加熱爐優(yōu)化控制技術(shù)

加熱爐優(yōu)化掌握技術(shù)一、開發(fā)背景業(yè)的總能耗約占原油處理量的8%，其中，加熱爐的燃料能耗約占煉油廠總能耗的30%~50%。加熱爐的節(jié)能降耗是煉油廠節(jié)能工作的重要課題，提高加熱爐的的。應(yīng)用，才能進(jìn)一步長周期、比較穩(wěn)定的提高效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。加熱爐的操作，很大程度上依靠于現(xiàn)場治理和現(xiàn)場操作，比方燃燒器的調(diào)風(fēng)門、霧化蒸汽調(diào)整、吹灰器的掌握、自動點(diǎn)火的掌握等。能夠遠(yuǎn)程掌握的，應(yīng)當(dāng)包括降耗、建設(shè)節(jié)約型社會的要求是有差距的。2023年，在濟(jì)南召開的煉強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用和自動掌握是提高加熱爐熱效率的重要途徑。適應(yīng)掌握、模糊掌握、智能掌握等型掌握系統(tǒng)，國內(nèi)高校、爭論院和企業(yè)逐步開展加熱爐的數(shù)學(xué)模型與仿真爭論，開展模糊掌握算法及智能掌握系統(tǒng)的爭論，動掌握的并不多，只用作數(shù)據(jù)采集、出口溫度的單回路調(diào)整，仿照代替儀表PID加熱爐優(yōu)化掌握技術(shù)主要應(yīng)用于冶金、石化、陶瓷、水泥、玻璃等行業(yè)加熱爐和工業(yè)鍋爐的燃燒掌握〔燃料可為重油、氣或油氣混燒〕。實(shí)例證明，本技術(shù)在冶金行業(yè)加熱爐應(yīng)用可節(jié)約燃料5%～10%，削減氧化燒損20%以上；在石化行業(yè)加熱爐應(yīng)用可節(jié)約燃料2%以上。由于燃燒掌握的優(yōu)化，除具有節(jié)能降耗、提高CO產(chǎn)的環(huán)保效益。二、工程概況作。標(biāo)。的目標(biāo)。PID掌握，但實(shí)際的工業(yè)爐窯系統(tǒng)PID掌握也不能適應(yīng)爐窯多變的工況和非線性問題。優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)爐膛負(fù)壓的優(yōu)化掌握、風(fēng)機(jī)的優(yōu)化掌握、吹灰器的優(yōu)化掌握、霧化優(yōu)化掌握系統(tǒng)將會給出專家建議，指導(dǎo)解決現(xiàn)場問題。加熱爐始終處于最正確燃燒狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)加熱爐節(jié)能高效運(yùn)行。況的動態(tài)變化而變化的。加熱爐優(yōu)化掌握技術(shù)具有如下特色：掌握規(guī)律的在線自動選擇；工作參數(shù)的在線自動整定；空/燃配比的在線自動尋優(yōu)；設(shè)定值的在線自動修正；規(guī)律推理的在線自學(xué)習(xí)。500萬噸常減壓加熱爐在煉油企業(yè)中領(lǐng)先承受了加熱爐優(yōu)化掌握系統(tǒng)，2023年3月底完成調(diào)試后正式投運(yùn)，系統(tǒng)在正常生產(chǎn)條件下連2個(gè)月加工原油的燃料消耗平均值與投運(yùn)前10個(gè)月的加權(quán)平均單耗相比，取得了明顯的效果。該裝置于2023年6月擴(kuò)建改13臺加熱爐分別改造為2臺公用對流室的淺14800萬噸。優(yōu)化掌握系統(tǒng)軟件也進(jìn)展了相應(yīng)修改，2023年底改造后的系統(tǒng)完成調(diào)試投運(yùn)。上述掌握系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，為加熱爐優(yōu)化掌握系統(tǒng)的推廣奠定了根底。92%以上，并能保持高效率長周期運(yùn)行，為今后全面推廣作示范。公司800化O2含量、CO組合，最終到達(dá)燃料消耗量最低的目標(biāo)。該工程現(xiàn)場安裝調(diào)試工作從2023年122023年春節(jié)前后投入試運(yùn)行，累計(jì)數(shù)據(jù)說明，在投用優(yōu)化掌握系統(tǒng)后兩臺加熱爐的瓦斯單耗：常壓爐的節(jié)能幅度為0.7998%，減壓爐的節(jié)能幅度為1.1125%。高橋分公司的800萬噸常減壓爐優(yōu)化掌握系統(tǒng)的調(diào)試是成功的，已初見成效。2023年6月，金陵分公司三套800萬噸常減壓裝置在大修期間實(shí)施技術(shù)改造。DCSCPU回路也從原來的9個(gè)增加到14個(gè)，包括出口油溫掌握、助燃風(fēng)掌握和煙道擋DCS系統(tǒng)和優(yōu)化掌握系統(tǒng)兩個(gè)方面相應(yīng)軟硬件的技術(shù)改造和連接，正在穩(wěn)步進(jìn)展各個(gè)回路的細(xì)心調(diào)試和投運(yùn)工作。階段。三、技術(shù)指標(biāo)1．主要掌握指標(biāo)：。O2含量≦3%。煙氣CO含量≦100PPm。輻射室頂部負(fù)壓穩(wěn)定在-10Pa～-20Pa范圍內(nèi)。2．±2℃以內(nèi)。3．加熱爐被加熱介質(zhì)出爐溫度與爐膛溫度串級調(diào)整燃料量。加熱爐使用液體和DCS系統(tǒng)掌握和切換。4O2CO在線，O2CO含量。優(yōu)化掌握系統(tǒng)由DCSO2CO在線分析數(shù)據(jù)信號，以及其他工藝參數(shù)：輻射室頂部負(fù)壓、爐管溫度、燃料量變化等，經(jīng)過參數(shù)分析和尋優(yōu)得出最正確風(fēng)量值，通過變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)變供風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)常壓爐和減壓爐總供風(fēng)量的調(diào)整掌握。通過輻射室頂部O2測得煙氣氧含量，調(diào)整熱風(fēng)安排蝶閥的開度，實(shí)現(xiàn)對每臺加熱爐的供風(fēng)調(diào)整。5．爐膛壓力大小直接影響爐膛內(nèi)的氣氛，影響爐膛內(nèi)熱量的傳遞，最終影響加掌握在-10Pa～-20Pa范圍內(nèi)。DCS系的掌握效果。四、系統(tǒng)構(gòu)成DCS〔以下簡稱工控機(jī)〕DCS的通訊接口連接，實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)交換。優(yōu)化掌握系統(tǒng)工控機(jī)安裝在中控室，DCSDCS遠(yuǎn)程站和中控室之間，通過通訊電纜建立與優(yōu)化掌握專用工控機(jī)的連接。DCS運(yùn)切換。全系統(tǒng)的硬件概略構(gòu)成如圖1所示：DCS中開拓一個(gè)用于通訊變DCS雙向通訊的信號清單《通訊變量DCS界面的操作“按鈕”。DCS獲得。其中絕大局部可利用現(xiàn)有儀表位號的信號，假設(shè)還缺少個(gè)別優(yōu)化過程所需要的重要變量，則應(yīng)考慮增加。DCS中取得的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、優(yōu)化和運(yùn)算后，得出最正確閥位值送到DCS中的通訊區(qū)域，然后由DCS作出推斷，再決機(jī)構(gòu)。1自動優(yōu)化掌握系統(tǒng)構(gòu)造示意圖爐自動優(yōu)化掌握技術(shù)的核心之一。我們可以把加熱爐優(yōu)化掌握系統(tǒng)看作是DCS通過現(xiàn)有DCS系統(tǒng)取得和送出去的。當(dāng)系統(tǒng)在原DCSDCS的運(yùn)行。無論在調(diào)試時(shí)或是投DCS系DCS系統(tǒng)軟硬件兩個(gè)方面所要求修改的工作量也是地投入或退出優(yōu)化掌握運(yùn)行狀態(tài)。上述兩個(gè)系統(tǒng)的連接的架構(gòu)，確保了本方案牢靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。依據(jù)加熱爐優(yōu)化掌握系統(tǒng)要求，在DCS中開拓一個(gè)內(nèi)部地址不超過40000～40255范圍的保持繼電器，作為雙方通訊變量的存儲區(qū)域。其中包括各主控回路DCS系統(tǒng)發(fā)送給加熱爐優(yōu)化掌握系統(tǒng)的變量和掌握信號，加熱爐優(yōu)化掌握系統(tǒng)發(fā)送給DCS系統(tǒng)的閥位信號、報(bào)警信號和通訊狀態(tài)識別信號等。在DCS系統(tǒng)的組態(tài)修改中，還要求實(shí)現(xiàn)如下增功能：之間雙向數(shù)據(jù)交換。增優(yōu)化掌握所涉及的各回路的投運(yùn)“切換操作畫面”。DCS換操作畫面”中接收的閥位數(shù)據(jù)應(yīng)呈報(bào)警色，同時(shí)有系統(tǒng)報(bào)警。欄目中的顯示也要相應(yīng)轉(zhuǎn)變。標(biāo)，將直接彈出DCS原有各回路操作功能塊畫面，便于操作者進(jìn)展DCS“自動——手動”切換，快速修正閥位和溫控目標(biāo)設(shè)定值。五、掌握過程加熱爐自動優(yōu)化掌握技術(shù)是以轉(zhuǎn)變掌握策略，去適應(yīng)對象的簡單性和不確定性。它具有自學(xué)習(xí)力量，具有適應(yīng)性、容錯(cuò)性、實(shí)時(shí)性和人機(jī)協(xié)同的特征。它不是簡潔在線整定和優(yōu)選最正確的掌握路線?？杖急茸詣觾?yōu)化過剩系數(shù)系數(shù)大小取決于燃燒時(shí)所配風(fēng)量的大小，即空燃比的使加熱爐始終處于最正確燃燒狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)加熱爐的節(jié)能和持續(xù)的高效率運(yùn)行。多種掌握規(guī)律在線自動選擇加熱爐的掌握規(guī)律是隨著工況變化而自動變換的。燒。建立操作數(shù)據(jù)庫在線自學(xué)習(xí)隨著掌握系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的延長，系統(tǒng)積存的數(shù)據(jù)、閱歷會更加豐富，系統(tǒng)的適應(yīng)性和牢靠性會得到進(jìn)一步加強(qiáng)。工作參數(shù)在線自動整定作參數(shù)和良好的調(diào)整品質(zhì)，調(diào)整精度能始終保持在工藝要求的范圍之內(nèi)。以增加型的PID調(diào)整過程為例，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：V=KP×E+KI∫Edt+KD×dE/dtE＝V?！猇PID中，KP、KI、KD都是由人工整定的，一旦整定好就固定不變，而PIDEdE／dt來自動整定。也即：KP＝f〔EdE／dt〕KI＝f〔E,dE／dt〕KD＝f〔EdE／dt〕六、系統(tǒng)安全的正常工作，并且要在不影響正常生產(chǎn)的素：數(shù)據(jù)交換的安全設(shè)計(jì)MODBUSDCS的數(shù)DCS系統(tǒng)，調(diào)試時(shí)是可以確保安全的。系統(tǒng)無擾動切換設(shè)計(jì)：輸出也始終跟蹤DCSDCS運(yùn)行后，再切回到DCS時(shí)，DCS已經(jīng)處于手動狀態(tài)，DCS設(shè)定值也始終跟蹤現(xiàn)場閥位。所以系統(tǒng)無論如何切換，都是無擾動的切換。調(diào)試時(shí)正常生產(chǎn)保障：優(yōu)化掌握系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)是既有聯(lián)系，又相對獨(dú)立的兩個(gè)系統(tǒng)。在調(diào)試時(shí)消滅一些波動，任何時(shí)刻都還可以切換到DCS運(yùn)行，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)展。調(diào)試初期，DCS系統(tǒng)技術(shù)人員保駕，如有涉及DCS系統(tǒng)的問題，可快速處理。整個(gè)調(diào)〔金煉公司時(shí)間。優(yōu)化掌握系統(tǒng)軟件的不斷優(yōu)化：“軟限位”和“硬限位”兩種方法，以確保掌握輸出值的牢靠性和穩(wěn)定性。5．監(jiān)測報(bào)警DCS和優(yōu)化掌握系統(tǒng)軟件都有通訊狀態(tài)的監(jiān)測，一旦消滅任何通訊特別，DCSDCS系統(tǒng)操作人員打算。七、應(yīng)用效果20231月完成現(xiàn)場第一階段調(diào)試后進(jìn)入試運(yùn)行，每天白班816時(shí)投運(yùn)優(yōu)化掌握，夜班仍恢復(fù)DCS掌握。隨后優(yōu)化掌握20時(shí)，夜班恢復(fù)DCS掌握。2023224小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。1．溫控回路掌握特性跟蹤調(diào)整燃料量，保證出口油溫能掌握在設(shè)定目標(biāo)值的±2℃以內(nèi)。2是在穩(wěn)態(tài)條件下減壓爐北爐膛的溫控曲線。2～2.5℃擾動下，大約在需要經(jīng)過[url=]8[/url]～10[mj1]分鐘出口油溫到達(dá)的目標(biāo)值，反響時(shí)間比DCS緩慢一些，但根本上沒有明顯的過調(diào)現(xiàn)象，整個(gè)掌握過程比較穩(wěn)定〔見圖3〕。PID掌握參數(shù)，從給出擾動到到達(dá)轉(zhuǎn)變后的目標(biāo)值，所需要響〔4〕PID到優(yōu)化。0.05MPa的狀況下，出口油溫掌握在目標(biāo)值的±15中±0.5℃以內(nèi)，仍能到達(dá)較高的精度。在瓦斯壓力消滅大幅度并且是屬于比較顯著的突變時(shí)，〔上下波動幅度為±2℃以內(nèi)〔6〕。優(yōu)化掌握系統(tǒng)主回路溫控特性良好。PID的根底上引進(jìn)了多變量，自動變參數(shù)的調(diào)整過程，細(xì)心調(diào)試后的溫控精度和動態(tài)響應(yīng)特性均優(yōu)于DCS掌握。2．助燃風(fēng)回路掌握效果開度HC820655HC8205297算大，但氧含量的波動幅度還是將近到達(dá)1%，平均值也偏高，約在2.85%左右。45%～60%壓爐助燃風(fēng)閥門開度在18%～32%之間變化，常常性調(diào)整范圍常壓爐在48%～20%～27%之間，平均都比優(yōu)化掌握投運(yùn)前關(guān)小了一些。89～10是瓦斯流量明顯波動之下的氧含量曲線。11為風(fēng)回路優(yōu)化掌握全部投運(yùn)后，兩臺加熱爐和排煙總氧含量曲線圖。3.5%以下。整個(gè)調(diào)整過程穩(wěn)定但趨勢明顯。3．節(jié)約能耗的初步統(tǒng)計(jì)算。(立方米)〔立方米瓦斯/噸進(jìn)料?℃〕累積進(jìn)料量(噸)×平均溫差(℃)FD8138；FD8120FD8126；(TC8018ASP+TC8018BSP)/2-TD8133，減壓爐(TC8020BSP+TC8020ASP)/2-TD8059。2023116日～26日累計(jì)記錄到數(shù)據(jù)〔表略〕繪制比照圖，單耗按累計(jì)/噸進(jìn)料?平均加熱溫差℃〔僅計(jì)算瓦斯消耗。1314降。2023[/url]116日～26日[mj6]期間統(tǒng)計(jì)中，我們得到累計(jì)數(shù)據(jù)說明，在投用優(yōu)化掌握系統(tǒng)之后，兩臺加熱爐的瓦斯單耗：常壓爐從原來的0.086525m3/t℃下降到0.085833m3/t?℃，節(jié)能幅度為0.7998%；減壓爐從原來的0.108136m3/t?℃下降到0.106933m3/t?℃，節(jié)能幅度為1.1125%。2023221日～292415為在運(yùn)行〔20232