煉油廠加熱爐優化與控制

韋昌虎(中油廣西田東石油化工總廠有限公司,廣西 百色 531500)

煉油廠加熱爐優化與控制

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，當下時代的煉油企業中，作為一種常見的裝置之一，多支路的加熱爐身上有許多缺點。比如耗能這一問題。對一個煉油廠來說，耗能量過大是加熱爐的缺點之一。隨著時代的發展，科學技術進步的速度已經給我們提供多種解決這一問題的方法，比如將控制理論應用到煉油廠加熱爐優化中，通過對控制方法的改進和提高，進而優化原本存在的控制方案和理論，達到提高將煉油廠安全等級和經濟效益雙重提高的目的，這也是企業再利用科學改善現有科技，進而節約成本提高經濟效益的重要方法之一。因此，本文通過介紹我國煉油廠加熱爐現有控制方案現狀和發展階段，提出加熱爐在運作時可能出現的問題，并制定煉油廠加熱路優化與控制的方法，達成提高加熱爐工作效率和安全系數，降低經濟成本的目的。

煉油廠；加熱爐；優化與控制

1 我國煉油廠加熱爐控制現狀及存在問題

目前我國大多數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進行安全控制。而為了實現加熱爐自動控制的目的，我們選擇使用DCS系統進行操作，這種系統的使用不僅能對操作加熱爐過程進行簡化，還能降低工作人員的工作勞動強度，最后還能保障加熱爐在安全的環境中高效率的工作。目前我國的石油行業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氣的加熱爐共同存在共同工作，或者一個加熱爐同時具備兩種功能，也就是不僅能燒氣，也能夠燃油，但現在的煉化企業更多的使用燃氣加熱爐。(2)盡管大多數煉油廠使用分布式的控制系統進行安全控制，但大量調查和數據研究表明，回路能保持在Auto狀態下的比率較低，而且一部分的系統操作，需要相關工作人員運用手動操作來解決問題。(3)管式加熱爐出場所設置的理想熱效率，在實際工作中達到這種設計是非常困難的。隨著加熱爐的熱效率逐漸下降，人工手動操作成為一種常見現象，而為了減少爐膛回火和噴黑煙的情況，現場手動操作需要將爐膛的負壓率保持在高狀態，與此同時增大含氧量，這會造成加熱爐的熱效率遠遠達不到原本設計效率。(4)加熱爐常常也會出現爐管偏燒的狀況，甚至存在一些結焦的問題，同時一些加熱爐中的各個支路在使用過程中慢慢會不平衡。這時常常需要工作人員進行手工的維修，但手工維修常常依賴經驗而沒有制定好的判斷標準，因此造成更多問題，比如不均勻的溫度分布等。

2 煉油廠加熱爐優化與控制

眾所周知，煉油廠常常使用工業加熱爐，尤其是多個支路燃燒器的加熱爐，當原油加熱一定溫度的時候，爐子中的原油可以到其他設備繼續下一步的處理。為了確保爐子能夠安全工作，保障平穩高效作為日常運行狀態，有必要控制加熱爐多支管在出口溫度上維持相同，溫度一致對提高產品的質量同樣重要。在加熱爐分支維持平衡控制中，原本的控制方法是在實踐過程中有一些困難，但是一些先進的控制程序對現場的應用和要求同樣更加復雜。對于偏差的控制手段，當系統擁有更多的分支時，控制器的數量也應該同時增加，這在無形中也增加了控制器的設計復雜性。在多偏差控制器起到控制作用后，每個分支的溫度將平均分配到下面各個分支中，達成一種平均的溫度。但是，這種平均溫度不能等同于各個分支混合后所產生的溫度，此時溫度偏差就會產生，這種偏差取決于控制系統，在實現其他控制回路的作用進而實現調節的目的。其通過補償每個分支的原油流的二次分配，盡可能地將每個分支的溫度補償到相同的值，并且該等溫值是多個分支的材料的溫度值。因此我們提出 2GCT技術，這種技術具有下面的這些優點：首先是不再需要過于反復的設計步驟，其次是相比以前，我們可以簡化控制器的結構，使DCS系統能偶在不同支路的加熱爐中便捷的使用，利于每個支路能夠達到混合后形成的溫度點。

目前我國大多數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進行安全控制。而為了實現加熱爐自動控制的目的，我們選擇使用DCS系統進行操作，這種系統的使用不僅能對操作加熱爐過程進行簡化，還能降低工作人員的工作勞動強度，最后還能保障加熱爐在安全的環境中高效率的工作。目前我國的石油行業都在積極推廣示范爐，但仍然存在很多狀況，因此針對這種裝置的不足，我們希望能優化并控制過程方法，進而提高工作效率，減少成本并提高對加熱爐的控制來達成優化目的。那么首先我們應該針對加熱爐在監控中出現的問題，找到解決的方法。首先是應用PSO優化算法，這種優化算法通過分析研究過往的記錄，建立一種模擬加熱爐在工作中初選熱效率問題的模型，與此同時提出2GCT技術。PSO優化算法能夠監控加熱爐的效率問題，增大控制力度達成控制含氧量的目的，2GCT技術能夠解決支路平衡問題，通過建立監視系統監視熱效率，進而控制含氧量，達成監控支路溫度相同。出現不同的問題應該使用不同的方法解決，有針對性的處理問題。

3 結語

本文通過大量的時間數據調查分析，發現現行的加熱爐控制系統在實踐中出現上文列舉的大量問題，因此提出解決算法和措施來降低加熱爐運行中出現問題的概率，但這種研究畢竟還是理論研究，缺少一定的時間去驗證理論的成立與否，尤其是在實踐過程中發生各種各樣的問題，我們仍然不能停止對于問題的探索和研究。而本次在研究過程中發現加熱爐問題出現的根本原因是不均勻分布的火焰溫度，所以該問題出現，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。因此，針對這些本質問題，我們還有大量的研究空間等待發掘，如何控制溫度不均勻分布的問題是我們接下去研究的方向。

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