【導(dǎo)讀】實(shí)現(xiàn)“焦?fàn)t立火道溫度的在線連續(xù)測(cè)量”技術(shù)；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。高低人工調(diào)整加熱煤氣流量和分煙道吸力，焦?fàn)t加熱控制基本上以人工操作為主。平均煤氣消耗量為m3/h，出爐焦炭采用干熄焦技術(shù)，回爐煤氣量約為%。受多種因素干擾的熱工過(guò)程，是典型的大慣性、非線性、時(shí)變快的復(fù)雜系統(tǒng)。根據(jù)加熱煤氣的熱值、溫度、濕度、壓力計(jì)算出加熱煤氣流量設(shè)定值。須實(shí)時(shí)的檢測(cè)并輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。因此單純的前饋控制在實(shí)際使用中并不理想，特別對(duì)國(guó)內(nèi)的焦化企。投資和維護(hù)費(fèi)用較大。能獲得，控制嚴(yán)重滯后，這種方法一般很少單獨(dú)使用，常與前饋控制結(jié)合在一起。這種方法在歐、美、日本應(yīng)用非常普遍。代表是美國(guó)和德國(guó)的部分公司,后者以日本為主要代表。主要有以下幾種形式：

　　

【正文】 量的大小反饋調(diào)整、修正吸力目標(biāo)值，考慮到交換過(guò)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)。 火道溫度模型的建立 主要是根據(jù)三班測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)與全自動(dòng)測(cè)溫進(jìn)行比較、統(tǒng)計(jì)分析、顯著性檢驗(yàn)等方法，消除人為誤差和其它隨機(jī)性誤差，建立全自動(dòng)測(cè)溫代表火道溫度與全爐平均溫度的關(guān)系模型。 分煙道吸力模型建立 采集一個(gè)月以上的煤氣流量、分煙道吸力、煙氣殘氧量、空氣參數(shù)等數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和顯著性檢驗(yàn)分析，找出影響吸力的主要參數(shù)，建立分煙道吸力模型 火落時(shí)間（ 煉焦指數(shù) ） 指導(dǎo)修正（或自動(dòng)修正） 標(biāo)準(zhǔn)火道溫度 根據(jù)對(duì)焦炭質(zhì)量的分析，確定在一定配煤條件下 最佳的火落時(shí)間，并以此為控制 標(biāo)準(zhǔn) 。 若實(shí)際的全爐平均火落時(shí)間高于最佳的火落時(shí)間，則提高標(biāo)準(zhǔn)溫度；若實(shí)際的全爐平均火落時(shí)間低于最佳的火落時(shí)間，則降低標(biāo)準(zhǔn)溫度。 高溫 /低溫炭化室 、 問(wèn)題炭化室 以及邊爐 的監(jiān)控 把粗煤氣的溫度信號(hào)記錄到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中 ,可方便工藝人員進(jìn)行操作查詢 ,通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的比對(duì)、分析可發(fā)現(xiàn)異常爐號(hào) 。 根據(jù)每個(gè)炭化室對(duì)應(yīng)的煉焦指數(shù) 和工藝參數(shù) ， 建立煉焦指數(shù)與異常爐號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ,自動(dòng)進(jìn)行異常爐號(hào)的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào) ； 19 根據(jù)煉焦指數(shù)和溫度曲線變化，自動(dòng)生成操作指導(dǎo)。 5 項(xiàng)目實(shí)施后預(yù)期達(dá)到的最終目標(biāo) ⑴ 實(shí) 現(xiàn)焦?fàn)t立火道溫度的直接測(cè)量 減少三班測(cè)溫次數(shù) ，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度 ； ⑵ 實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t加熱過(guò)程的全自動(dòng)控制 通過(guò)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算， 計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)可直接 調(diào)整加熱煤氣流量和分煙道吸力，溫度的波動(dòng)可大幅度減小； ⑶ 自動(dòng)生成 火落時(shí)間（ 煉焦指數(shù) ） 模型 通過(guò)安裝在上升管根部的熱電偶實(shí)時(shí)檢測(cè)粗煤氣溫度的變化，準(zhǔn)確判斷火落時(shí)間，并自動(dòng)生成煉焦指數(shù)， 并建立煉焦指數(shù) /火落時(shí)間與焦炭成熟度之間的關(guān)系模型。 ⑸ 建立標(biāo)準(zhǔn)火道溫度模型 、適度降低標(biāo)準(zhǔn)溫度 根據(jù)生產(chǎn)工藝狀況的調(diào)整或變化，指導(dǎo)或自動(dòng)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)溫度； 根據(jù)配煤水分的變化及時(shí)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)溫 度； 根據(jù)焦餅成熟度（煉焦指數(shù)）修正標(biāo)準(zhǔn)溫度。 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(guò)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。 7 系統(tǒng)安全性分析 系統(tǒng)施工 對(duì) 生產(chǎn)的影響分析 ⑴ 粗煤氣溫度測(cè)量與焦炭成熟度系統(tǒng) 整個(gè)安裝過(guò)程對(duì)生產(chǎn)沒(méi)有影響； ⑵ 立火道溫度測(cè)量系統(tǒng)的安裝 主要安裝件在非生產(chǎn)區(qū)域制作，在爐頂固定安裝過(guò)程中，對(duì)生產(chǎn)基本沒(méi)有影響，在導(dǎo)煙車 移動(dòng)到相應(yīng)位置時(shí)，安裝 工作 可以暫時(shí)停下來(lái)。 ⑶ 焦餅溫度測(cè)量系統(tǒng)安裝 需要在導(dǎo)焦柵上固定紅外測(cè)溫設(shè)備，需要攔焦車停止工作時(shí)完成，每臺(tái)攔焦車需要一整天時(shí)間，若全部在檢修時(shí)間安裝，安裝工作會(huì)拖的很長(zhǎng)。 ⑷ DCS 系統(tǒng)安裝 這部分由 DCS 廠家完成，安裝過(guò)程中不影響正常生產(chǎn)。 ⑸ 系統(tǒng)調(diào)試 過(guò)程 20 ① 系統(tǒng) 首先離線運(yùn)行，對(duì)生產(chǎn)不產(chǎn)生任何影響； ② 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，采用一鍵切換方式，操作人員點(diǎn)擊一下切換按鈕，焦?fàn)t自動(dòng)加熱系統(tǒng)就與原系統(tǒng)脫離； ③ 對(duì)控制 程序進(jìn)行安全限制，即在優(yōu)化控制程序萬(wàn)一出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，優(yōu)化控制程序計(jì)算的值也在 生產(chǎn)安全允許的范圍內(nèi)； ④ 在試運(yùn)行期間，安徽工業(yè)大學(xué)連續(xù)監(jiān)控 72 小時(shí)。 設(shè)備可靠性分析 焦?fàn)t立火道全自動(dòng)在線連續(xù)測(cè)溫系統(tǒng)的可靠性分析 系統(tǒng)有光學(xué)鏡頭系統(tǒng)、光纖、儀表等部分構(gòu)成 ① 光學(xué)鏡頭 安裝在小爐蓋上，主要的影響是煙塵和高溫 光學(xué)鏡頭前有煙塵防護(hù)罩，煙塵難以進(jìn)入光學(xué)鏡頭，并且在光學(xué)鏡頭前用清潔空氣或氮?dú)饩S持微正壓； 看火孔小爐蓋的表面溫度 (在夏天測(cè)試 )不超過(guò) 200℃ ,而光學(xué)鏡頭工作溫度可達(dá)350℃；通過(guò)隔熱處理 ,但不吹風(fēng)，光學(xué)鏡頭的溫度不超過(guò) 150℃；在吹微風(fēng)的情況下，光學(xué)鏡頭的溫度 不超過(guò) 90℃； ② 光纖 光纖本身為石英材料，耐溫可達(dá) 350℃，把它布置在 靠近鐵軌的 5槽鋼， 內(nèi)鋪設(shè) 隔熱材料石棉 ， 正常 情況下的 溫度為大約在 50～ 80℃左右； 主要的問(wèn)題是避免火焰長(zhǎng)時(shí)間（超過(guò) 10 分鐘）直接燒光纖。 ③ 儀表（電信號(hào)處理單元） 設(shè)計(jì)溫度為 0～ 60℃； 安裝在爐間臺(tái)，該處的溫度不會(huì)超過(guò) 50℃ 火落溫度測(cè)量系統(tǒng)可靠性分析 ? 粗煤氣的溫度為 1000℃以下，采用 K型熱電偶完全可行； ? 熱電偶套管采用 特種耐高溫鋼 作為保護(hù)套管 ； ? 補(bǔ)償導(dǎo)線在 爐頂 平臺(tái) 位置容易受到火焰的直接燒烤，需要在防護(hù)作特殊處理 。 8 效益分析 經(jīng)濟(jì)效益分析 ⑴ 節(jié)約能量 調(diào)節(jié)頻率高，每 30分鐘根據(jù)直行溫度調(diào)節(jié)一次加熱煤氣流量。 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(guò)程一直處于最優(yōu)狀態(tài)，節(jié)約能源。 21 節(jié)能 加熱煤氣 達(dá) 24%。 ⑵ 直接經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) (僅僅考慮節(jié)約煤氣量部分 ) 2 座焦?fàn)t的煤氣用量為 30000 m3/h，節(jié)能量 按 3%計(jì)算， 節(jié)約的煤氣量為 ： 24 x 365 x30000 m3/h x 3% =7884000 m3/年 。 煤氣價(jià)格 按 元 / m3 ，則節(jié)約資金 為： 7884000 x = 39420xx 元 /年 ? 節(jié)省勞動(dòng)力部分的經(jīng)濟(jì)效益： 三班測(cè)溫改成白班巡檢，節(jié) 約 人員 6人 6 x 50000 = 300000 元 ? 化產(chǎn)回收率提高 間接經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) ① 爐溫穩(wěn)定，焦炭質(zhì)量高 ， 有利于延長(zhǎng)爐體壽命 ； ③ 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)炭化室狀態(tài) 、焦餅成熟狀態(tài)； ④ 制定最合理的標(biāo)準(zhǔn)溫度；適度降低標(biāo)準(zhǔn)溫度（ 1030℃ ）和爐頂空間溫度，提高焦油產(chǎn)率，降低粉焦率； ⑤ 實(shí)時(shí)監(jiān)控高溫、低溫、異常爐號(hào)以及加熱生 產(chǎn)上的異常操作，為調(diào)火提供操作指導(dǎo) ； ⑥ 實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)焦餅溫度，提高高向加熱均勻性和橫排均勻性 。 投資回報(bào)率（按直接經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算，未考慮間接部分） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命為 6年， 投資回報(bào)率 高。 9 對(duì)安全、環(huán)境、健康的影響性分析（項(xiàng)目在研究、實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)和應(yīng)用階段，對(duì)安全、環(huán)境、健康的影響性分析）。 ⑵ 本 項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)、 試驗(yàn)所使用的設(shè)備、設(shè)施都是符合國(guó)家安全、環(huán)境、職業(yè)健康要求的 ； ⑶ 本項(xiàng)目是一個(gè)節(jié)能、優(yōu)化控制的項(xiàng)目，項(xiàng)目是在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)進(jìn)行的，項(xiàng)目實(shí)施以后可以減少污染物 和溫室氣體 的排放，而不是增加排放； 10 現(xiàn)有基礎(chǔ)、技術(shù)條件，保證體系（實(shí)施項(xiàng)目已有的物 質(zhì)、技術(shù)基礎(chǔ)條件分析，對(duì)項(xiàng)目研究、實(shí)施、試驗(yàn)所需的物質(zhì)、技術(shù)條件分析）。 ⑴ 焦?fàn)t控制室已有一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有比較完善的 顯示、檢測(cè)和 控 22 制功能 ； ⑵ 目前焦?fàn)t的煤氣流量、分煙道吸力已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，自動(dòng)化的基礎(chǔ)工作比較完善； ⑶ 具有煙氣成分分析設(shè)備和相關(guān)的技術(shù)條件。 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(kāi)發(fā) 實(shí)施 工作。 技術(shù)條件 ⑴ 生產(chǎn)單位 在焦?fàn)t 日常的生產(chǎn) 加熱工作中積累了豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)焦?fàn)t特性非常熟悉 ，對(duì)焦?fàn)t優(yōu)化加熱控 制系統(tǒng)的實(shí)施、控制參數(shù)尋優(yōu)非常有益處 ； ⑵ 有完整的生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù) 記錄 ，如三班溫度歷史記錄，煤氣流量、溫度、分煙道吸力等的歷史數(shù)據(jù)，為建立數(shù)學(xué)模型提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； ⑶ 有化驗(yàn)分析室，具備常規(guī)的成分分析的技術(shù)。 ⑷ 協(xié)作單位 多年一直在進(jìn)行焦?fàn)t特性和焦?fàn)t優(yōu)化加熱方面工作，具備了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)儲(chǔ)備。 23 13 結(jié) 論 本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)調(diào)查研究、技術(shù)方案比較以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論： ① 通過(guò)可行性研究分析，項(xiàng)目對(duì) 提高產(chǎn)品質(zhì)量 、降低單位產(chǎn)品能耗 、減少有毒氣體和溫室氣體的排放 非常有必要； ② 項(xiàng)目的技術(shù)方案經(jīng)過(guò) 反復(fù)調(diào)研、 論證 ， 并且充分考慮到 焦?fàn)t 的實(shí)際情況 ，可行性高 ； ③ 項(xiàng)目預(yù)期節(jié)能達(dá) 24%，投資回報(bào)率高；