【正文】 焦?fàn)t加熱系統(tǒng)新型檢測(cè)與優(yōu)化控制技術(shù) 可 充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，并 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā) 實(shí)施 工作。 燃燒效率高，在優(yōu)化控制方案中，自動(dòng)根據(jù)煤氣流量的大小自動(dòng)調(diào)整分煙道的吸力大小，使整個(gè)燃燒過程一直處于最優(yōu)狀態(tài)，節(jié)約能源。 ⑹ 節(jié)約煤氣 24%，焦?fàn)t的噸焦能耗達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平 ； ⑺ 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全爐各炭化室的工作狀態(tài) 通過煉焦指數(shù)檢測(cè)各個(gè)炭化室的加熱狀況，并自動(dòng)判斷高溫 /低溫號(hào)，生成操作指導(dǎo)界面，指導(dǎo)工藝人員對(duì)個(gè)別爐號(hào)的供熱量進(jìn)行調(diào)整。 ⑵ 吸力控制 采用前反饋控制相結(jié)合的模式，根據(jù)前饋吸力模型和加熱煤氣流量的變化前饋調(diào)整分煙道吸力大??；根據(jù)分煙道殘氧量的大小反饋調(diào)整、修正吸力目標(biāo)值，考慮到交換過程對(duì)分煙道殘氧量影響非常大，氧化鋯測(cè)出的煙氣殘氧量不能直接作為控制參數(shù)，需 要反饋模型計(jì)算的數(shù)據(jù)作為控制參數(shù)。 7℃范圍內(nèi)，但實(shí)際生產(chǎn)中，在受到較大干擾下，爐溫的波動(dòng)往往超出177。 ⑵ 光纖 采用雙石英紅外傳導(dǎo)光纖， 光纖的芯皮直徑比為 ,光纖的芯線徑為 m,耐熱性能主要取決于涂覆層的材料 ,采用 聚亞酰胺，耐溫 可達(dá) 350℃ ，另外光纖外面還有防護(hù)材料和金屬軟管。 DCS 控制 系統(tǒng)配 有兩臺(tái)操作站，分別監(jiān)控兩座焦?fàn)t的生產(chǎn)工藝流程的參數(shù)變化。 由于看火孔壓力是制定焦?fàn)t壓力制度的主要基礎(chǔ)之一，是吸力調(diào)節(jié)好壞的重要標(biāo)志 ， 但由于看火孔壓力不可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量，生產(chǎn)中的吸力制度控制 要 保證空氣系數(shù)α在 合理 范圍。焦?fàn)t立火道溫度控制系統(tǒng)是典型的大慣性、非線性、特性參數(shù)時(shí)變的系統(tǒng)，并且在生產(chǎn)過程中，還經(jīng)常受到諸如延時(shí)推焦、變更結(jié)焦時(shí)間、 煤質(zhì)、 裝爐煤水分波動(dòng)等因素的干擾，故采用常規(guī)的 PID 控制難以保證爐溫的穩(wěn)定。 粗煤氣的溫度的變化在一定程度上反映了炭化室中煤變焦過程變化，因此通過對(duì)粗煤氣溫度變化的研究，可以間接地判斷焦炭的成熟情況以及標(biāo)準(zhǔn)溫度的高低 。 焦?fàn)t火道溫度的全自動(dòng)在線連續(xù)測(cè)量系統(tǒng) 的構(gòu)成 測(cè)量系統(tǒng)系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成： 光學(xué)鏡頭：光學(xué)系統(tǒng)直接安裝在爐頂?shù)目椿鹂仔t蓋上，通過 目測(cè)瞄準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)鼻梁磚表面，光學(xué)系統(tǒng)的總高度低于 80mm。 測(cè)量爐墻表面溫度還可以判斷焦?fàn)t高向加熱的均勻性、監(jiān)測(cè)爐墻燒蝕情況。 ⑤ 空氣過剩系數(shù)。焦?fàn)t自動(dòng)加熱控制系統(tǒng)對(duì)于穩(wěn)定焦炭質(zhì)量、延長(zhǎng)爐體壽命、節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境都有著非常重要的意義 。 ⑺ 寶鋼火落管理系統(tǒng) 我國(guó)的寶鋼引進(jìn)了日本的火落管理技術(shù)，依據(jù)粗煤 氣的溫度和顏色的變化判定火落時(shí)刻，用火落時(shí)間作為加熱的主要控制指標(biāo)，并由人工調(diào)節(jié)每個(gè)燃燒室的煤氣閥開度。 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(cè)設(shè)置光源，使光線橫穿上升管，連續(xù)測(cè)量表示粗煤氣濃度的透光度，來判斷結(jié)焦終了時(shí)間。最高點(diǎn)溫度為 Tm，從開始裝煤 (a點(diǎn) )到火落點(diǎn)的時(shí)間（ c點(diǎn)）稱為火落時(shí)間 (又可稱氣體析完時(shí)間 )，從火落點(diǎn)到出焦點(diǎn)（ b點(diǎn)）的時(shí)間，稱燜焦時(shí)間(或稱置時(shí)間 )，則 周轉(zhuǎn)時(shí)間 =火落時(shí)間 +燜焦時(shí)間，即： τ c=τ m+τ me ⑴ 通常認(rèn)為到火落點(diǎn)時(shí)，焦炭基本上成熟，粗煤氣也已析完，粗煤氣的顏色由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榈m色到無色，然后過一段置時(shí)間后即可推焦。 目標(biāo)火道溫度 比較 設(shè)定加熱煤氣量 比較 加熱煤氣量 焦?fàn)t 實(shí)測(cè)加熱煤氣量 實(shí)測(cè)火道溫度 圖 反饋控制系統(tǒng)框圖 目標(biāo)煉焦指數(shù) 比較 設(shè)定加熱煤氣量 比較 加熱煤氣量 焦?fàn)t 實(shí)測(cè)加熱煤氣量 實(shí)測(cè)煉焦指數(shù) 粗煤氣 圖 反饋控制系統(tǒng)框圖 6 ③ 以實(shí)測(cè)結(jié)焦終了時(shí)間或煉焦指數(shù)作為控制目標(biāo)，主要通過測(cè)量粗煤氣溫度變化、粗煤氣顏色變化或粗煤氣成分的變化來實(shí)現(xiàn)。前饋是根據(jù)干擾的 變化進(jìn)行控制的系統(tǒng) ,因此配煤的變化、煤的濕度的變化以及加熱煤氣熱值等參數(shù)必須實(shí)時(shí)的檢測(cè)并輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中， 它的優(yōu)點(diǎn)是控制方法簡(jiǎn)單、在生產(chǎn)工況比較理想的情況下，控制效果比較好。 2座焦?fàn)t投產(chǎn)以后， 公司主要產(chǎn)品有：焦炭、煤焦油、硫磺、硫銨、粗苯、焦?fàn)t煤氣。雖然這些系統(tǒng) 種類繁多，各有特色，但從控制系統(tǒng) 的角度可將它們分成 三類 :爐溫反饋系統(tǒng) 、 前饋供熱量控制系統(tǒng) 、 前反饋相結(jié)合的控制系統(tǒng) 。主要有三種形式： ① 根據(jù)火道溫度或擬合火道溫度與目標(biāo)火道溫度的偏差調(diào)節(jié)加熱煤氣流量，這種方法在我國(guó)、前蘇聯(lián)地區(qū)等有應(yīng)用。 前反饋相結(jié)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(diǎn)和不足，吸收了兩種控制方案的優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的控制方案，目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，相應(yīng)的炭化終了時(shí)間位于溫度差的陡直上升段。依據(jù)煉焦最終溫度來設(shè)定結(jié)焦指數(shù)之值，而結(jié)焦最終溫度是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的。 我國(guó)的焦?fàn)t 優(yōu)化 加熱 控制 系統(tǒng)進(jìn)展和存在的問題 我國(guó)的焦?fàn)t 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(guó)科學(xué)院新疆物理所開始進(jìn)行焦?fàn)t加熱微機(jī)控制系統(tǒng)的研究，兩年以后首次在上焦四號(hào)爐實(shí)現(xiàn)了微機(jī)控制。人工測(cè)量受測(cè)溫點(diǎn)、 受測(cè)溫時(shí)間、測(cè)溫地點(diǎn)、測(cè)溫人員的熟練程度以及外部氣候條件等因素的影響，測(cè)量誤差很大。生產(chǎn)中達(dá)到 950～ 1050℃時(shí)焦餅便已成熟，焦餅成熟后，留一段燜爐時(shí)間，可以改善焦炭的質(zhì)量，但焦炭質(zhì)量的好壞主要取決于配煤質(zhì)量和焦?fàn)t溫度的均勻穩(wěn)定，燜爐 時(shí)間過長(zhǎng)，焦餅中心溫度過高，則焦炭帶走的熱量越高 。 物體向周圍空間輻射紅外的強(qiáng)度分布為： 152 )1(2),( ?? ?? Tk hcehcTE ????? 其中 C— 光速、 h— 普朗克常數(shù)、 k— 玻爾滋曼常數(shù) 、 T— 絕對(duì)溫度、λ 光波波長(zhǎng)、ε — 黑度系數(shù)（發(fā)射率） 所有實(shí)際物體的輻射量除依賴于輻射波長(zhǎng)及物體的溫度之外，還與構(gòu)成物體的材料圖 紅外輻射強(qiáng)度分布規(guī)律 11 種類 、 表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān) ，通常用發(fā)射率來描述這一特征。 粗煤氣溫度的測(cè)量與 火落時(shí)間（ 煉焦指數(shù) ） 模型 粗煤氣溫度的測(cè)量位置，一般選擇在上升管或橋管部分進(jìn)行測(cè)量，粗煤氣的溫度一般不超過 1000℃，通常采用廉價(jià)的 K型測(cè)量。 因而在生產(chǎn)過程中， 若 將煉焦指數(shù)穩(wěn)定在上述的范圍內(nèi)，就可以較好地控制焦炭的質(zhì)量。 分煙道吸力模型 吸力控制的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最佳燃燒控制。 具體方法是在攔焦車導(dǎo)焦槽 框架 兩側(cè)的不同高度上 ，分別 安裝 3個(gè) 傳感器 （紅外 光纖溫度計(jì) ） 在推焦 過程 中 ， 6個(gè)傳感器 透過柵架間隙自動(dòng)連續(xù)地測(cè)量整個(gè)焦餅兩個(gè)側(cè)表面的溫度 ，不僅可以及時(shí) 推算焦餅中心溫度 ， 還能反 映 焦?fàn)t橫排溫度 和 高向加熱 均勻性、直行均勻性 等 的狀況 。 ⑷ 基礎(chǔ)的工藝數(shù)據(jù)齊全 生產(chǎn)大帳表完整地記錄了焦?fàn)t生產(chǎn)的三班數(shù)據(jù)，如不同時(shí)間的煤氣流量、立火道溫度、分煙道吸力、廢氣含氧、廢氣溫度等，可為建立統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型提供較完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。附近，但在異常情況下（時(shí)間不長(zhǎng)，最多 20 分鐘），可能超過 1300℃，可選擇 K型熱電偶；為了提高使用壽命，熱電偶的偶絲選擇 2～ 3mm 的；保護(hù)套管選擇原則是既要耐高溫，又要有好的物理特性，常用的剛玉、陶瓷套管，耐溫性能好，但脆性大，易碎；常用不銹鋼套管耐高溫性能差；故 熱電偶插入集氣管內(nèi)部的套管部分必須采用 特種耐高溫 鋼，它既有好的耐熱性能 又有好的機(jī)械性能。〉為取整運(yùn)算，式中α為調(diào)整因子，通過調(diào)整α的大小可以調(diào)整模 糊控制規(guī)則，圖 控制系統(tǒng)框圖 目標(biāo)火道溫度模型 火道溫度的多模式模糊控制單元 煤氣流量 控制單元 （顯示） 實(shí)測(cè)火道溫度 焦 爐 調(diào)節(jié)閥 孔板 流量計(jì) 分煙道吸力 吸力模型 設(shè)定值 煤質(zhì)、煉焦工藝條件 煤氣 空氣 煉焦指數(shù)模型 粗煤氣橋管處溫度 標(biāo)準(zhǔn)溫度修正 18 亦即改變 E、 EC 在控制輸出中的權(quán)重。 根據(jù)每個(gè)炭化室對(duì)應(yīng)的煉焦指數(shù) 和工藝