Сибирский федеральный университет

Номер

Журнал СФУ. Техника и технологии. 2025 18 (7)

Авторы

Кушнаренко, А. В.

Контактная информация

Кушнаренко, А. В.: Омский государственный университет путей сообщения Российская Федерация, Омск

Ключевые слова

трубчатая печь; нефтепереработка; динамическая режимная карта; тяга печи; перевал; под; давление газа перед горелкой; оптимизация горения; tubular furnace; oil refining; dynamic regime mapping; furnace draft; convection section; radiant section; burner gas pressure; combustion optimization

Аннотация

Трубчатые печи играют критически важную роль в процессах первичной переработки нефти, обеспечивая нагрев сырья до необходимых температур для дальнейшего фракционирования. Эффективность их работы напрямую связана с равномерностью нагрева, минимальным расходом топлива и безопасностью эксплуатации. Традиционное управление печами опирается на статические режимные карты, которые, несмотря на свою простоту, не учитывают динамические изменения в процессе, включая колебания качества сырья, изменения нагрузки, состояния оборудования, а также изменения параметров тяги в области перевала и пода и давления газа перед горелкой. Неоптимальное управление тягой и давлением газа может приводить к неравномерному нагреву, локальным перегревам, повышенному расходу топлива и риску аварийных ситуаций. В данной статье исследуется возможность применения динамических режимных карт для оптимизации управления тягой в трубчатых печах установок первичной переработки нефти. Акцент сделан на управлении тягой как на перевале, так и в поде печи, поскольку эти зоны являются критически важными для равномерного распределения тепловой энергии. Динамические режимные карты, в отличие от статических, позволяют в режиме реального времени корректировать параметры тяги и давления газа, учитывая текущие условия работы, включая изменения расхода топлива, воздуха, температуры дымовых газов, перепады давления в печи и давления газа перед горелкой. Целью данного исследования является разработка концепции динамической режимной карты, которая обеспечит оптимизированное управление тягой и давлением газа, снизит неравномерность нагрева, уменьшит расход топлива и минимизирует риск перегрева труб. В рамках исследования проведен анализ существующих методов управления печами с особым вниманием к управлению тягой и давлением газа. Изучены факторы, влияющие на тягу на перевале и в поде и на давление газа перед горелкой, и обоснована необходимость динамической коррекции этих параметров. Разработана концепция динамической режимной карты, основанная на использовании ключевых параметров, характеризующих состояние печи и эффективность ее работы. Предложен алгоритм динамической корректировки параметров тяги и давления газа, который адаптирует работу печи к изменениям внешних условий и обеспечивает оптимальный режим горения. Проведена оценка потенциальной эффективности предложенного подхода, показавшая, что внедрение динамических режимных карт позволит значительно улучшить управление тягой и давлением газа, снизить расход топлива и повысить безопасность эксплуатации печей. Результаты исследования указывают на значительный потенциал использования динамических режимных карт для оптимизации управления тягой и давлением газа в трубчатых печах на НПЗ. Предложенный подход позволяет обеспечить более равномерный нагрев, снизить расход топлива, минимизировать риск перегрева змеевиков и повысить общую эффективность работы печи. Перспективы дальнейших исследований связаны с более детальной проработкой моделей динамического управления тягой и давлением газа, с учетом особенностей различных типов печей и условий их эксплуатации, а также с проведением экспериментальной проверки разработанных решений на реальных промышленных объектах

Страницы

894–905

EDN

MERTIQ

Статья в архиве электронных ресурсов СФУ

https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/157866

Эта работа лицензируется по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0).