CN108375310B - 一种减压炉烽燧控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减压炉烽燧控制方法，减压炉的油料分两根炉管进入，两根炉管并列布置，两根炉管分别包括流量测量仪表和温度测量仪表。FI_A为第一根炉管进料流量仪表；TC_A为第一根炉管油料温度测量仪表，FI_B为第二根炉管进料流量仪表；TC_B为第二根炉管油料温度测量仪表；TC_DFO为炉出口温度控制器；减压炉烽燧控制方法基于全***物料和能量的动静态平衡思想，从全过程整体运行平稳的角度出发，综合减压炉上下游各单元间的动态关系，当上游单元工况出现变化时，快速有效获取上游单元工况信息并及时实施烽燧控制，有利于提升装置运行稳定性，提高装置的操作效率。

Description

一种减压炉烽燧控制方法
技术领域
本发明属于流程工业生产技术领域，涉及一种减压炉烽燧控制方法，该方法可以应用于流程工业生产装置中减压炉的控制方案设计。
背景技术
在炼油化工生产中，减压炉是影响目标产品分馏效果和装置能耗的关键耗能设备，因此，减压炉的高效平稳运行十分重要。减压炉的日常运行中，炉出口温度的平稳控制一直是衡量减压炉平稳运行的关键指标，且炉出口温度的平稳与否直接关系到下游减压塔单元的正常运行。通常，加热炉利用燃料气作为热源，通过调节燃料气量实现对炉出口温度平稳控制，但炉出口温度往往受炉入口进料流量、进料温度变化的影响，进而造成燃料气量的波动，不利于装置的节能增效和平稳运行。
本发明针对传统的减压炉控制方案存在的不足，提出一种全新理念的减压炉控制方法，称为减压炉烽燧控制方法。烽燧控制思想来自我国烽火台这一古代传递信息最快最有效的军事预警设施。在流程工业生产装置中，相互关联的工序间需要保证有序调节，当上游工序出现变化时，下游工序需要快速有效获取上游工序工况信息，及时做出相应的调节，实现上下游生产工艺间遥相呼应的一体化智能控制，预防下游工况调节不及时而影响装置的正常平稳生产。减压炉烽燧控制方法依据炉进料量相关参数的实时运行变化信息，基于***物料和能量的动、静态平衡思想，对减压炉热源燃料气量进行智能动态有序调整，有利于减压炉长期平稳运行。
发明内容
本发明的目的在于设计了一种减压炉烽燧控制方法，减压炉的平稳运行对炼油化工装置的节能增效具有重要意义，在油料进入减压塔前，需要经过减压炉加热到工艺要求的温度，且进入减压塔的油料温度的平稳与否是影响减压塔平稳运行的关键因素，因此，减压炉的高效平稳运行十分重要。在减压炉的日常运行过程中，炉入口进料量和进料温度的变化直接影响减压炉的平稳运行。因此，结合控制理论、计算机技术和化工工艺原理，基于***物料和能量的动、静态平衡原理，提出一种减压炉烽燧控制方法，具体如下。
本发明采用的技术方案为一种减压炉烽燧控制方法，减压炉烽燧控制结构图如图1所示，减压炉的油料分两根炉管进入，两根炉管并列布置，两根炉管分别包括流量测量仪表和温度测量仪表。图中，FI_A为第一根炉管进料流量仪表；TC_A为第一根炉管油料温度测量仪表，FI_B为第二根炉管进料流量仪表；TC_B为第二根炉管油料温度测量仪表；TC_DFO为炉出口温度控制器；烽燧控制相关的运算处理在减压炉烽燧控制器中执行，最终输出到燃料气调节阀。
根据能量守恒原理，油料升温到炉出口工艺要求的温度所需要的热量如下式所示：
Q＝cmA(TDFO-TINA)+cmB(TDFO-TINB) (1)
式中，Q为油料升温所需提供的热量；c为油料比热容；mA为第一根炉管油料质量流量稳态值；TINA为第一根炉管入口油料温度稳态值；mB为第二根炉管油料质量流量稳态值；TINB为第二根炉管入口油料温度稳态值；TDFO为炉出口温度稳态值，即设定值。由于减压炉各炉管入口油料进料流量和温度是动态变化的，因此，燃料气提供的热量也需要同步变化，才能保证减压炉出口温度的平稳，则热量的动态计算公式如下：
其中，ΔQ为热量变化量；ΔmA为第一根炉管入口油料质量流量变化量；ΔmB为第二根炉管入口油料质量流量变化量；ΔTINA为第一根炉管入口油料温度变化量；ΔTINB为第二根炉管入口油料温度变化量；油料的质量变化和温度变化量可由DCS实时采集数据计算得到。热量变化量如下所示：
得热量相对稳态的变化量如下：
根据热量的变化信息对燃料气量进行动态协同调节，降低外来扰动对减压炉的影响，实现减压炉的平稳运行，减压炉烽燧控制运算模块如图2所示。
图中，TC_DFO.OP为减压炉出口温度控制器的输出，BFC.OP为最终烽燧控制输出，烽燧控制输出运算如下所示。
其中，μ为烽燧速率系数，μ根据加热炉实际运行情况选取。
本发明提出的减压炉烽燧控制方法在DCS集散控制***中直接实施，具体实施步骤如下：
S1、根据减压炉上下游工艺单元的实际情况，确定影响减压炉平稳运行的相关参数，减压炉进料为两根炉管，两根炉管的参数均需考虑；
S2、根据减压炉烽燧控制原理，在DCS集散控制***中开发减压炉烽燧控制器模块，并在DCS集散控制***中下装调试；
S3、在调试过程中，根据减压炉实际运行情况，适当选取烽燧速率系数μ，以使减压炉运行效果平稳。
本发明所涉及的减压炉烽燧控制方法和传统的控制方法相比具有如下优点：
1、结合古代烽燧传递信息的原理，提出一种全新的减压炉控制方法，称为减压炉烽燧控制方法，该方法可有效降低减压炉进料参数变化引起的加热炉出口温度及燃料气量波动，可降低装置能耗。
2、减压炉烽燧控制方法基于全***物料和能量的动静态平衡思想，从全过程整体运行平稳的角度出发，综合减压炉上下游各单元间的动态关系，当上游单元工况出现变化时，快速有效获取上游单元工况信息并及时实施烽燧控制，有利于提升装置运行稳定性，提高装置的操作效率。
附图说明
图1减压炉烽燧控制结构图
图2减压炉烽燧控制运算模块结构图
图3烽燧控制实施前减压炉相关参数运行曲线
图4烽燧控制实施后减压炉相关参数运行曲线
具体实施方式
针对本发明所提出的新方法，下面结合一个工业应用的实例予以说明。
某加氢炼油装置，原料经过预处理后，进入到分离单元进行常减压分离，油料进入减压塔前，需对其进行加热升温至工艺要求温度，减压炉示意图如图1所示，炉入口进料分别设有流量测量仪表FI_A、FI_B和温度测量仪表TI_A、TI_B，实时测量减压炉入口油料的变化情况，炉出口温度TC_DFO通过燃料气阀调节。受减压炉上游波动影响，减压炉入口两根炉管油料流量和温度也会频繁波动，进而影响到减压炉出口温度，造成燃料气量的波动，同时也会影响到下游减压塔的正常运行。为此，对该减压炉实施本发明所提出的烽燧控制，减少减压炉入口油料参数变化对减压炉的影响。
减压炉入口油料温度TINA和TINB稳态值均为235℃，减压炉出口温度TDFO稳态值为275℃；入口质量流量mA和mB稳态值均为9t/h，烽燧速率系数μ取值0.74，入口油料质量流量变化量ΔmA、ΔmB及温度变化量ΔTINA、ΔTINB由控制***实时采集。根据控制***实时采集数据，按照本发明所阐述的烽燧控制方法在减压炉上实施，具体实施在DCS集散控制***中编程实现，实施前后相关变量运行曲线如图3和图4所示。
由图3、图4可见，对减压炉实施烽燧控制后，减压炉出口温度及燃料气量运行效果明显优于实施前。

Claims (2)

1.一种减压炉烽燧控制方法，其特征在于：减压炉的油料分两根炉管进入，两根炉管并列布置，两根炉管上均包括流量测量仪表和温度测量仪表；FI_A为第一根炉管进料流量仪表；TC_A为第一根炉管油料温度测量仪表，FI_B为第二根炉管进料流量仪表；TC_B为第二根炉管油料温度测量仪表；TC_DFO为炉出口温度控制器；烽燧控制相关的运算处理在减压炉烽燧控制器中执行，最终输出到燃料气调节阀；
根据能量守恒原理，油料升温到炉出口工艺要求的温度所需要的热量如下式所示：
Q＝cmA(TDFO-TINA)+cmB(TDFO-TINB) (1)
式中，Q为油料升温所需提供的热量；c为油料比热容；mA为第一根炉管油料质量流量稳态值；TINA为第一根炉管入口油料温度稳态值；mB为第二根炉管油料质量流量稳态值；TINB为第二根炉管入口油料温度稳态值；TDFO为炉出口温度稳态值，即设定值；由于减压炉各炉管入口油料进料流量和温度是动态变化的，因此，燃料气提供的热量也需要同步变化，才能保证减压炉出口温度的平稳，则热量的动态计算公式如下：
其中，ΔQ为热量变化量；ΔmA为第一根炉管入口油料质量流量变化量；ΔmB为第二根炉管入口油料质量流量变化量；ΔTINA为第一根炉管入口油料温度变化量；ΔTINB为第二根炉管入口油料温度变化量；油料的质量变化和温度变化量可由DCS实时采集数据计算得到；热量变化量如下所示：
得热量相对稳态的变化量如下：
根据热量的变化信息对燃料气量进行动态协同调节，降低外来扰动对减压炉的影响，实现减压炉的平稳运行；
TC_DFO.OP为减压炉出口温度控制器的输出，BFC.OP为最终烽燧控制输出，烽燧控制输出运算如下所示；
其中，μ为烽燧速率系数，μ根据加热炉实际运行情况选取。
2.根据权利要求1所述的一种减压炉烽燧控制方法，其特征在于：减压炉烽燧控制方法在DCS集散控制***中直接实施，具体实施步骤如下：
S1、根据减压炉上下游工艺单元的实际情况，确定影响减压炉平稳运行的相关参数，减压炉进料为两根炉管，两根炉管的参数均需考虑；
S2、根据减压炉烽燧控制原理，在DCS集散控制***中开发减压炉烽燧控制器模块，并在DCS集散控制***中下装调试；
S3、在调试过程中，根据减压炉实际运行情况，适当选取烽燧速率系数μ，以使减压炉运行效果平稳。
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