一套酮苯脫蠟裝置爐出口溫度控制方案改進

趙彥偉 雷建鋒（蘭州石化設備維修公司，甘肅蘭州730060）

一套酮苯脫蠟裝置爐出口溫度控制方案改進

趙彥偉 雷建鋒（蘭州石化設備維修公司，甘肅蘭州730060）

本文首先對一套酮苯脫蠟裝置進行了簡單介紹，其次對裝置加熱爐更新改造的原因及改造后爐出口溫度控制上出現的問題做了一定的敘述，接著重點對造成爐出口溫度控制不穩的原因以及如何研究、制定并實施改進措施進行了詳細的論述。最后文章也對改進后的實際運行效果進行了分析和總結。

出口溫度；加熱爐；前饋

1　裝置簡介

蘭州石化公司第一套酮苯脫蠟裝置，采用冷點稀釋工藝，1958年由原蘇聯援建，裝置原設計能力為9.17萬噸/年，后經歷年的改造加工能力達25萬噸/年。裝置由脫蠟結晶系統、脫蠟回收系統、冷凍系統、脫蠟真空泵系統、脫蠟過濾系統、脫油結晶、脫油回收系統、脫油真空過濾系統組成。2013年由環球工程公司設計，對裝置儀表控制系統和部分工藝設備及流程進行了更新改進，其中工藝設備及流程改進中最主要的是對加熱爐部分進行了更新改進。

2　加熱爐部分存在的問題

2.1原加熱爐存在的問題

裝置原有2臺加熱爐，其中爐～1設計為一爐兩用，即兩路進料介質不同，爐～1一路進料為去蠟油，爐～1二路進料為蠟膏。但在實際使用過程中，當兩路進料量差異較大時，爐膛兩側溫度差變大，極易造成爐子燒偏或爐管燒穿的事故，特別是在開停工過程中爐子兩路物料不均衡時，此問題表現的尤為突出。

為了解決爐～1一爐兩用造成的去蠟油加熱爐和蠟回收加熱爐爐膛溫度相互影響的問題，2013年裝置進行了加熱爐改造，將原來的2臺加熱爐拆除，新建3臺加熱爐分別用于去蠟油、蠟及蠟下油回收系統。

2.2加熱爐更新后存在的問題

裝置改造前，2臺加熱爐溫度控制方案均采用出口溫度單回路控制，即爐出口溫度控制燃料線流量的控制方案（燃料線上另有燃料油壓力控制回路）。加熱爐更新改造后，為每臺加熱爐燃料油線分別安裝一臺質量流量計用以檢測燃料油流量，同時將加熱爐出口溫度控制方案改為爐出口溫度和燃料油流量串級控制，但在開工后的實際運行中發現當燃料油流量小幅波動后爐膛溫度將會產生大幅的波動，使得爐出口溫度也隨之波動。對主副回路參數進行反復調整后，串級回路仍無法投入自動運行，嚴重影響了工藝生產的平穩運行。

3　原因分析

問題出現后我們分別從工藝和儀表兩方面進行了分析，力求盡快解決，保證工藝生產安全平穩運行。

3.1儀表因素分析

改造前原加熱爐溫度控制方案采用爐出口溫度直接控制燃料油流量。

改造后設計為爐出口溫度和燃料油流量串級控制。其中，燃料油流量檢測儀表為新增3臺質量流量計，但由于工藝所提供原始參數和實際用量存在較大偏差，而使得3臺質量流量計在選型上量程偏大，實際使用時最大流量僅達到滿量程的7%，當燃料油用量過小時質量流量計儀表指示為零。

3.2工藝因素分析

改造前后工藝設備的變動為：將原有的2臺加熱爐拆除，新建3臺加熱爐分別用于去蠟油、蠟及蠟下油回收系統。其中爐～1原料為去蠟油，用于去蠟油回收系統；爐～2原料為蠟膏，用于蠟回收系統；爐～3原料為蠟下油，用于蠟下油回收系統。3臺加熱爐中，爐～1、爐～2原料流量較為穩定，工藝正常運行時波動不大，但由于受工藝過濾器定時溫洗的影響，爐～3進料流量需較為頻繁的提降，導致流量波動較大，對爐膛溫度以及爐出口溫度會造成一定的影響。

通過對儀表和工藝兩方面因素的分析，我們認為燃料線流量測量儀表量程過大是造成串級回路波動過大、不能正常投入運行的主要原因。另外，爐～3進料量頻繁波動也是造成回路控制不穩，波動過大的原因之一。

4　制定解決方案

對于儀表選型不當造成的量程過大，裝置正常開工期間暫時無法解決，而爐～3進料量頻繁波動也是由于工藝特性所導致。所以我們考慮改變現有的加熱爐出口溫度控制方案。

在以上分析的基礎上，并借鑒以往的控制經驗我們制定了2套改進方案。

4.1對爐～1、爐～2仍采用加熱爐改造前的爐出口溫度單回路控制，或者采用爐膛溫度和爐出口溫度串級控制。

4.2對爐～3采用爐膛溫度和爐出口溫度串級控制，或者采用爐膛溫度和爐出口溫度串級加進料流量前饋控制。

后經實際試驗調試，最終解決方案確定為：對爐～1、爐～2采用爐出口溫度單回路控制，對爐～3采用爐膛溫度和爐出口溫度串級加流量前饋控制。

5　改進的實施

5.1控制原理圖

爐～3為兩路進料，我們取兩路進料流量之和做為前饋信號參與串級控制。其中，爐出口溫度為主變量，爐膛溫度為副變量。系統控制原理方框圖如下：

圖～1　系統方框圖

5.2程序實現

當引入加熱爐兩路進料流量之和做為前饋信號后，需對副回路量程做相應的更改，使其與主回路輸出和前饋信號之和所對應。另外，程序中增加了比例系數K，可根據加熱爐進料流量變化對副回路爐膛溫度變化的影響來計算設置。

6　結語

總而言之，此次控制方案的改進既彌補了儀表選型的不足，也克服了工藝進料波動對爐出口溫度控制所帶來的影響，滿足了工藝要求，得到了工藝人員的認可。

［1］《儀表維修工》，石油大學出版社.

［2］《DELTAV課程7009》，EMERSON.