中控 焦化行業(yè)自動(dòng)化解決方案

　　一、前言
　　中控自1993年起就開始致力于焦化行業(yè)生產(chǎn)過程的工藝、設(shè)備、控制與生產(chǎn)管理的工程及應(yīng)用研發(fā)，憑借優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、專業(yè)的工程實(shí)施隊(duì)伍以及完善的解決方案，中控已經(jīng)幫助近百個(gè)焦化行業(yè)客戶成功實(shí)現(xiàn)了對焦化生產(chǎn)過程的控制，裝置實(shí)施水平也從起初的20萬噸/年提升到200萬噸/年。
　　焦?fàn)t集氣管壓力系統(tǒng)作為一種強(qiáng)耦合、強(qiáng)干擾、嚴(yán)重非線性的控制對象，一直是焦化生產(chǎn)的控制難點(diǎn)。通過多年的經(jīng)驗(yàn)積累與專項(xiàng)的技術(shù)攻關(guān)，中控已經(jīng)開發(fā)了具有特色的焦?fàn)t集氣管壓力控制技術(shù)解決方案，既有效提高了集氣管壓力調(diào)節(jié)精度，又保證了系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
　　二、工藝流程介紹
　　焦?fàn)t煤氣（貧煤氣或高爐煤氣）從焦?fàn)t底孔吹入燃燒室燃燒（焦?fàn)t煤氣下噴，高爐煤氣混合煤氣側(cè)噴），對相鄰炭化室進(jìn)行加熱，并采用交換機(jī)進(jìn)行分時(shí)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(jīng)高溫干餾結(jié)焦形成焦炭；高溫干餾出來的約700℃荒煤氣經(jīng)冷凝、冷卻及一系列凈化和化產(chǎn)品回收處理，得到凈化的焦?fàn)t煤氣（鋼鐵企業(yè)用）或城市煤氣，回收的化產(chǎn)品有硫銨、氨水、煤焦油及苯等。整個(gè)工藝流程分為配合煤、焦炭、荒煤氣、加熱系統(tǒng)、化產(chǎn)等。具體工藝流程如圖1所示：

　　三、控制方案
　　焦化生產(chǎn)的整體控制方案主要分為：
　　1. 順序控制系統(tǒng)
　　主要包括焦?fàn)t換向、備煤、（配煤）篩焦、干熄焦（濕熄焦）等順序控制系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的順序啟停、順序控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。
　　2. 聯(lián)鎖系統(tǒng)
　　主要包括鼓風(fēng)機(jī)和電捕塔（電捕焦油器）的運(yùn)行聯(lián)鎖、焦?fàn)t三大車或四大車（部分焦?fàn)t有除塵車）聯(lián)鎖及鼓風(fēng)機(jī)\油泵和電捕塔（電捕焦油器）的運(yùn)行連鎖等。
　　＊三車聯(lián)鎖
　　通過在推焦車、攔焦車和熄焦車上設(shè)置的爐號識別裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、無線數(shù)據(jù)傳輸裝置等，進(jìn)行各車輛位置識別和工作狀態(tài)的自動(dòng)采集，通過數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)雙向傳送，完成車輛間的信息傳遞和交換，實(shí)現(xiàn)推焦車、攔焦車、熄焦車聯(lián)鎖和操作管理功能。
　　＊鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖
　　焦?fàn)t荒煤氣系統(tǒng)主要的控制設(shè)備為鼓風(fēng)機(jī)，離心鼓風(fēng)機(jī)的喘振控制通過煤氣小循環(huán)手動(dòng)閥控制（一般不引入系統(tǒng)），煤氣總管吸力通過煤氣大循環(huán)或鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速控制實(shí)現(xiàn)；控制對象主要是∏形管后蝶閥，機(jī)前蝶閥，風(fēng)機(jī)變頻器或液力偶合器。控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)鎖和聯(lián)鎖記錄。

＊油泵聯(lián)鎖
油壓低時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)油泵聯(lián)鎖保護(hù)。
＊電捕箱聯(lián)鎖

3. 模擬量控制系統(tǒng)
主要包括集氣管壓力控制系統(tǒng)、焦?fàn)t加熱系統(tǒng)（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?fàn)t集氣管壓力控制是焦?fàn)t控制的關(guān)鍵之一。采用先進(jìn)控制手段，對焦?fàn)t焦氣管壓力進(jìn)行長期穩(wěn)定控制，對于改善環(huán)境、提高煤氣回收量和質(zhì)量以及焦?fàn)t輔助產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，具有重要的意義。根據(jù)“多焦?fàn)t集氣管壓力先進(jìn)控制”方案設(shè)計(jì)原則和技術(shù)指標(biāo)，中控提出一種分層結(jié)構(gòu)的基于專家系統(tǒng)技術(shù)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(chǔ)控制層
位于控制結(jié)構(gòu)最底層的“基礎(chǔ)控制級”是整個(gè)控制方案能順利實(shí)施的關(guān)鍵。它主要包括：各分集氣管壓力獨(dú)立翻板調(diào)節(jié)系統(tǒng)、集氣管壓力調(diào)節(jié)智能解耦系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)、荒煤氣大循環(huán)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)后壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等控制子系統(tǒng)。
◆ 協(xié)調(diào)控制層
位于整個(gè)控制系統(tǒng)的中間層的是協(xié)調(diào)控制級，它的目的是根據(jù)實(shí)際工況變化修正上述基礎(chǔ)控制級的回路設(shè)定值，完成系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)定工作。
◆ 管理決策層
管理決策層位于整個(gè)控制方案架構(gòu)的最上層。它實(shí)際上是一個(gè)專家系統(tǒng)，在整個(gè)控制方案中起到統(tǒng)帥和中樞的作用，地位極其重要。管理決策層負(fù)責(zé)對集氣管系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識，經(jīng)過推理，按當(dāng)時(shí)的工況和當(dāng)時(shí)系統(tǒng)所具備的調(diào)節(jié)能力對控制目標(biāo)進(jìn)行決策，進(jìn)而決定目前的控制策略（是否調(diào)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、調(diào)多少并由此決定荒煤氣大循環(huán)調(diào)節(jié)的啟動(dòng)和停止）。本專家控制系統(tǒng)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(wěn)定，達(dá)到合理的空氣過剩系數(shù)，從而減少熱損失，提高熱效率。根據(jù)分煙道壓力變化自動(dòng)調(diào)節(jié)煙道翻板的開度，穩(wěn)定分煙道壓力。燃燒控制系統(tǒng)采用以加熱煤氣量作為前饋參數(shù)調(diào)節(jié)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(tǒng)控制采用前饋控制結(jié)合焦?fàn)t爐溫自動(dòng)管理算法修正的方案，即將影響焦?fàn)t加熱的主要因素如加熱煤氣特性、配合煤的特性和焦?fàn)t操作等納入流量控制模塊。加熱控制采用前-反饋相結(jié)合的方式，根據(jù)實(shí)測的火道溫度反饋調(diào)節(jié)加熱煤氣流量；根據(jù)煤氣流量的變化前饋調(diào)節(jié)分煙道吸力的大小。

由于火道溫度的多模式模糊控制單元中包含了影響焦?fàn)t加熱穩(wěn)定的主要參數(shù)，以此為基礎(chǔ)的控制模式能正確反映焦?fàn)t加熱需求，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，而且該模式還能夠?qū)範(fàn)t操作的狀態(tài)做出積極反應(yīng)，使調(diào)火和操作管理相結(jié)合。
部分控制流程圖如圖所示：