[发明专利]一种原油加热炉

说明书

本发明提供一种原油加热炉，其控制系统包括燃气调节控制系统和过量空气系数控制系统；所述控制系统加热方式为圆柱水套间接加热原油，为采用PLC自动自动控制系统以及能与PLC控制系统相连接的远程工作站的控制方式；本发明解决了现有技术中只依据原油外输温度信号进行控制，水套加热炉控制延迟度高、对于不稳定工况适应性较弱、实际过量空气系数未能实现有效控制、现有的单回路控制方案控制精度低，时间延迟度高，出油温度波动大，达不到精确控制加热炉原油出口温度的目的的技术问题。本发明通过燃气流量的前馈预判调节和反馈调节结合，使其实现原油出液温度控制的低延迟、低能耗、低污染和高精准性要求，以及过量空气系数的有效控制。

技术领域

本发明属于原油预处理领域，具体涉及到一种原油加热炉及其控制系统。

背景技术

加热炉是联合站主要耗能设备之一，用于加热原油从而利于运输及其他生产工艺，常温下原油粘度大且流动性差，不利于长距离运输，在加热过程中加热炉将原油加热至指定温度，原油加热后粘度降低、流动性升高，有利石油运输；但原油在加热温度过高(一般150℃)时容易发生裂解，因此需要严格控制出口油温。现有的单回路控制方案采用大小火双档调控，控制精度低，时间延迟度高，出油温度波动大，达不到精确控制加热炉原油出口温度的目的；当出现加热温度高于指定温度时，造成燃气浪费，不符合节能要求；而加热温度低于指定温度时则出油温度不符合工艺要求；同时，现有控制方案仅依靠初步计算确定给风量，对于实际过量空气系数未能实现有效控制。

中国专利201210230272.1提出加热炉智能控温系统设计，采用能够进行现场控制的PLC系统及能和PLC系统进行通讯连接的计算机上位操作系统组成智能控制系统，并通过该智能控制系统对加热炉进行六个方面的控制和设置：在炉温控制上，在炉内压力控制上，在空燃比控制上，对安全保护系统的控制，在智能控制系统上采用HMI界面，历史数据记录。该技术能够实时针对各段加热温度，对炉温、炉压进行调控，从而提高加热的利用率，同时在节能降耗方面也显示出成效，但是该技术对于不稳定工况未建立预判调节机制，不能满足原油加热过程中低延迟度的要求。华南理工大学进行了水套炉加热计算机自动控制系统的设计，采用工业计算机和工控模块组件对燃烧器进行控制，实现了恒温、无人值守、高精度的自动化控制模式，从而提高原油集输温度的控制精度，消除了安全隐患，提高了生产管理效率；然而该控制方案，依然仅依据单纯的原油外输温度信号进行控制，同样未能解决水套加热炉控制延迟度高的问题，且对于不稳定工况适应性较弱。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的在于提供一种新型全自动加热控制系统，将燃气流量的前馈预判调节和反馈调节相结合并对炉内过量空气系数进行反馈调节，使其实现原油出液温度控制的低延迟、低能耗、低污染和高精准性要求。

一种原油加热炉的控制系统，应用所述控制系统的加热炉的加热方式为圆柱水套间接加热原油，采用PLC自动控制系统以及能与PLC控制系统相连接的远程工作站的控制方式，从而实现原油加热过程的自动化和远程传输控制。

所述控制系统包括燃气调节控制系统和给风量调节控制系统。

进一步的，所述燃气调节控制系统包括原油扰动判断模块、前馈调节模块和反馈调节模块。

进一步的，所述控制系统对加热炉进行了以下3个方面的处理：

(1)在燃气调节控制系统中，设立原油扰动判断模块和前馈调节模块，判断当前扰动是否超过阈值；超过时，系统进行前馈调节。根据炉内传热计算模型，确定理论水套温度，并结合加热炉能承受的燃气量变化范围确定燃气调节方式，改变水套温度；通过上述扰动判断、前馈调节，可以缩短对扰动的响应时间，实现原油出液温度控制的低延迟要求；

(2)在燃气调节控制系统中，设立了反馈调节模块。通过炉后测温装置获得原油实际出液温度与目标出液温度的差值，作为负反馈调节PID回路的输入，整定参数，进而调节燃气流量，精准控制原油实际出液温度，实现原油加热的高精准和低能耗要求；