炼油厂加热炉优化与控制

韦昌虎(中油广西田东石油化工总厂有限公司,广西 百色 531500)

炼油厂加热炉优化与控制

韦昌虎(中油广西田东石油化工总厂有限公司,广西 百色 531500)

众所周知，当下时代的炼油企业中，作为一种常见的装置之一，多支路的加热炉身上有许多缺点。比如耗能这一问题。对一个炼油厂来说，耗能量过大是加热炉的缺点之一。随着时代的发展，科学技术进步的速度已经给我们提供多种解决这一问题的方法，比如将控制理论应用到炼油厂加热炉优化中，通过对控制方法的改进和提高，进而优化原本存在的控制方案和理论，达到提高将炼油厂安全等级和经济效益双重提高的目的，这也是企业再利用科学改善现有科技，进而节约成本提高经济效益的重要方法之一。因此，本文通过介绍我国炼油厂加热炉现有控制方案现状和发展阶段，提出加热炉在运作时可能出现的问题，并制定炼油厂加热路优化与控制的方法，达成提高加热炉工作效率和安全系数，降低经济成本的目的。

炼油厂；加热炉；优化与控制

1 我国炼油厂加热炉控制现状及存在问题

目前我国大多数炼油厂使用的都是管式加热炉，而管式加热炉这种装置中的多支路多燃烧喷嘴，则多用一种分布式的控制系统进行安全控制。而为了实现加热炉自动控制的目的，我们选择使用DCS系统进行操作，这种系统的使用不仅能对操作加热炉过程进行简化，还能降低工作人员的工作劳动强度，最后还能保障加热炉在安全的环境中高效率的工作。目前我国的石油行业都在积极推广示范炉，但仍然存在以下四种状况。

(1)从前炼油厂的加热炉能够与燃气的加热炉共同存在共同工作，或者一个加热炉同时具备两种功能，也就是不仅能烧气，也能够燃油，但现在的炼化企业更多的使用燃气加热炉。(2)尽管大多数炼油厂使用分布式的控制系统进行安全控制，但大量调查和数据研究表明，回路能保持在Auto状态下的比率较低，而且一部分的系统操作，需要相关工作人员运用手动操作来解决问题。(3)管式加热炉出场所设置的理想热效率，在实际工作中达到这种设计是非常困难的。随着加热炉的热效率逐渐下降，人工手动操作成为一种常见现象，而为了减少炉膛回火和喷黑烟的情况，现场手动操作需要将炉膛的负压率保持在高状态，与此同时增大含氧量，这会造成加热炉的热效率远远达不到原本设计效率。(4)加热炉常常也会出现炉管偏烧的状况，甚至存在一些结焦的问题，同时一些加热炉中的各个支路在使用过程中慢慢会不平衡。这时常常需要工作人员进行手工的维修，但手工维修常常依赖经验而没有制定好的判断标准，因此造成更多问题，比如不均匀的温度分布等。

2 炼油厂加热炉优化与控制

众所周知，炼油厂常常使用工业加热炉，尤其是多个支路燃烧器的加热炉，当原油加热一定温度的时候，炉子中的原油可以到其他设备继续下一步的处理。为了确保炉子能够安全工作，保障平稳高效作为日常运行状态，有必要控制加热炉多支管在出口温度上维持相同，温度一致对提高产品的质量同样重要。在加热炉分支维持平衡控制中，原本的控制方法是在实践过程中有一些困难，但是一些先进的控制程序对现场的应用和要求同样更加复杂。对于偏差的控制手段，当系统拥有更多的分支时，控制器的数量也应该同时增加，这在无形中也增加了控制器的设计复杂性。在多偏差控制器起到控制作用后，每个分支的温度将平均分配到下面各个分支中，达成一种平均的温度。但是，这种平均温度不能等同于各个分支混合后所产生的温度，此时温度偏差就会产生，这种偏差取决于控制系统，在实现其他控制回路的作用进而实现调节的目的。其通过补偿每个分支的原油流的二次分配，尽可能地将每个分支的温度补偿到相同的值，并且该等温值是多个分支的材料的温度值。因此我们提出 2GCT技术，这种技术具有下面的这些优点：首先是不再需要过于反复的设计步骤，其次是相比以前，我们可以简化控制器的结构，使DCS系统能偶在不同支路的加热炉中便捷的使用，利于每个支路能够达到混合后形成的温度点。

目前我国大多数炼油厂使用的都是管式加热炉，而管式加热炉这种装置中的多支路多燃烧喷嘴，则多用一种分布式的控制系统进行安全控制。而为了实现加热炉自动控制的目的，我们选择使用DCS系统进行操作，这种系统的使用不仅能对操作加热炉过程进行简化，还能降低工作人员的工作劳动强度，最后还能保障加热炉在安全的环境中高效率的工作。目前我国的石油行业都在积极推广示范炉，但仍然存在很多状况，因此针对这种装置的不足，我们希望能优化并控制过程方法，进而提高工作效率，减少成本并提高对加热炉的控制来达成优化目的。那么首先我们应该针对加热炉在监控中出现的问题，找到解决的方法。首先是应用PSO优化算法，这种优化算法通过分析研究过往的记录，建立一种模拟加热炉在工作中初选热效率问题的模型，与此同时提出2GCT技术。PSO优化算法能够监控加热炉的效率问题，增大控制力度达成控制含氧量的目的，2GCT技术能够解决支路平衡问题，通过建立监视系统监视热效率，进而控制含氧量，达成监控支路温度相同。出现不同的问题应该使用不同的方法解决，有针对性的处理问题。

3 结语

本文通过大量的时间数据调查分析，发现现行的加热炉控制系统在实践中出现上文列举的大量问题，因此提出解决算法和措施来降低加热炉运行中出现问题的概率，但这种研究毕竟还是理论研究，缺少一定的时间去验证理论的成立与否，尤其是在实践过程中发生各种各样的问题，我们仍然不能停止对于问题的探索和研究。而本次在研究过程中发现加热炉问题出现的根本原因是不均匀分布的火焰温度，所以该问题出现，是由于加热炉炉膛温度的不均匀分布，改变了炉膛的热传导。因此，针对这些本质问题，我们还有大量的研究空间等待发掘，如何控制温度不均匀分布的问题是我们接下去研究的方向。

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