【文章內(nèi)容簡介】 增減煤氣流量后，溫度要在 4～ 6 小時以后才能反映出來，另外測溫時間間隔大，溫度調(diào)節(jié)不及時，爐溫波動大 。 ⑤ 空氣過剩系數(shù)。 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(shù) ， 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。 ⑥ 單個炭化室的成焦?fàn)顟B(tài)沒有有效的監(jiān)測手段。 ⑦ 焦餅溫度溫度 10 焦餅中心溫度 ，就是結(jié)焦末期 焦?fàn)t 炭化 室 中心 斷面處 焦炭 的平均 溫度 。 焦餅中心溫度是焦炭成熟的標(biāo)志，也是標(biāo)準(zhǔn)溫度制定的依據(jù)。生產(chǎn)中達(dá)到 950～ 1050℃時焦餅便已成熟，焦餅成熟后，留一段燜爐時間，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 時間過長，焦餅中心溫度過高，則焦炭帶走的熱量越高 。 當(dāng)焦餅溫度在 1000℃以上時再提高 50度每 千克 煤約增耗熱量 。 但焦餅中心溫度難以直接測量，一般通過測量爐墻表面溫度或焦餅表面溫度間接反映。 測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)測爐墻燒蝕情況。國外目前測量爐墻表面溫度的做法已經(jīng)很常用，但國內(nèi)用的不多。由于技術(shù)進(jìn)步， 目前 直接測量爐墻表面溫度的技術(shù)措施已經(jīng)具備。 綜上所述， 旭陽焦化 有限公司 本次實施的 “ 焦?fàn)t 自動測溫、自動火落判斷與 加熱系統(tǒng) ”項目 ，對于 穩(wěn)定爐溫、降低能耗、提高焦炭質(zhì)量，對推進(jìn) 焦化技術(shù)進(jìn)步， 實現(xiàn)了資源高效利用， 建設(shè)國內(nèi)第一流的焦化企業(yè)都是 非常有 必要的。 ⒊ 項目主要 內(nèi)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(guān)系 ， 因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測 定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。 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— 絕對溫度、λ 光波波長、ε — 黑度系數(shù)（發(fā)射率） 所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，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。 發(fā)射率表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于 1的數(shù)值之間。根據(jù)輻射定律，只要知道了材料的發(fā)射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。 焦?fàn)t火道溫度的全自動在線連續(xù)測量系統(tǒng) 的構(gòu)成 測量系統(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 目測瞄準(zhǔn)對準(zhǔn)鼻梁磚表面，光學(xué)系統(tǒng)的總高度低于 80mm。 防塵、防火、防水系統(tǒng)； 光導(dǎo)纖維（光纖）：把光學(xué)鏡頭 收集 的光信號傳送 給儀表。 光纖為高純度石英， 化學(xué)成分為 SiO2，物理化學(xué)性質(zhì)非常好，它耐腐蝕，熔點非常高。 儀表系統(tǒng)：把光信號轉(zhuǎn)化成溫度信號，它的工作溫度〈 60℃，該單元一般采用雙層外殼，中間通壓縮空氣進(jìn)行風(fēng)冷卻。 火道溫度相關(guān)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(shù)據(jù)，反復(fù)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(jù)同一時刻取樣的三班測溫數(shù)據(jù)與全自動測溫數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出火道溫度相關(guān)數(shù)學(xué)模型， 并且 隨著數(shù)據(jù)的更新，模型不斷逼近真值。 粗煤氣溫度的測量與 火落時間（ 煉焦指數(shù) ） 模型 粗煤氣溫度的測量位置，一般選擇在上升管或橋管部分進(jìn)行測量，粗煤氣的溫度一般不超過 1000℃，通常采用廉價的 K型測量。 在煉焦過程中， 煤中的揮發(fā)份就從炭化 室 中逸出，形成粗煤氣，粗煤氣經(jīng)過上升管、橋管最后匯集到集氣管中，進(jìn)入下一道生產(chǎn)工序。在裝煤初期，揮發(fā)份的量大，炭化室紅外光纖 探測器 前置放大 校正、線性化 峰值 /瞬時值 V/I 光學(xué)系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)信號 輸入計算機(jī) 鼻梁磚 圖 紅外測溫系統(tǒng)示意圖 小爐蓋 儀表 系統(tǒng) 12 溫度 低，粗煤氣的溫度也相對較低，隨著炭化室溫度的升高，從炭化室內(nèi)部逸出 粗煤氣溫度 也隨之升高， 大約十幾小時后上升至最高點，這一 時期，煤基本上變成了焦炭，揮發(fā)份很少，從炭化里帶走的熱量也很少，所以粗煤氣的溫度也緩慢下降 ，直到 推焦結(jié)束 。 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 。 國內(nèi)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(shù)模型更適合我國焦?fàn)t生產(chǎn)操作的實際情況 ，實現(xiàn)方法也比較簡單。 研究 工作內(nèi)容有 ： ? 上升管處安裝熱電偶的安全防護(hù)； ? 自動生成煉焦指數(shù)模型。 火落時間（煉焦指數(shù)） 模型與標(biāo)準(zhǔn)溫度修正 焦炭的成熟度是焦?fàn)t生產(chǎn)的主要質(zhì)量指標(biāo)，它由揮發(fā)份、焦炭強(qiáng)度等參數(shù)構(gòu)成，在實際生產(chǎn)中這些參數(shù)又是通過焦餅表面溫度或焦餅中心溫度來控制的，由于工業(yè)現(xiàn)場的特殊環(huán)境的限制，焦餅 溫度難以長時間在線連續(xù)測量，因而直接用焦餅表面溫度或焦餅 中心溫度來控制焦 炭的質(zhì)量指標(biāo)很困難。在煉焦過 程中，要產(chǎn)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(shù)： CI = τ c /τ m 式中： CI— 煉焦指數(shù) τ c – 結(jié)焦周期， h τ m – 從裝煤開始到粗煤氣溫度到達(dá)最大值的時間， h 根據(jù)對焦餅表面溫度的測量和焦炭質(zhì)量指標(biāo)的綜合分析， 確定煉焦指數(shù)的合適 范圍 ，在此范圍內(nèi) ，焦炭的成熟度好，質(zhì)量指標(biāo)比較合理 。 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。 τ c τ m 圖 橋管處粗煤氣溫度的變化 時間 溫度 13 因此最終的標(biāo)準(zhǔn)溫度的模型是 ： Ts= Tf + F1（ CI） + F2（ Mt） + F3（τ） 其中： Ts 標(biāo)準(zhǔn)溫度 Tf 理論（或經(jīng)驗）標(biāo)準(zhǔn)溫度 F1（ CI） 標(biāo)準(zhǔn)溫度的煉焦指數(shù)修正模型（反饋） F2（ Mt） 標(biāo)準(zhǔn)溫度的水分修正模型（前饋） F3（τ） 標(biāo)準(zhǔn)溫度的結(jié)焦時間修正前饋模型（前饋） 控制算法 焦?fàn)t加熱控制的目的就是根據(jù) 生產(chǎn)工況 的變化，適時地調(diào)整供熱量 ， 在各種干擾的作用下，能使?fàn)t溫保持基本穩(wěn)定。焦?fàn)t的加熱系統(tǒng)一般由相互關(guān)聯(lián)的兩個子系統(tǒng)即立火道溫度系統(tǒng)和吸力系統(tǒng)（即燃燒室和煙道的負(fù)壓控制系統(tǒng)）構(gòu)成，它是一個雙輸入雙輸出的系統(tǒng)，但由于吸力系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)高于溫度系統(tǒng)，因此可將它分成兩個獨立的子系統(tǒng)。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)時變的系統(tǒng)，并且在生產(chǎn)過程中，還經(jīng)常受到諸如延時推焦、變更結(jié)焦時間、 煤質(zhì)、 裝爐煤水分波動等因素的干擾，故采用常規(guī)的 PID 控制難以保證爐溫的穩(wěn)定。根據(jù)生產(chǎn) 工藝 要求，爐溫的波動應(yīng) 控制 在標(biāo)準(zhǔn)溫度177。 7℃范圍內(nèi)，但實際生產(chǎn)中，爐溫的波動往往超出177。 7℃的范圍， 針對焦?fàn)t這一特點，采用模糊控制算法較為合適，但普 通的模糊算法亦有它的不足之處，若模糊輸入 /出量的量化等級分得過細(xì)，則模糊控制規(guī)則變得很復(fù)雜，分得過粗，難以滿足控制精度的要求。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 。 分煙道吸力模型 吸力控制的目標(biāo)是實現(xiàn)最佳燃燒控制。要求通過對分煙道翻板的自動控制，使分煙道吸力處于合適的范圍，保證燃燒系統(tǒng)各區(qū)段吸力和看火孔壓力合理，又保證適宜的煙道含氧 (空氣系數(shù) )和加熱煤氣的完全燃燒。由于吸力控制一般受加熱煤氣流量、分煙道吸力、風(fēng)門開度（供入空氣量）、