Совершенствование систем автоматического управления и противоаварийной защиты трубчатых печей на основе мониторинга параметров процесса коксообразования

Трубчатые нагревательные печи являются важным элементом современного нефтегазового производства, они служат для высокотемпературного нагрева и реакционных превращений жидких и газообразных нефтепродуктов. В то же время трубчатые нагревательные печи являются одним из наиболее опасных производственных объектов. Распространенным методом обеспечения пожарной и промышленной безопасности трубчатых нагревательных печей является применение систем аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) и противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ). Причинами аварий и их последствий в трубчатых нагревательных печах являются:
— разгерметизация трубчатого змеевика – предшественник пожара в трубчатой печи;
— погасание горелок, которое вызывает взрыв в трубчатой печи;
—разгерметизации оборудования вне печи приводит к взрыву снаружи трубчатой печи.
Рассмотрена одна из аварийных ситуаций на установках с трубчатыми печами – пожар, вызванный прогаром змеевика трубчатой печи. Данная ситуация является наиболее часто возникающей на технологических установках с трубчатыми печами. Она потенциально улучшаема с точки зрения совершенствования систем автоматического управления и ПАЗ. Прогар змеевика очень часто связан с его закоксовыванием. В настоящее время в контурах ПАЗ не реализуется функция остановки печи из-за закоксовывания змеевика, происходит только срабатывание АПС.
Предлагается совершенствование систем автоматического управления ПАЗ и АПС трубчатых печей путем мониторинга параметра коксообразования – скорости коксообразования. Скорость коксообразования вычисляется с помощью виртуальных анализаторов качества с использованием следующих параметров процесса коксообразования: температура, расход, давление, плотность продукта и другие параметры. Полученное значение скорости коксообразования будет являться усредненной величиной ввиду того, что она непостоянна по длине змеевика.