Смуйкас Роман Александрович, аспирант кафедры автоматизации производственных процессов в металлургии
Красноярск
Roman A. Smuykas, Postgraduate at the Department of Production Process Automation in Metallurgy
Krasnoyarsk
Пискажова Татьяна Валериевна, доктор технических наук, профессор кафедры автоматизации производственных процессов в металлургии
Красноярск
Tatiana V. Piskazhova, Doctor of Engineering, Professor at the Department of Production Process Automation in Metallurgy
Krasnoyarsk
Тинькова Светлана Михайловна, кандидат технических наук, доцент кафедры общей металлургии
Красноярск
Svetlana M. Tinkova, Candidate of Engineering, Associate Professor at the General Metallurgy Department
Krasnoyarsk
Печь подогрева нефти является важным входным технологическим звеном на участке подготовки нефти и в качестве топлива может использовать попутный нефтяной газ. При этом газ разного состава требует разное количество воздуха для полного сгорания, также в зависимости от химического состава газа изменяется не только объем требуемого воздуха, но и теплота сгорания. На данный момент управление печью для получения заданной выходной температуры продукта основано на ПИД-регуляторе. При поддержании задаваемого давления в трубе топливного газа система выставляет количество подаваемого воздуха по заранее подобранным коэффициентам (по редким измерениям количества кислорода в отходящих газах). В процессе эксплуатации зачастую соотношение воздух — газ подстраивается вручную по цвету пламени, а система управления давлением воздуха не используется или используется неэффективно. Настройки коэффициентов ПИД производится крайне редко и эффективность сжигания более насыщенного попутного нефтяного газа значительно снижается, что приводит к выбросу несгоревших компонентов топливного газа в атмосферу и перегреву нагреваемого продукта.
Авторами статьи предложен алгоритм управления печью на основе динамических расчетов теплового и массового балансов. Основными задачами описываемого алгоритма являются: поддержание температуры нефти на выходе из аппарата и эффективное сжигание попутного нефтяного газа.
The oil heating furnace is a crucial component of the oil treatment unit and can utilize associated petroleum gas as fuel. However, gases of varying compositions require different amounts of air for complete combustion.
The required air volume and the heat of combustion can vary significantly depending on the chemical composition of the gas. Currently, the furnace control is carried out using a PID controller to maintain a target outlet temperature for the product. The fuel gas pressure in the supply line is kept constant, and the amount of air is set using pre-calculated coefficients, which are occsionally adjusted based on oxygen measurements in the flue gases. In practice, the air-to-gas ratio is often manually adjusted based on the flame color, while the automatic air pressure control sys-tem is either not utilized or operates inefficiently. PID coefficient settings is infrequently per-formed, leading to inefficient combustion, particularly when burning richer associated petroleum gas. This results in the release of unburned fuel components into the atmosphere and can cause overheating of the oil product.
In this study, the authors propose furnace control algorithm based on dynamic calculations of heat and mass balances. The primary goals of this algorithm are to maintain the desired outlet temperature of the oil and to ensure the efficient combustion of associated petroleum gas.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.