐優(yōu)化與控制

韋昌虎(中油廣西田東石油化工總廠有限公司,廣西 百色 531500)

眾所周知，當(dāng)下時(shí)代的煉油企業(yè)中，作為一種常見(jiàn)的裝置之一，多支路的加熱爐身上有許多缺點(diǎn)。比如耗能這一問(wèn)題。對(duì)一個(gè)煉油廠來(lái)說(shuō)，耗能量過(guò)大是加熱爐的缺點(diǎn)之一。隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的速度已經(jīng)給我們提供多種解決這一問(wèn)題的方法，比如將控制理論應(yīng)用到煉油廠加熱爐優(yōu)化中，通過(guò)對(duì)控制方法的改進(jìn)和提高，進(jìn)而優(yōu)化原本存在的控制方案和理論，達(dá)到提高將煉油廠安全等級(jí)和經(jīng)濟(jì)效益雙重提高的目的，這也是企業(yè)再利用科學(xué)改善現(xiàn)有科技，進(jìn)而節(jié)約成本提高經(jīng)濟(jì)效益的重要方法之一。因此，本文通過(guò)介紹我國(guó)煉油廠加熱爐現(xiàn)有控制方案現(xiàn)狀和發(fā)展階段，提出加熱爐在運(yùn)作時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并制定煉油廠加熱路優(yōu)化與控制的方法，達(dá)成提高加熱爐工作效率和安全系數(shù)，降低經(jīng)濟(jì)成本的目的。

煉油廠；加熱爐；優(yōu)化與控制

1 我國(guó)煉油廠加熱爐控制現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

目前我國(guó)大多數(shù)煉油廠使用的都是管式加熱爐，而管式加熱爐這種裝置中的多支路多燃燒噴嘴，則多用一種分布式的控制系統(tǒng)進(jìn)行安全控制。而為了實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制的目的，我們選擇使用DCS系統(tǒng)進(jìn)行操作，這種系統(tǒng)的使用不僅能對(duì)操作加熱爐過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，還能降低工作人員的工作勞動(dòng)強(qiáng)度，最后還能保障加熱爐在安全的環(huán)境中高效率的工作。目前我國(guó)的石油行業(yè)都在積極推廣示范爐，但仍然存在以下四種狀況。

(1)從前煉油廠的加熱爐能夠與燃?xì)獾募訜釥t共同存在共同工作，或者一個(gè)加熱爐同時(shí)具備兩種功能，也就是不僅能燒氣，也能夠燃油，但現(xiàn)在的煉化企業(yè)更多的使用燃?xì)饧訜釥t。(2)盡管大多數(shù)煉油廠使用分布式的控制系統(tǒng)進(jìn)行安全控制，但大量調(diào)查和數(shù)據(jù)研究表明，回路能保持在Auto狀態(tài)下的比率較低，而且一部分的系統(tǒng)操作，需要相關(guān)工作人員運(yùn)用手動(dòng)操作來(lái)解決問(wèn)題。(3)管式加熱爐出場(chǎng)所設(shè)置的理想熱效率，在實(shí)際工作中達(dá)到這種設(shè)計(jì)是非常困難的。隨著加熱爐的熱效率逐漸下降，人工手動(dòng)操作成為一種常見(jiàn)現(xiàn)象，而為了減少爐膛回火和噴黑煙的情況，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作需要將爐膛的負(fù)壓率保持在高狀態(tài)，與此同時(shí)增大含氧量，這會(huì)造成加熱爐的熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到原本設(shè)計(jì)效率。(4)加熱爐常常也會(huì)出現(xiàn)爐管偏燒的狀況，甚至存在一些結(jié)焦的問(wèn)題，同時(shí)一些加熱爐中的各個(gè)支路在使用過(guò)程中慢慢會(huì)不平衡。這時(shí)常常需要工作人員進(jìn)行手工的維修，但手工維修常常依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)而沒(méi)有制定好的判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此造成更多問(wèn)題，比如不均勻的溫度分布等。

2 煉油廠加熱爐優(yōu)化與控制

眾所周知，煉油廠常常使用工業(yè)加熱爐，尤其是多個(gè)支路燃燒器的加熱爐，當(dāng)原油加熱一定溫度的時(shí)候，爐子中的原油可以到其他設(shè)備繼續(xù)下一步的處理。為了確保爐子能夠安全工作，保障平穩(wěn)高效作為日常運(yùn)行狀態(tài)，有必要控制加熱爐多支管在出口溫度上維持相同，溫度一致對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量同樣重要。在加熱爐分支維持平衡控制中，原本的控制方法是在實(shí)踐過(guò)程中有一些困難，但是一些先進(jìn)的控制程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用和要求同樣更加復(fù)雜。對(duì)于偏差的控制手段，當(dāng)系統(tǒng)擁有更多的分支時(shí)，控制器的數(shù)量也應(yīng)該同時(shí)增加，這在無(wú)形中也增加了控制器的設(shè)計(jì)復(fù)雜性。在多偏差控制器起到控制作用后，每個(gè)分支的溫度將平均分配到下面各個(gè)分支中，達(dá)成一種平均的溫度。但是，這種平均溫度不能等同于各個(gè)分支混合后所產(chǎn)生的溫度，此時(shí)溫度偏差就會(huì)產(chǎn)生，這種偏差取決于控制系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)其他控制回路的作用進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的目的。其通過(guò)補(bǔ)償每個(gè)分支的原油流的二次分配，盡可能地將每個(gè)分支的溫度補(bǔ)償?shù)较嗤闹担⑶以摰葴刂凳嵌鄠€(gè)分支的材料的溫度值。因此我們提出 2GCT技術(shù)，這種技術(shù)具有下面的這些優(yōu)點(diǎn)：首先是不再需要過(guò)于反復(fù)的設(shè)計(jì)步驟，其次是相比以前，我們可以簡(jiǎn)化控制器的結(jié)構(gòu)，使DCS系統(tǒng)能偶在不同支路的加熱爐中便捷的使用，利于每個(gè)支路能夠達(dá)到混合后形成的溫度點(diǎn)。

目前我國(guó)大多數(shù)煉油廠使用的都是管式加熱爐，而管式加熱爐這種裝置中的多支路多燃燒噴嘴，則多用一種分布式的控制系統(tǒng)進(jìn)行安全控制。而為了實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制的目的，我們選擇使用DCS系統(tǒng)進(jìn)行操作，這種系統(tǒng)的使用不僅能對(duì)操作加熱爐過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，還能降低工作人員的工作勞動(dòng)強(qiáng)度，最后還能保障加熱爐在安全的環(huán)境中高效率的工作。目前我國(guó)的石油行業(yè)都在積極推廣示范爐，但仍然存在很多狀況，因此針對(duì)這種裝置的不足，我們希望能優(yōu)化并控制過(guò)程方法，進(jìn)而提高工作效率，減少成本并提高對(duì)加熱爐的控制來(lái)達(dá)成優(yōu)化目的。那么首先我們應(yīng)該針對(duì)加熱爐在監(jiān)控中出現(xiàn)的問(wèn)題，找到解決的方法。首先是應(yīng)用PSO優(yōu)化算法，這種優(yōu)化算法通過(guò)分析研究過(guò)往的記錄，建立一種模擬加熱爐在工作中初選熱效率問(wèn)題的模型，與此同時(shí)提出2GCT技術(shù)。PSO優(yōu)化算法能夠監(jiān)控加熱爐的效率問(wèn)題，增大控制力度達(dá)成控制含氧量的目的，2GCT技術(shù)能夠解決支路平衡問(wèn)題，通過(guò)建立監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視熱效率，進(jìn)而控制含氧量，達(dá)成監(jiān)控支路溫度相同。出現(xiàn)不同的問(wèn)題應(yīng)該使用不同的方法解決，有針對(duì)性的處理問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)大量的時(shí)間數(shù)據(jù)調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行的加熱爐控制系統(tǒng)在實(shí)踐中出現(xiàn)上文列舉的大量問(wèn)題，因此提出解決算法和措施來(lái)降低加熱爐運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題的概率，但這種研究畢竟還是理論研究，缺少一定的時(shí)間去驗(yàn)證理論的成立與否，尤其是在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)生各種各樣的問(wèn)題，我們?nèi)匀徊荒芡Ｖ箤?duì)于問(wèn)題的探索和研究。而本次在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)加熱爐問(wèn)題出現(xiàn)的根本原因是不均勻分布的火焰溫度，所以該問(wèn)題出現(xiàn)，是由于加熱爐爐膛溫度的不均勻分布，改變了爐膛的熱傳導(dǎo)。因此，針對(duì)這些本質(zhì)問(wèn)題，我們還有大量的研究空間等待發(fā)掘，如何控制溫度不均勻分布的問(wèn)題是我們接下去研究的方向。

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