【正文】 為主前饋為輔的二種策略。前者主要代表是美國和德國的部分公司 ,后者以日本為 主要代表。這種控制系統(tǒng)的主要特點是結合前饋 ,反饋控制方法的優(yōu)點 ,以結焦時間 ,入爐煤參數(shù)等由供熱量模型計算目標需熱量(前饋 )，然后用實測的炭化室爐墻溫度或焦炭結焦終了時的溫度 (有些廠家也采用結焦過程中的粗煤氣溫度 )并由此計算的全爐平均溫度校正供熱量，再根據(jù)目前特征參數(shù)確定焦爐加熱用煤氣量。 前反饋相結合的控制方案克服了單純前饋控制和單純反饋控制的缺點和不足，吸收了兩種控制方案的優(yōu)點，是一種比較理想的控制方案，目前在國內外應用廣泛。 通過粗煤氣溫度判斷焦炭成熟度 通過粗煤氣溫度判斷焦炭成熟度 ，這種方 法 目前在日本、北歐 應用比較普遍，我國寶鋼 焦化廠也 采用此方法。主要有以下幾種 形式 ： ⑴ 粗煤氣溫度直接測定法：用粗煤氣溫度隨結焦時間變化規(guī)律判斷結焦終了時間，粗煤氣溫度隨結焦時間變化見圖 ，從圖中可以看出，粗煤氣溫度隨結焦時間開始平穩(wěn) 而緩慢地上升，大約十幾小時后上升至最高點，這一點稱火落點 (亦有稱拐點 )，然后又快速下降至推焦結束。最高點溫度為 Tm，從開始裝煤 (a點 )到火落點的時間（ c點）稱為火落時間 (又可稱氣體析完時間 )，從火落點到出焦點（ b點）的時間，稱燜焦時間(或稱置時間 )，則 周轉時間 =火落時間 +燜焦時間，即： τ c=τ m+τ me ⑴ 通常認為到火落點時，焦炭基本上成熟，粗煤氣也已析完，粗煤氣的顏色由黃色轉變?yōu)榈m色到無色，然后過一段置時間后即可推焦。 ⑵ 結焦終了時間模型法 在日本鋼鐵公司，通常用觀察結焦末期“氣體析完”現(xiàn)象來評價結焦終了時間，其圖 粗煤氣溫度隨結焦時間的變化 7 操作控制系統(tǒng)是根據(jù)下列概念建立的： 總的結焦時間＝“氣體析完”時間＋燜焦處理時間 “氣體析完”時間τ m按式⑵由溫度 Tm 確定： τ m＝Ａ＊ Tm＋Ｃ ⑵ 式中Ａ和Ｃ為焦爐的特性值 該系統(tǒng)的控制思 想為： 由式⑵預測正在煉焦過程中的每一孔炭化室中的每個“氣體析完”時間； ② 根據(jù)火道溫度的前饋模型計算目標火道溫度的修正值，以減少目標值與“氣體析完”時間的偏差； ③ 根據(jù)計算出的修正值修正原來的火道溫度，重新確定目標火道溫度。 ⑶ 日本住友公司相關模型法 采用在上升管中測得的粗煤氣最高溫度降低值與火道溫度的相關條件來確定結焦終了時間，其相關式為： Tpc= a0 + a1/Tf ⑶ 其中： Tpc—— 粗煤氣最高溫度 Tm 與在結焦終了時粗煤氣溫度 Tb之差 Tf —— 火道平均溫度 （從粗煤氣達到最高溫度時到結焦終了時間的火道溫度平均值） a0、 a1—— 常數(shù) 使用上述方程式，可以從一個給定的目標結焦終了時間計算出每孔炭化室的目標火道溫度，用于指導煉焦生產。 ⑷ 比利時 CRM系統(tǒng) 比利時 CRM 焦化廠為控制焦炭的成熟度，在爐組若干個上升管的根部和頂部按裝 2支熱電偶，用以測量粗煤氣溫度。這樣，兩個熱電偶測得的溫度顯示出一個特征傾向，該傾向與炭化進程的發(fā)展狀態(tài)有關。其實驗結果可以得出，相應的炭化終了時間位于溫度差的陡直上升段。用焦炭強度指標 I10 來判斷焦炭的成熟度，經(jīng)過不同的溫度水平上的實驗， 就可以校核達到結焦終點后焦炭是否推出。如果沒有正點推焦，就調節(jié)焦爐加熱水平的設定值。 ⑸ 日本新日鐵公司粗煤氣濃度法 日本新日鐵公司改變了過去的方法，在上升管的某側設置光源，使光線橫穿上升管，連續(xù)測量表示粗煤氣濃度的透光度，來判斷結焦終了時間。這種方法通過粗煤氣透光度曲線建立結焦終了時間判斷模型。這樣既解決了操作上的問題，又可以使實際結焦終了時間與標準結焦終了時間的偏差最小。 8 ⑹ 芬蘭羅德羅基公司、安徽工業(yè)大學化工自動化研 發(fā)中心的 結焦指數(shù)法 該公司為預測結焦終了時間，在橋管上安裝熱電偶來測量粗煤氣溫度。通過 測量溫度變化的轉折點 Tm，開始計算結焦指數(shù)，在其控制模型中，結焦指數(shù)是用結焦時間與達到最高溫度的時間的比值來表示的： CI =τ c/τ m (4) 結焦指數(shù)控制模型根據(jù)結焦指數(shù)來調節(jié)預測能量需求。依據(jù)煉焦最終溫度來設定結焦指數(shù)之值，而結焦最終溫度是根據(jù)經(jīng)驗確定的。這類控制系統(tǒng)具有控制點少，控制方便、直接等優(yōu)點，但事先確定一個初始供熱量 或加熱煤氣流量的經(jīng)驗值，實施時不斷調整。另外，有較大的滯后現(xiàn)象，也容易產生超調現(xiàn)象。 ⑺ 寶鋼火落管理系統(tǒng) 我國的寶鋼引進了日本的火落管理技術，依據(jù)粗煤 氣的溫度和顏色的變化判定火落時刻，用火落時間作為加熱的主要控制指標，并由人工調節(jié)每個燃燒室的煤氣閥開度。通過確定周轉時間來確定相應的目標火落時間，從而控制使每個炭化室的實際火落時間符合目標火落時間的要求。此外，利用火落管理還可以較早地發(fā)現(xiàn)干餾過程中的異常現(xiàn)象。 ⑻ 安西代薩焦化廠氣相色譜法 通過分析粗煤氣的成分來判定結焦終了時間等 ，日本的有些企業(yè)也采用這種方法，氣相色譜儀器價格貴， 對工作環(huán)境要求高，維修維護量大 。 總之，利用粗煤氣溫度的變化、顏色的變化、成分的變化等方法來判斷焦炭成熟情況，已經(jīng)在國外廣泛使用 ，技術比較成熟，國內部分焦化企業(yè)近些年也在做一些探索性、試驗性的工作。 我國的焦爐 優(yōu)化 加熱 控制 系統(tǒng)進展和存在的問題 我國的焦爐 優(yōu)化 加熱 控制 系統(tǒng)最早開始于 80 年代初期， 1981 年 7月，上海焦化廠和中國科學院新疆物理所開始進行焦爐加熱微機控制系統(tǒng)的研究，兩年以后首次在上焦四號爐實現(xiàn)了微機控制。 在近二十年里， 寶鋼 焦化 、 山西陽光焦化、酒鋼焦化等 先后引進或自己開發(fā)了加熱優(yōu)化 控制系統(tǒng) ， 較為先進的有寶鋼二期焦爐引進的美國凱撒公司的COHC 技術，三期使用的日本關西熱化學技術，酒鋼引進的德國 OTTO 公司的 ABC技術。國內從 80 年代初期 先后 開始實施焦爐加熱計算機監(jiān)控 系統(tǒng) ，調控方案從最簡單的恒流量控制、爐溫控制到計算機優(yōu)化控制 。焦爐自動加熱控制系統(tǒng)對于穩(wěn)定焦炭質量、延長爐體壽命、節(jié)能降耗、保護環(huán)境都有著非常重要的意義 。但由于焦爐結構的復雜性和煉焦生產的特殊性，先期實施的系統(tǒng)始終沒有解決好硬件配置、控制模型及后期管理等問題。 大部分 焦化廠的焦爐 優(yōu)化 加熱 系統(tǒng)基本上 處于停用或半停用狀態(tài) ，究其原因，主要有： 9 ① 焦爐加熱的影響因素非常多，很多控制系統(tǒng)沒有突出主要工藝參數(shù)，導致控制系統(tǒng)過于復雜，離線測量參數(shù)多，因而操作復雜，系統(tǒng)難以長期穩(wěn) 定運行 ； ② 有些單位沒有考慮到國內焦爐生產特點，盲目照搬國外的系統(tǒng)，如某些前饋控制系統(tǒng)完全不適合 煤質、結焦時間頻繁變化的煉焦生產過程 ； ③ 有些系統(tǒng)建立了非常多的數(shù)學模型，但模型的預測結果與生產實際有很大的偏差 ， 控制的效果必然大打折扣 ； ④ 沒有考慮檢測儀表的特點以及工藝特點，檢測的參數(shù)不準確或不穩(wěn)定 。 2 項目建設的必要性 河北旭陽焦化 有限公司 的焦爐加熱控制工藝流程同 國內大多數(shù)企業(yè)十分類似，根據(jù)不同結焦時間， 人為 確定一個經(jīng)驗的標準火道溫度，操作工每四小時測量一次全爐平均溫度，然后根據(jù)焦爐平均溫度與標準溫度的偏差，加減煤 氣流量、調整分煙道吸力。 焦爐加熱生產過程仍然 是粗放式的，這種生產方式有以下問題： ① 標準溫度的確定完全有人工經(jīng)驗確定，并且往往偏高，導致能耗加大， 焦炭 燒蝕嚴重； ② 立火道溫度的測量采用傳統(tǒng)的人工測溫方法，測溫精度低，誤差大； 調火工用紅外溫度計瞄準立火道底部，測量鼻梁磚表面溫度，每 4 小時巡測一次。人工測量受測溫點、 受測溫時間、測溫地點、測溫人員的熟練程度以及外部氣候條件等因素的影響，測量誤差很大。立火道底部溫度不是均勻分布的，不同的人，選擇不同的測量點，測量點的偏差對測量結果有很大的影響，測量點的 偏移對溫度的影響非常大 ；直行溫度的測定時間是規(guī)定在換向后五分鐘進行，但嚴格執(zhí)行尚有一定的困難，如測溫時裝煤、推焦操作影響無法準時測溫，提前或推遲 1 分鐘，往往會引起 4～ 6℃的測量誤差 ； ③ 加熱控制手段落后，仍采用人工加減煤氣流量的方法； 焦爐的加熱過程是單個燃燒室間歇、全爐連續(xù)、受多種因素干擾的熱工過程 。焦爐的熱慣性非常大 ，