防偏流技术在原油加热炉上的应用

向红一（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

防偏流技术在原油加热炉上的应用

向红一（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

为了解决加热炉多股进料易偏流导致炉管结焦，原油加热炉效率下降，同时能耗增加的问题，试验应用防偏流技术，采用模糊PID控制算法，将炉管间温度差由原来的60～70℃降低至4℃内，8套原稳装置每年多稳定原油36.94×104t，生产轻烃8225 t，节省燃料气101.2×104m3，节省维护费用12.48万元。防偏流技术有效提高了原油加热炉控制精度，减少了炉管偏烧、结焦现象，提高原油加热炉效率及原油稳定率。

原油稳定；加热炉；模糊控制；高效运行

天然气分公司建有原稳装置10套，原油加热炉均为多路进料，常常发生偏流现象，导致炉管间温差大，最高达到60～70℃，炉管结焦严重，年结焦厚度达到10 mm以上，部分管段甚至出现堵塞情况，严重影响了传热效率，能耗增加；同时由于炉管局部过热，烧穿引发火灾和爆炸等重大事故的风险也随之增大，因此，加热炉需每年烧焦操作一次，导致检修期延长6～7天，原油稳定量降低，原油损耗增加。

1 防偏流技术方案

针对偏流对加热炉造成的诸多危害，应用“原油加热炉防偏流技术”，通过调研原油加热炉偏流原因，开发了炉温模糊控制系统，替代了原有的简单回路控制，原控制系统对滞后较大，干扰比较频繁的对象控制质量较差[1]，新系统加热炉支路流量、燃气流量控制算法和加热炉出口温度控制方法更为合理，有效提高了控制精度，减少了炉管偏烧、结焦现象，为原稳系统的安全运行提供了保障。

加热炉以四路进料为例（图1），进口流量调节以四路出口管线温度为依据，程序实时判断四路出口中温度最高与温度最低的支路的温度差。当实际温差超过设定温差时，温度最高的支路调节阀自动地以设定幅度增加开度；当阀门开度超过80%时，调节温度最低的支路调节阀，阀门以设定幅度自动减小开度，当最大与最小温差在设定范围时，调节阀开度保持恒定不变。阀门可调开度为20%～80%，四路出口温度实时动态比较，四路入口油量动态平衡，最终达到四路出口温差控制在要求范围内，有效避免偏烧、结焦现象。

图1 炉温模糊控制逻辑图

2 防偏流技术应用效果分析

2.1 精准控制、优化加热炉运行

防偏流技术在8套原稳装置上进行了应用，此项技术实施后，精准控制加热炉支路出口温度，各支路出口温差控制在4℃以内，原油加热炉控制系统一直安全、可靠运行，有效地解决了偏流问题，保证了加热炉高效运行，降低了炉管烧穿安全风险。以东油库加热炉为例，选取10个每小时采样数据，应用前后效果对比（表1、表2），加热炉出口支路温差max Δt由68℃降为4℃以内。

2.2 缩短加热炉检修周期

随着炉管结焦情况减少，装置检修无需每年进行结焦操作，节省了装置检修时间。按单台加热炉每年可缩短检修期6～7天计算，8套原稳装置每年多稳定原油36.94×104t，生产轻烃8 225 t。

2.3 节省维护费用

应用加热炉防偏流技术后，至今未进行烧焦操作，加热炉烧焦费用1.56万元/台次，8套装置共减少8次，节省维护费用12.48万元。

2.4 节约燃料气消耗

防偏流技术应用保证了加热炉平稳运行，炉效显著提升，改造后耗气量降低，每年节约燃料气101.2×104m3（表3）。

表1 （应用前）选取10次东油库加热炉四支路温度数据

表2 （应用后）选取10次东油库加热炉四支路温度数据

表3 装置节约燃料气统计

3 结论

1）原油加热炉炉温模糊控制系统采用模糊PID控制算法，将炉管间温度差由原来的60～70℃降低至4℃内，解决了加热炉运行过程中常发生的偏流、偏烧和结焦现象。

2）加热炉防偏流技术可有效降低炉管烧穿所导致的安全风险，提高炉效，节省燃料气，同时减少检修时间，提高原油稳定量，减少原油损耗。

3）加热炉防偏流技术可减少炉管结焦、偏烧，对于出口温度控制效果显著，适应在多股进料加热炉上进行推广。

[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].北京：化学工学出版社，2006：169.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.016

2016-09-08

（编辑 李珊梅）

向红一，高级工程师，1997年毕业于抚顺石油学院（自动化专业），从事油气初加工自控仪表技术研究工作，E-mail：xianghy1@petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆让胡路区天然气分公司工程技术大队，163457。