管式加热炉是石化企业炼油厂的主要生产设备,主要用于气体或液体原料的加热,在生产过程中燃料消耗占炼油成本的绝大部分。因此,提高管式加热炉的热效率,对加热炉进行节能降耗优化,是降低生产成本的重要手段。但目前对管式加热炉的烟气检测还是采用便携式烟气分析仪进行人工检测,通过这种方式取得的烟气数据必然存在一定的滞后性,难以实现稳定地保持加热炉运行在高燃烧效率状态的要求。针对石化企业管式加热炉在线监控及优化控制的需要,本课题采用可编程序控制器作为整个系统的主控单元,控制在线烟气分析仪对加热炉的烟气(氧气、一氧化碳和二氧化硫)进行在线采集及分析,然后通过ZigBee无线通信方式将烟气数据传送到中控室工控机进行组态监控。应用组态软件开发设计组态监控画面,并将监控画面进行Web发布,实现对管式加热炉燃烧状态的远距离监控。为了达到在线优化的目的,本课题提出了管式加热炉冗余调炉决策系统,包括基于规则库的控制策略和基于模型的控制策略。并通过加热炉炉况分析系统判断加热炉的运行状况,当加热炉处于平稳运行状态时应用基于模型的控制策略,当在加热炉处于非平稳运行状态时应用基于规则库的控制策略。基于规则库的调炉策略借鉴了专家系统的思想,以现场技术人员的知识和经验为基础建立规则库,决策系统应用采集到的数据对加热炉的运行状况进行推理,得出调炉建议。基于模型的调炉策略则是以管式加热炉的数学模型为基础。但由于管式加热炉的模型很难通过机理建模的方法进行建立,本文通过数值建模的方法,应用支持向量机的算法建立管式加热炉的模型。并利用现场采集的数据对模型进行验证,表明该模型短期预测精度较高。再应用广义预测控制算法(GPC)提高调炉决策系统的控制精度。由于加热炉数学模型的建立及广义预测算法都需要大量的计算,本文采用Matlab软件后台处理复杂的数学计算问题,将得出的调炉决策在组态界面进行显示,从而实现基于模型的控制策略。