中控焦化行業自動化解決方案

分類：解決方案日期：2009-03-12 00:00:00

　　一、前言
　　中控自1993年起就開始致力于焦化行業生產過程的工藝、設備、控制與生產管理的工程及應用研發，憑借優質的產品、專業的工程實施隊伍以及完善的解決方案，中控已經幫助近百個焦化行業客戶成功實現了對焦化生產過程的控制，裝置實施水平也從起初的20萬噸/年提升到200萬噸/年。
　　焦爐集氣管壓力系統作為一種強耦合、強干擾、嚴重非線性的控制對象，一直是焦化生產的控制難點。通過多年的經驗積累與專項的技術攻關，中控已經開發了具有特色的焦爐集氣管壓力控制技術解決方案，既有效提高了集氣管壓力調節精度，又保證了系統的安全可靠運行。
　　二、工藝流程介紹
　　焦爐煤氣（貧煤氣或高爐煤氣）從焦爐底孔吹入燃燒室燃燒（焦爐煤氣下噴，高爐煤氣混合煤氣側噴），對相鄰炭化室進行加熱，并采用交換機進行分時段送氣切換；將含水量<10%的配合精煤送入炭化室，入爐煤在相鄰燃燒室高溫加熱下，經高溫干餾結焦形成焦炭；高溫干餾出來的約700℃荒煤氣經冷凝、冷卻及一系列凈化和化產品回收處理，得到凈化的焦爐煤氣（鋼鐵企業用）或城市煤氣，回收的化產品有硫銨、氨水、煤焦油及苯等。整個工藝流程分為配合煤、焦炭、荒煤氣、加熱系統、化產等。具體工藝流程如圖1所示：

　　三、控制方案
　　焦化生產的整體控制方案主要分為：
　　1. 順序控制系統
　　主要包括焦爐換向、備煤、（配煤）篩焦、干熄焦（濕熄焦）等順序控制系統，用以實現對設備的順序啟停、順序控制和聯鎖保護等功能。
　　2. 聯鎖系統
　　主要包括鼓風機和電捕塔（電捕焦油器）的運行聯鎖、焦爐三大車或四大車（部分焦爐有除塵車）聯鎖及鼓風機\油泵和電捕塔（電捕焦油器）的運行連鎖等。
　　＊三車聯鎖
　　通過在推焦車、攔焦車和熄焦車上設置的爐號識別裝置、數據采集裝置、無線數據傳輸裝置等，進行各車輛位置識別和工作狀態的自動采集，通過數據處理和數據雙向傳送，完成車輛間的信息傳遞和交換，實現推焦車、攔焦車、熄焦車聯鎖和操作管理功能。
　　＊鼓風機聯鎖
　　焦爐荒煤氣系統主要的控制設備為鼓風機，離心鼓風機的喘振控制通過煤氣小循環手動閥控制（一般不引入系統），煤氣總管吸力通過煤氣大循環或鼓風機調速控制實現；控制對象主要是∏形管后蝶閥，機前蝶閥，風機變頻器或液力偶合器。控制系統主要實現監控和風機系統的聯鎖和聯鎖記錄。

＊油泵聯鎖
油壓低時，自動啟動油泵聯鎖保護。
＊電捕箱聯鎖

3. 模擬量控制系統
主要包括集氣管壓力控制系統、焦爐加熱系統（包含分煙道壓力控制、主煤氣流量控制等）、氣液分離器液位控制等。
＊集氣管壓力控制
焦爐集氣管壓力控制是焦爐控制的關鍵之一。采用先進控制手段，對焦爐焦氣管壓力進行長期穩定控制，對于改善環境、提高煤氣回收量和質量以及焦爐輔助產品產量和質量，具有重要的意義。根據“多焦爐集氣管壓力先進控制”方案設計原則和技術指標，中控提出一種分層結構的基于專家系統技術的“混合智能解耦控制”方案，該方案的總體思路框架如圖所示：

◆ 基礎控制層
位于控制結構最底層的“基礎控制級”是整個控制方案能順利實施的關鍵。它主要包括：各分集氣管壓力獨立翻板調節系統、集氣管壓力調節智能解耦系統、鼓風機轉速調節系統、荒煤氣大循環流量調節系統、鼓風機后壓力調節系統等控制子系統。
◆ 協調控制層
位于整個控制系統的中間層的是協調控制級，它的目的是根據實際工況變化修正上述基礎控制級的回路設定值，完成系統的優化設定工作。
◆ 管理決策層
管理決策層位于整個控制方案架構的最上層。它實際上是一個專家系統，在整個控制方案中起到統帥和中樞的作用，地位極其重要。管理決策層負責對集氣管系統的實際運行工況進行實時辨識，經過推理，按當時的工況和當時系統所具備的調節能力對控制目標進行決策，進而決定目前的控制策略（是否調風機轉速、調多少并由此決定荒煤氣大循環調節的啟動和停止）。本專家控制系統由四大塊組成：信息處理單元、知識庫、推斷引擎和智能決策單元。
＊分煙道壓力控制
分煙道壓力控制的目的是保證煙道的吸力穩定，達到合理的空氣過剩系數，從而減少熱損失，提高熱效率。根據分煙道壓力變化自動調節煙道翻板的開度，穩定分煙道壓力。燃燒控制系統采用以加熱煤氣量作為前饋參數調節煙道吸力的方案，考慮到廢氣含氧量受諸多方面因素影響。
＊主煤氣流量控制
中控對加熱系統控制采用前饋控制結合焦爐爐溫自動管理算法修正的方案，即將影響焦爐加熱的主要因素如加熱煤氣特性、配合煤的特性和焦爐操作等納入流量控制模塊。加熱控制采用前-反饋相結合的方式，根據實測的火道溫度反饋調節加熱煤氣流量；根據煤氣流量的變化前饋調節分煙道吸力的大小。