原油加熱爐安全運行的措施

大慶油田天然氣分公司

原油加熱爐安全運行的措施

向紅一 包超大慶油田天然氣分公司

以北Ⅱ—1原穩(wěn)加熱爐為例，采用可以模擬現(xiàn)場操作人員實時比較4路出口溫度差值的模糊控制方式，通過動態(tài)調(diào)節(jié)支路進油達到出口溫度動態(tài)平衡，解決了加熱爐運行中的偏流問題；在燃料氣緩沖罐出口增設燃料氣過濾器，以解決加熱爐爆燃問題。在快速切斷閥和燃料氣調(diào)節(jié)閥之間增設檢漏壓力變送器，以監(jiān)測此段管線壓力變化。在加熱爐啟動過程中，火嘴系統(tǒng)進行檢漏操作，若任意火嘴檢漏不通過，系統(tǒng)即發(fā)出報警，停止運行并進行吹掃。

加熱爐；模糊控制；安全運行；控制系統(tǒng)

加熱爐是原油生產(chǎn)和集輸過程中的加熱設備，加熱爐安全、高效運行是確保原油安全生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。大慶油田天然氣分公司原油穩(wěn)定裝置目前共有9臺加熱爐，加熱爐在運行過程中因爐管偏流、偏燒以及燃燒器系統(tǒng)不完善，引起加熱爐爆燃，造成加熱爐爐管結(jié)焦，設備本體損壞，甚至裝置停產(chǎn)。

1 加熱爐運行現(xiàn)狀

大慶油田天然氣分公司原穩(wěn)裝置有9套加熱爐控制系統(tǒng)，其中5套支路進油控制方式采用PID控制，4套支路采用模糊控制方式。加熱爐進油自動控制采用PID控制方式，每組入、出口管線單獨控制，即以每一支路出口溫度為參照，調(diào)節(jié)對應入口支路油量。當油量波動時，PID控制不能解決以出口溫度為參數(shù)，調(diào)節(jié)入口油量帶來的溫度滯后問題，導致4路出口溫差較大，易造成偏燒、結(jié)焦現(xiàn)象。

大慶油田天然氣分公司有8套加熱爐燃氣燃燒器系統(tǒng)采用QY-1B全自動燃氣燃燒器。隨著設備使用年限的增加，全自動燃氣燃燒器系統(tǒng)功能不完善問題逐漸暴露出來：燃燒器系統(tǒng)無燃料氣泄漏檢測功能；燃料氣沒有增設過濾功能；火焰檢測器和變送器故障率高，經(jīng)常出現(xiàn)火檢結(jié)果誤報，甚至出現(xiàn)熄火無報警現(xiàn)象。2009年原穩(wěn)裝置運行中曾經(jīng)出現(xiàn)加熱爐爆燃事故。

2 解決措施

2.1 采用模糊控制以解決加熱爐偏流問題

以北Ⅱ—1原穩(wěn)加熱爐為例，采用可以模擬現(xiàn)場操作人員實時比較4路出口溫度差值的模糊控制方式，通過動態(tài)調(diào)節(jié)支路進油達到出口溫度動態(tài)平衡，解決了加熱爐運行中的偏流問題。

（1）確定模糊控制方案。當實際溫差超過設定溫差時，溫度最高的支路調(diào)節(jié)閥門以設定幅度自動增加開度。當閥門開度超過80%時，溫度最低的支路調(diào)節(jié)閥門以設定幅度自動減小開度。當最大與最小溫差在設定范圍時，調(diào)節(jié)閥門開度保持恒定不變。閥門可調(diào)開度為20%～80%。4路出口溫度實時動態(tài)比較，4路入口油量動態(tài)平衡，最終達到4路出口溫差控制在要求范圍內(nèi)，有效避免了偏燒、結(jié)焦現(xiàn)象。

（2）建立模糊數(shù)據(jù)庫，摸索溫度差值、時間差值和閥門開度的基礎(chǔ)值。溫差設置：溫差設置按照工藝要求設定為2℃，當4路出口中溫度最高的支路與溫度最低的支路溫差超過此設定值時，開始進行自動調(diào)節(jié)。幅度設置：調(diào)節(jié)回路每進行一次輸出時，調(diào)節(jié)閥門開、關(guān)變化的幅度。幅度設置過程中，利用控制方案中的手動賦值，摸索幅度值在1～10之間的溫度控制效果，目前幅度設定為2較為理想。時間設置：調(diào)節(jié)回路每進行一次輸出的時間周期設定為20s。

（3）編寫ME控制程序，確定基本變量和輔助變量。在北Ⅱ—1原穩(wěn)加熱爐ME控制系統(tǒng)中編制上位、下位加熱爐防偏燒控制程序，在下位軟件增加判斷框中的相應變量，設定時間周期、溫度差值、調(diào)節(jié)幅度變量點。在上位軟件中繪制調(diào)節(jié)界面，設定TV106a、TV106b、TV106c、TV106d輸出值上、下限。

2.2 完善燃料氣工藝和控制系統(tǒng)

（1）燃料氣工藝系統(tǒng)改造。在燃料氣緩沖罐出口增設燃料氣過濾器，以解決燃料氣因含雜質(zhì)造成自力式調(diào)節(jié)閥、切斷電磁閥及放空電磁儀表關(guān)閉不嚴而引發(fā)的加熱爐爆燃問題；在快速切斷閥和燃料氣調(diào)節(jié)閥之間增設檢漏壓力變送器，以監(jiān)測此段管線壓力變化，若壓力值升高說明切斷電磁閥關(guān)閉不嚴，存在泄漏現(xiàn)象。增設檢漏功能，能夠避免因電磁閥關(guān)閉不嚴造成的加熱爐爆燃。

（2）增加檢漏程序，完善加熱爐啟爐程序。在加熱爐啟動過程中，火嘴系統(tǒng)進行檢漏操作，若任意火嘴檢漏不通過，系統(tǒng)即發(fā)出報警，停止運行并進行吹掃。

3 結(jié)論

（1）2012年3月，對北Ⅱ—1原穩(wěn)加熱爐進油支路控制方式采用模糊控制，精準控制加熱爐出口溫度，有效地解決了因加熱爐偏燒造成爐管結(jié)焦問題，保證了加熱爐換熱效率。

（2）按每天避免燃料氣損失約4×104m3計算，共可節(jié)約費用4.8萬元；節(jié)約更換爐管的費用約20萬元；將閥門手動方式改為自動方式，大大降低了工人的勞動強度。

（3）在原油加熱爐燃燒系統(tǒng)增加過濾器、檢漏儀表和檢漏程序，保證了加熱爐安全運行。

（4）通過改變原油加熱爐進油控制方式，解決了加熱爐偏流問題。

（5）完善加熱爐燃燒系統(tǒng)功能，消除了設備存在的安全隱患。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.081