Oil heating furnace control based on calculation of the heat balance
- Authors: Smuykas R.A.1, Piskazhova T.V.1, Tinkova S.M.1
-
Affiliations:
- Institute of Non-Ferrous Metals, Siberian Federal University
- Issue: No 2 (2025)
- Pages: 138-150
- Section: INFORMATION TECHNOLOGIES, AUTOMATION AND MANAGEMENT IN THE OIL AND GAS INDUSTRY
- URL: https://journal-vniispk.ru/0445-0108/article/view/336617
- DOI: https://doi.org/10.31660/0445-0108-2025-2-138-150
- ID: 336617
Cite item
Abstract
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.
About the authors
R. A. Smuykas
Institute of Non-Ferrous Metals, Siberian Federal University
Email: roman.smukas@mail.ru
T. V. Piskazhova
Institute of Non-Ferrous Metals, Siberian Federal University
Email: roman.smukas@mail.ru
S. M. Tinkova
Institute of Non-Ferrous Metals, Siberian Federal University
Author for correspondence.
Email: roman.smukas@mail.ru
References
- Сбор и подготовка нефти и газа. Технология и оборудование / А. Р. Хафизов, Н. В. Пестрецов, В. В.Чеботарев; под ред. А. Р. Хафизова, Н. В. Пестрецова, В. В. Шайдакова. – Уфа : Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2002. – 475 с. – Текст : непосредственный.
- Геология нефти и газа : учебник для вузов / Э. А. Бакиров, В. И. Ермолкин, В. И. Ларин; под ред. Э. А. Бакирова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Недра,1990. – 240 с. – Текст : непосредственный.
- Скобло, А. И. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, / А. И. Скобло, И. А. Трегубова, Ю. К. Молоканов. – Москва : Химия, 2010. – 584 с. – Текст : непосредственный.
- Арнольд, Кен Е. Справочник по оборудованию для комплексной подготовки нефти (= Surface production operations design of oil handling systems and facilities) / К. Арнольд, М. Стюарт ; пер. с англ. Фалалеев Б. Л. ; под ред. Палия А. О. – 3-е изд. – Москва : Премиум Инжиниринг, 2011. – 752 с. – Текст : непосредственный.
- Тинькова, С. М. Теплофизика и металлургическая теплотехника : учебное пособие / С. М. Тинькова ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов и материаловедения. – Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2017. – 167 с. – Текст : непосредственный.
- Прошкин, А. В. Теплотехника металлургического производства : учебное пособие / А. В. Прошкин, С. М. Тинькова ; Федеральное агентство по образованию, Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов и золота. – Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2007. – 144 с. – Текст : непосредственный.
- Доу Чжэньхай. Самоадаптирующийся алгоритм нечеткого управления печью для нагрева сырой нефти с изменяемыми правилами наклона / Доу Чжэньхай. – Текст : непосредственный // Материалы Международного конгресса по образовательным информационным технологиям, 2010. – С. 122–124.
- Разработка виртуального тренажера — имитатора возникновения аварийной ситуации — снижения расхода нагреваемого продукта в трубчатой нагревательной печи / А. М. Хафизов, Н. А. Кошелев, Д. А. Гумеров. – Текст : непосредственный // Фундаментальные исследования. – 2016, № 10-3. – С. 576–580.
Supplementary files
