[發明專利]一種天然氣凈化過程中燃燒爐的控制方法及控制裝置

在審

• 申請號: 202011181877.7
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN114427684A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 馬利敏;商劍峰;邱敏;劉元直;周政;陳平文;王婉萍;林宏卿
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司中原油田分公司天然氣處理廠;中國石油大學（北京）
• 主分類號: F23G7/06
• 分類號: F23G7/06;F23G5/46;F23G5/50;F22B1/22
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 王凱迪

本發明涉及一種天然氣凈化過程中燃燒爐的控制方法及控制裝置，包括如下步驟：采集當前進入硫磺回收單元的酸性氣參數，通過智能算法尋優得到所述酸性氣參數條件下能效條件最優時所對應的關鍵操作參數；按照所述關鍵操作參數控制對應的天然氣凈化裝置；智能算法可以采用遺傳算法進行迭代尋優；能效條件可以通過歷史數據對神經網絡模型訓練后預測得到。本發明方法能夠科學有價值的評價天然氣凈化中尾氣處理單元的運行水平，提高燃燒爐的能效水平，降低生產成本。

技術領域

本發明涉及一種天然氣凈化過程中燃燒爐的控制方法及控制裝置，屬于天然氣凈化技術領域。

背景技術

天然氣凈化過程是天然氣開發利用過程的重要組成部分，同時也是其中高能耗、高物耗環節。尤其對于高含硫天然氣的凈化，其尾氣處理單元包含的尾氣焚燒爐與加氫進料燃燒爐消耗的燃料氣能耗約占到凈化過程總能耗的60％左右，是節能降耗的重要環節。而與此同時，尾氣焚燒爐后的余熱鍋爐還可以回收大量的中壓蒸氣，中壓蒸汽還可以反過來被天然氣凈化過程的其他環節利用，從而減少了凈化廠公用工程(用于提供凈化過程必要的能源和載能工質)的能耗。生產過程節能措施主要依據調度人員對酸氣負荷量、操作規范以及經驗來調節控制部分運行參數，無法精準控制并實現能源利用最大化，為了防止能量供給不足造成尾氣不達標，傾向于采取過量供給的方式進行生產，存在能源浪費問題。造成這種情況的主要原因是缺乏科學有效的尾氣焚燒爐評價體系來為現場運行評價和運行優化進行指導。但是，目前關于燃燒爐還缺乏有效的評價標準，已有工業鍋爐、工業燃燒爐和加熱爐的評價方法都是從熱平衡的角度來評價爐子的熱效率，不適宜上述與天然氣凈化工藝流程緊密結合的燃燒爐的運行性能評價與優化。

科學評價天然氣凈化工藝燃燒爐運行性能的難點與特殊性在于加氫進料燃燒爐和尾氣焚燒爐其燃料氣消耗量既受上游脫硫脫酸單元酸性氣流量及組成影響，也受到上游硫磺回收裝置操作參數的影響，與此同時其本身操作參數對燃料氣消耗的影響也不容忽視，操作參數的改變還會影響熱量回收產生中壓蒸汽的量。

酸性氣參數受上流工藝環節影響不斷變化，與燃燒爐燃料氣消耗和中壓蒸汽產生量之間互相耦合關系復雜，同時能效評價缺乏科學的評價指標，難以對天然氣凈化工藝中燃燒爐的運行情況進行評價，無法判斷當前運行是否節能高效，更難以進一步優化燃燒爐運行，實現更近一步的節能運行。

發明內容

本發明的目的是提供一種天然氣凈化過程中燃燒爐的控制方法及控制裝置，用以解決天然氣凈化工藝中燃燒爐能耗難以評價和優化的問題。

為實現上述目的，本發明的方案包括：

本發明的一種天然氣凈化過程中燃燒爐的控制方法，包括如下步驟：

1)采集當前進入硫磺回收單元的酸性氣參數，通過智能算法B尋優得到所述酸性氣參數條件下能效條件最優時所對應的關鍵操作參數；

所述能效條件包括，尾氣處理單元燃料氣消耗量與進入硫磺回收單元酸性氣處理量的比值，尾氣處理單元產生蒸汽量與進入硫磺回收單元酸性氣處理量的比值，尾氣處理單元綜合能耗與進入硫磺回收單元酸性氣處理量的比值中的一個或多個；

2)按照所述關鍵操作參數控制對應的天然氣凈化裝置；

所述步驟1)中智能算法B尋優的過程包括：首先初始化種群，所述種群包括所述關鍵操作參數；然后計算種群適應度，所述適應度為能效條件，能效條件通過預測模型A計算；最后改變種群并多次迭代最終選取能效條件最優的種群所對應的關鍵操作參數作為尋優結果；

所述預測模型A為機器學習模型，是由所述酸性氣參數、關鍵操作參數以及對應能效條件的歷史數據訓練得到。