延尺焦化裝置先進(jìn)控制方法研究與應(yīng)用.pdf

1、延遲焦化是一種加工重油，特別是劣質(zhì)減壓渣油的煉油工藝。隨著原油資源的匱乏和原油品質(zhì)的重質(zhì)化、劣質(zhì)化，延遲焦化在原油深度加工中地位日益突出。延遲焦化是最難控制的煉油裝置之一，其特點(diǎn)是半連續(xù)操作、干擾多、溫度高、易結(jié)焦。我國延遲焦化加工能力居世界第二位，但自動(dòng)控制水平卻相對落后于其它煉油裝置。本文針對延遲焦化裝置的關(guān)鍵設(shè)備——延遲焦化加熱爐（簡稱焦化爐），綜合應(yīng)用化工原理、控制理論、人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科的理論和技術(shù)，從生產(chǎn)過程的內(nèi)在

2、機(jī)理出發(fā)，對焦化爐的先進(jìn)控制、異常工況的診斷與補(bǔ)償和爐管結(jié)焦厚度的在線估計(jì)及相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了研究。主要工作及研究結(jié)果如下： 1．針對焦化爐干擾多，具有時(shí)變和非線性特性，控制要求高等特點(diǎn)，在建立焦化爐的機(jī)理動(dòng)態(tài)模型基礎(chǔ)上，對焦化爐出口溫度控制提出了一種自適應(yīng)狀態(tài)反饋預(yù)測控制方法。通過將爐膛溫度和經(jīng)溫度壓力補(bǔ)償后的燃料氣流量作為狀態(tài)變量，采用實(shí)測狀態(tài)反饋，克服了常規(guī)加熱爐出口溫度串級控制方法中不能同時(shí)克服進(jìn)入流量副回路和爐膛溫度副回路

3、的干擾的缺點(diǎn)。針對負(fù)荷經(jīng)常變化和爐管結(jié)焦導(dǎo)致的非線性和時(shí)變特性，提出了在線進(jìn)行模型自適應(yīng)的方法，增強(qiáng)了焦化爐抗干擾和對各種工況的適應(yīng)能力。HYSYS仿真和某120萬噸/年焦化爐的應(yīng)用結(jié)果表明，控制效果明顯提高。 2．針對焦化爐爐管注汽量突增后引起爐出口溫度大的反向響應(yīng)并大幅超溫，進(jìn)行了汽量突增誘發(fā)大幅超溫過程的機(jī)理分析，提出了基于專家規(guī)則和多傳感器數(shù)據(jù)融合的方法，準(zhǔn)確地判斷出注汽量突增影響，并提出了基于模型的熱平衡補(bǔ)償和專家智能

4、相結(jié)合的異常工況專家控制方法，可以在注汽量突增時(shí)及時(shí)給出合適的超前補(bǔ)償?，F(xiàn)場運(yùn)行表明，所提方法抑制了焦化爐出口溫度的大幅超溫，為焦化裝置的安全和長周期運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。 3．焦化爐爐管結(jié)焦是影響裝置開工周期的主要原因之一，并導(dǎo)致燃料和動(dòng)力消耗增加，處理量下降。為了監(jiān)視焦化爐運(yùn)轉(zhuǎn)特性，提出了一種焦化爐輻射室內(nèi)爐管結(jié)焦厚度的在線估計(jì)方法。根據(jù)爐管管壁溫度測點(diǎn)的分布，對爐管進(jìn)行分段集結(jié)法建模。利用傳熱、反應(yīng)等模型和實(shí)測的過程變量，計(jì)算不

5、同爐管段的總傳熱阻力和焦炭層傳熱阻力，從而確定不同爐管段的結(jié)焦厚度。對歷史工業(yè)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果表明，所提方法可有效的估計(jì)結(jié)焦變化的趨勢。所提結(jié)焦計(jì)算方法可以為現(xiàn)場生產(chǎn)操作提供指導(dǎo)，提高裝置運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 4．針對多支路通用管式加熱爐出口溫度不均衡，提出了基于穩(wěn)態(tài)能量平衡的支路平衡控制方法，并進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。支路平衡控制采用長控制周期的穩(wěn)態(tài)控制和區(qū)域控制，以避免頻繁調(diào)整引起系統(tǒng)內(nèi)各回路之間的動(dòng)態(tài)耦合。對以燃料氣為主要燃料的

6、多種燃料混燒加熱爐，提出了一種燃料氣理想閥位區(qū)間控制，以節(jié)省高價(jià)格的燃料油，并保證燃料氣有一定的調(diào)節(jié)能力。上述方法與出口溫度自適應(yīng)狀態(tài)反饋預(yù)測控制相結(jié)合，形成了加熱爐出口溫度的一種綜合控制方法。在某500萬噸/年常壓爐上的長期應(yīng)用表明，所提方法控制效果良好。針對三種燃料混燒的分子篩裝置熱油爐，改進(jìn)了基于燃料流量熱平衡的出口溫度控制方法并成功應(yīng)用。 5．針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸普遍存在隨機(jī)時(shí)延等問題，在采用預(yù)測控制時(shí)，提出了