焦?fàn)t自動測溫、自動火落判斷、自動加熱系統(tǒng)應(yīng)用

席鐵峰

摘 要：本文針對國際焦化公司焦?fàn)t加熱控制基本上以人工操作為主，改造成自動測溫焦?fàn)t自動測溫、自動火落判斷與加熱系統(tǒng)的意見。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t；自動測溫；自動火落判斷；自動加熱系統(tǒng)

0 引言

國際焦化公司焦?fàn)t加熱控制基本上以人工操作為主，實施的“焦?fàn)t自動測溫、自動火落判斷與加熱系統(tǒng)”技術(shù)改造，有利于推進焦化技術(shù)的進步，從而提高焦炭的質(zhì)量，穩(wěn)定爐溫，實現(xiàn)能耗的降低，最終有利于提高企業(yè)資源的有效利用，提升企業(yè)在市場中的競爭力。

1 焦?fàn)t煤氣加熱控制的弊端分析

采用焦?fàn)t煤氣加熱，整個流程中，操作人員需要每隔四個小時就用便攜式紅外測溫儀表測量第7以及第21火道的鼻梁磚溫度，接著還要按照火爐的溫度進行不斷的調(diào)整煤氣的流量以及分煙道的吸力，這些操作大多是通過人工操作來實現(xiàn)的。相關(guān)的優(yōu)化焦?fàn)t系統(tǒng)一般沒有使用或者屬于半停用狀態(tài)，主要原因有以下幾個方面：①影響焦?fàn)t加熱的因素有很多，其受到工藝參數(shù)、操作程度和系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面的因素影響，有一些控制系統(tǒng)沒有對焦?fàn)t的工藝參數(shù)進行合理設(shè)置，致使操作過程中難以操作，相關(guān)的測量參數(shù)也比較多，難以保證系統(tǒng)的正常運行。②存在著一些企業(yè)并沒有結(jié)合企業(yè)的實際生產(chǎn)需要和焦?fàn)t的生產(chǎn)特點來開發(fā)系統(tǒng)，直接引進國外的先進系統(tǒng)，又缺少相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員，一旦存在著控制系統(tǒng)無法滿足煤質(zhì)、結(jié)焦時間等變化，將會嚴(yán)重的影響煉焦的正常生產(chǎn)。③也存在著部分系統(tǒng)建立過多的數(shù)學(xué)模型，不過其預(yù)測的結(jié)果和企業(yè)的實際生產(chǎn)情況有很大的差別，脫離了生產(chǎn)實際，從而導(dǎo)致其產(chǎn)生的控制效果大大降低。④在儀器儀表檢測特點和工藝等方面缺乏充分的考慮，從而導(dǎo)致系統(tǒng)檢測的偏差及不穩(wěn)定性。

2 焦?fàn)t自動測溫、火落判斷以及加熱的意義

一個良好的焦?fàn)t自動控制系統(tǒng)有利于提高焦炭的質(zhì)量，有利于企業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)，在降低能耗的同時還可以延長爐體的使用壽命，并且在保護社會環(huán)境方面也有著重要的作用，所以，焦?fàn)t自動加熱、自動測溫和自動火落判斷在推進焦化技術(shù)進步，實現(xiàn)資源高效利用，建設(shè)國內(nèi)第一流的焦化企業(yè)都是非常有必要的。

3 焦?fàn)t自動測溫、自動火落判斷、自動加熱的方案

3.1 控制系統(tǒng)條件。要實現(xiàn)焦?fàn)t優(yōu)化加熱控制，大約需要增加120個熱電偶信號和80個標(biāo)準(zhǔn)的4-20mADC的信號，2個交換機開關(guān)信號，目前本廠使用的DCS控制柜內(nèi)部沒有多余的模塊，需要增加一個DCS控制柜，這樣就基本上滿足了相關(guān)的硬件要求，通過這種新的控制柜來和原有的DCS控制柜系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)通訊。

3.1.1 粗煤氣溫度測量條件。不同的國家在粗煤氣溫度測量上基本相同，通?？梢苑譃閮纱箢悾谝皇窃跇蚬艿胤讲迦霟犭娕?，但安裝在橋管位置環(huán)境條件比較好。第二種是在上升管的地方插入熱電偶。但本廠的橋管位置沒有相應(yīng)的安裝孔，而且橋管為鑄鐵件，在高溫下開孔、鞏絲都非常困難，只能在上升管根部開安裝孔。

3.1.2 自動化控制系統(tǒng)相對完善。所在企業(yè)的焦?fàn)t煤氣流量和分煙道吸力基本上實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動化控制，這為后期工作的開展奠定了堅實的基礎(chǔ)，需要不斷的加強對自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化和完善，從而更好的為企業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

3.1.3 完整的工藝數(shù)據(jù)。生產(chǎn)大賬表對焦?fàn)t過程中的整個三班數(shù)據(jù)進行了完整的記錄，在建立統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型方面提供了有效的數(shù)據(jù)，這些基本數(shù)據(jù)主要有火道溫度、不同時間的煤氣流量、廢氣含氧、分煙道吸力和廢氣溫度等。

3.2 火道溫度的全自動在線連續(xù)測量系統(tǒng)實施方案。全自動在線連續(xù)測量系統(tǒng)有光纖、光學(xué)鏡頭、光電轉(zhuǎn)換（儀表）等三個部分。

3.3 粗煤氣溫度測量。粗煤氣為高溫可燃氣體，通常溫度在500℃-700℃左右，不過在異常情況下，也會超過1300℃，可選擇K型熱電偶。

3.4 控制方案的實施。采用前-反饋相結(jié)合的方式。

按照火落時間、焦餅中心溫度、煤質(zhì)和配煤情況明確合適的火道溫度；按照火道溫度——對加熱煤氣流量進行自動調(diào)整；按照加熱煤氣流量——對分煙道吸力進行自動調(diào)整。

3.5 建立火道溫度模型。通過對三班測溫數(shù)據(jù)和全自動測溫做相應(yīng)的對比、統(tǒng)計分析和檢驗，排除人為的誤差，建立相應(yīng)的測溫代表火道溫度和全爐平均溫度的關(guān)系模型。

3.6 建立分煙道吸力模型。對煤氣流量、煙氣殘氧量、分煙道吸力、空氣參數(shù)等數(shù)據(jù)進行一個月的采集，做相關(guān)的對比分析和檢驗，找出影響吸力的主要參數(shù)，建立分煙道吸力模型。

3.7 火落時間（煉焦指數(shù)）指導(dǎo)修正（或自動修正）標(biāo)準(zhǔn)火道溫度。根據(jù)對焦炭質(zhì)量的分析，確定在一定配煤條件下最佳的火落時間，并以此為控制標(biāo)準(zhǔn)。若實際的全爐平均火落時間高于最佳的火落時間，則提高標(biāo)準(zhǔn)溫度；若實際的全爐平均火落時間低于最佳的火落時間，則降低標(biāo)準(zhǔn)溫度。

3.8 高溫/低溫炭化室、問題炭化室和邊爐的監(jiān)控。通過將粗煤氣的溫度變化情況錄入到數(shù)據(jù)庫中，這樣有利于相關(guān)的操作人員實時的查詢歷史數(shù)據(jù)，從而分析異常爐號的時候就更為方便，按照不同炭化室所對應(yīng)的煉焦指數(shù)和工藝參數(shù)來建立煉焦指數(shù)和異常爐號，從而實現(xiàn)異常爐號的自動預(yù)測。

4 實施后預(yù)期達到的最終目標(biāo)

4.1 實現(xiàn)焦?fàn)t立火道溫度的直接測量。減少三班測溫次數(shù)，降低工人勞動強度。

4.2 實現(xiàn)焦?fàn)t加熱過程的全自動控制。通過數(shù)學(xué)模型的計算，計算機控制系統(tǒng)可直接調(diào)整加熱煤氣流量和分煙道吸力，溫度的波動可大幅度減小。

4.3 自動生成火落時間（煉焦指數(shù)）模型。通過安裝在上升管根部的熱電偶實時檢測粗煤氣溫度的變化，準(zhǔn)確判斷火落時間，并自動生成煉焦指數(shù)，并建立煉焦指數(shù)/火落時間與焦炭成熟度之間的關(guān)系模型。

4.4 建立標(biāo)準(zhǔn)火道溫度模型、適度降低標(biāo)準(zhǔn)溫度。根據(jù)生產(chǎn)工藝狀況的調(diào)整或變化，指導(dǎo)或自動調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)溫度；根據(jù)配煤水分的變化及時調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)溫度；根據(jù)焦餅成熟度（煉焦指數(shù)）修正標(biāo)準(zhǔn)溫度。

4.5 節(jié)約煤氣2%-4%，焦?fàn)t的噸焦能耗達到國內(nèi)一流水平。

4.6 實時監(jiān)測全爐各炭化室的工作狀態(tài)

在對煉焦指數(shù)檢測的同時，了解各個炭化室的加強情況，對相關(guān)的溫度進行判斷并且聲稱操作指導(dǎo)界面，從而有利于相關(guān)的工藝人員來調(diào)整爐號的供熱量。

5 結(jié)束語

通過對焦?fàn)t自動測溫、自動火落判斷、自動加熱改造，有利于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在降低企業(yè)能耗和環(huán)境保護等方面發(fā)揮著積極作用，有利于減少有毒氣體的排放，提升企業(yè)在市場中的競爭力。