【正文】 優(yōu)化加熱控制， 大約需要增加 120個熱電偶信號和 80個標準的 420mADC的信號， 2 個交換機開關信號，目前本廠使用的 DCS控制柜內部沒有多余的模塊，需要增加一個 DCS 控制柜 ，就可以在硬件上滿足要求； 新的控制柜通過內部網絡與 原來的DCS 系統(tǒng)進行通訊。 煤氣管道 焦爐 P I 模糊控制 煤氣壓力 火道溫度 目標火道溫度 + + BangBang 控制 E6℃ E≤ 6℃ E . 圖 多模式控制系統(tǒng)框圖 14 高溫 /低溫炭化室、問題炭化室以及邊爐的監(jiān)控 根據安裝在上升管的粗煤氣溫度，生成每個炭化室對應的煉焦指數，并把每個炭化室對應的煉焦指數記錄下來，生成歷史數據庫； ? 找出粗煤氣溫度與炭化室的高溫 /低溫關系； ? 找出炭化室高溫 /低溫判別指標或判別域值； ? 自動生成操作指導 焦餅表面溫度 焦餅中心溫度是 反映 焦炭 均勻 成熟的 重要指標 ， 是焦爐橫向加熱與高向加熱的綜合結果 ， 其 均勻性是考核焦爐結構與加熱制度完善程度的重要 依據。根據生產 工藝 要求，爐溫的波動應 控制 在標準溫度177。 國內外通過粗煤氣溫度判斷焦炭成熟的方法有多種形式， 基本思路十分接近，但在具體的做法有一些差別 ，但 用熱電偶在橋管處或上升管處測量 粗煤氣溫度，用 煉焦指數模型更適合我國焦爐生產操作的實際情況 ，實現方法也比較簡單。 防塵、防火、防水系統(tǒng)； 光導纖維（光纖）：把光學鏡頭 收集 的光信號傳送 給儀表。國外目前測量爐墻表面溫度的做法已經很常用，但國內用的不多。 目前本廠在分煙道位置沒有安裝煙氣含氧分析儀，主要在小煙道位置 取樣化 驗分析得出空氣的過剩系數 ， 但人工取樣、化驗過程 費時多，周期長，不能實時地反映燃燒情況的變化。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。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。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。 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。這種方法在歐、美、日本應用非常 普遍。但這種方法的缺點也是非常明顯的，它要求所有干擾因素都可實時測量的，而實際情況難以實現，特別 是 對 煤值 供應不穩(wěn)定的生產企業(yè)，該方法幾乎不可行；另外需要檢測的點多，化驗分析數據準確。 每座焦爐分別有 65孔炭化室和 66 孔燃燒室，采用焦爐煤氣加熱，操作工每四小時用便攜式紅外測溫儀表測量第 7 和第 21 火道的鼻梁磚溫度，然后根據全爐平均溫度的高低 人工 調整加熱煤氣流量和分煙道吸力 ，焦爐加熱控制基本上以人工操作為主。 1973 年日本鋼管公司在福山五號爐上首次成功地開發(fā)了焦爐燃燒控制系統(tǒng) (cccs)，在此之后的幾十年里焦爐燃燒自動控制系統(tǒng)有了重大發(fā)展，世界各國的鋼鐵公司不僅已經先后開發(fā)了十余種焦爐加熱的最優(yōu)化控制系統(tǒng)，而且還應用了大量智能化控制手段和先進的設備來提高操作系統(tǒng)的性能。 反饋控制系統(tǒng) 有代表性的工藝（見圖 、圖 ）：日本鋼管公司福山 3 4 5爐 工藝、新日鐵八幡 工藝、荷蘭豪戈爾鋼鐵公司的 CETCO 工藝、住友金屬公司。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，再根據目前特征參數確定焦爐加熱用煤氣量。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。通過 測量溫度變化的轉折點 Tm，開始計算結焦指數，在其控制模型中，結焦指數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) 結焦指數控制模型根據結焦指數來調節(jié)預測能量需求。 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。 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。 焦餅中心溫度是焦炭成熟的標志，也是標準溫度制定的依據。 ⒊ 項目主要 內容 火道溫度全自動在線連續(xù)測量 測溫原理 具有一定 溫度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量 ， 物體的紅外輻射能量的大小與它的表面溫度有著十分密切的關系 ， 因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測 定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。 火道溫度相關模型 由于工藝和成本的原因， 全自動測溫系統(tǒng) 的測量點只能安裝在靠近鐵軌的若干個代表火道上，通過半年多的三班測溫記錄歷史數據，反復抽樣、回歸分析，消 除人為的誤差，找出最具代表性的測溫點；在測溫點安裝后，再根據同一時刻取樣的三班測溫數據與全自動測溫數據進行回歸分析，得出火道溫度相關數學模型， 并且 隨著數據的更新，模型不斷逼近真值。在煉焦過 程中，要產生大量的粗煤氣，粗煤氣在煉焦周期的不同時間段是按一定規(guī)律在變化 的，通過測量橋管處粗煤氣溫度的變化（見圖 ），可得出煉焦指數： CI = τ c /τ m 式中： CI— 煉焦指數 τ c – 結焦周期， h τ m – 從裝煤開始到粗煤氣溫度到達最大值的時間， h 根據對焦餅表面溫度的測量和焦炭質量指標的綜合分析， 確定煉焦指數的合適 范圍 ，在此范圍內 ，焦炭的成熟度好，質量指標比較合理 。用多模式模糊控制可較好地解決這一矛盾 ，圖 為多模式模糊控制系統(tǒng)框圖 。 由于 靠爐墻處焦餅的側 表面 溫度比中心面溫度約高 2040℃，可以用來代替焦餅中心溫度 ，因此，可以 采用 測量表面溫度的方法 來代替 焦餅中心溫度。 ⑶ 基礎自動化系統(tǒng)比較完善 焦爐煤氣流量、分煙道 吸力已經實現自動控制，為進一步的優(yōu)化控制提供了良好的基礎。 粗煤氣溫度測量 圖 光纖內部結構 圖 光纖的安全防護 17 粗煤氣 為高溫可燃氣體，正常溫度在 500700176。 U =〈α * E + ( 1 α ) * EC 〉（ 0 α 1） 〈178。 高溫 /低溫炭化室 、 問題炭化室 以及邊爐 的監(jiān)控 把粗煤氣的溫度信號記錄到歷史數據庫中 ,可方便工藝人員進行操作查詢 ,通過對歷史數據的比對、分析可發(fā)現異常爐號 。 ⑸ 系統(tǒng)調試 過程 20 ① 系統(tǒng) 首先離線運行，對生產不產生任何影響； ② 系統(tǒng)在設計時，采用一鍵切換方式，操作人員點擊一下切換按鈕，焦爐自動加熱系統(tǒng)就與原系統(tǒng)脫離； ③ 對控制 程序進行安全限制，即在優(yōu)化控制程序萬一出現差錯時，優(yōu)化控制程序計算的值也在 生產安全允許的范圍內； ④ 在試運行期間，安徽工業(yè)大學連續(xù)監(jiān)控 72 小時。 投資回報率（按直接經濟效益計算，未考慮間接部分） 系統(tǒng)的設計壽命為 6年， 投資回報率