焦炉自动测温、自动火落判断、自动加热系统应用

席铁峰

摘 要：本文针对国际焦化公司焦炉加热控制基本上以人工操作为主，改造成自动测温焦炉自动测温、自动火落判断与加热系统的意见。

关键词：焦炉；自动测温；自动火落判断；自动加热系统

0 引言

国际焦化公司焦炉加热控制基本上以人工操作为主，实施的“焦炉自动测温、自动火落判断与加热系统”技术改造，有利于推进焦化技术的进步，从而提高焦炭的质量，稳定炉温，实现能耗的降低，最终有利于提高企业资源的有效利用，提升企业在市场中的竞争力。

1 焦炉煤气加热控制的弊端分析

采用焦炉煤气加热，整个流程中，操作人员需要每隔四个小时就用便携式红外测温仪表测量第7以及第21火道的鼻梁砖温度，接着还要按照火炉的温度进行不断的调整煤气的流量以及分烟道的吸力，这些操作大多是通过人工操作来实现的。相关的优化焦炉系统一般没有使用或者属于半停用状态，主要原因有以下几个方面：①影响焦炉加热的因素有很多，其受到工艺参数、操作程度和系统稳定性等方面的因素影响，有一些控制系统没有对焦炉的工艺参数进行合理设置，致使操作过程中难以操作，相关的测量参数也比较多，难以保证系统的正常运行。②存在着一些企业并没有结合企业的实际生产需要和焦炉的生产特点来开发系统，直接引进国外的先进系统，又缺少相关的专业技术人员，一旦存在着控制系统无法满足煤质、结焦时间等变化，将会严重的影响炼焦的正常生产。③也存在着部分系统建立过多的数学模型，不过其预测的结果和企业的实际生产情况有很大的差别，脱离了生产实际，从而导致其产生的控制效果大大降低。④在仪器仪表检测特点和工艺等方面缺乏充分的考虑，从而导致系统检测的偏差及不稳定性。

2 焦炉自动测温、火落判断以及加热的意义

一个良好的焦炉自动控制系统有利于提高焦炭的质量，有利于企业节能减排目标的实现，在降低能耗的同时还可以延长炉体的使用寿命，并且在保护社会环境方面也有着重要的作用，所以，焦炉自动加热、自动测温和自动火落判断在推进焦化技术进步，实现资源高效利用，建设国内第一流的焦化企业都是非常有必要的。

3 焦炉自动测温、自动火落判断、自动加热的方案

3.1 控制系统条件。要实现焦炉优化加热控制，大约需要增加120个热电偶信号和80个标准的4-20mADC的信号，2个交换机开关信号，目前本厂使用的DCS控制柜内部没有多余的模块，需要增加一个DCS控制柜，这样就基本上满足了相关的硬件要求，通过这种新的控制柜来和原有的DCS控制柜系统进行网络通讯。

3.1.1 粗煤气温度测量条件。不同的国家在粗煤气温度测量上基本相同，通常可以分为两大类，第一是在桥管地方插入热电偶，但安装在桥管位置环境条件比较好。第二种是在上升管的地方插入热电偶。但本厂的桥管位置没有相应的安装孔，而且桥管为铸铁件，在高温下开孔、巩丝都非常困难，只能在上升管根部开安装孔。

3.1.2 自动化控制系统相对完善。所在企业的焦炉煤气流量和分烟道吸力基本上实现了系统的自动化控制，这为后期工作的开展奠定了坚实的基础，需要不断的加强对自动化控制系统的优化和完善，从而更好的为企业生产服务。

3.1.3 完整的工艺数据。生产大账表对焦炉过程中的整个三班数据进行了完整的记录，在建立统计数学模型方面提供了有效的数据，这些基本数据主要有火道温度、不同时间的煤气流量、废气含氧、分烟道吸力和废气温度等。

3.2 火道温度的全自动在线连续测量系统实施方案。全自动在线连续测量系统有光纤、光学镜头、光电转换（仪表）等三个部分。

3.3 粗煤气温度测量。粗煤气为高温可燃气体，通常温度在500℃-700℃左右，不过在异常情况下，也会超过1300℃，可选择K型热电偶。

3.4 控制方案的实施。采用前-反馈相结合的方式。

按照火落时间、焦饼中心温度、煤质和配煤情况明确合适的火道温度；按照火道温度——对加热煤气流量进行自动调整；按照加热煤气流量——对分烟道吸力进行自动调整。

3.5 建立火道温度模型。通过对三班测温数据和全自动测温做相应的对比、统计分析和检验，排除人为的误差，建立相应的测温代表火道温度和全炉平均温度的关系模型。

3.6 建立分烟道吸力模型。对煤气流量、烟气残氧量、分烟道吸力、空气参数等数据进行一个月的采集，做相关的对比分析和检验，找出影响吸力的主要参数，建立分烟道吸力模型。

3.7 火落时间（炼焦指数）指导修正（或自动修正）标准火道温度。根据对焦炭质量的分析，确定在一定配煤条件下最佳的火落时间，并以此为控制标准。若实际的全炉平均火落时间高于最佳的火落时间，则提高标准温度；若实际的全炉平均火落时间低于最佳的火落时间，则降低标准温度。

3.8 高温/低温炭化室、问题炭化室和边炉的监控。通过将粗煤气的温度变化情况录入到数据库中，这样有利于相关的操作人员实时的查询历史数据，从而分析异常炉号的时候就更为方便，按照不同炭化室所对应的炼焦指数和工艺参数来建立炼焦指数和异常炉号，从而实现异常炉号的自动预测。

4 实施后预期达到的最终目标

4.1 实现焦炉立火道温度的直接测量。减少三班测温次数，降低工人劳动强度。

4.2 实现焦炉加热过程的全自动控制。通过数学模型的计算，计算机控制系统可直接调整加熱煤气流量和分烟道吸力，温度的波动可大幅度减小。

4.3 自动生成火落时间（炼焦指数）模型。通过安装在上升管根部的热电偶实时检测粗煤气温度的变化，准确判断火落时间，并自动生成炼焦指数，并建立炼焦指数/火落时间与焦炭成熟度之间的关系模型。

4.4 建立标准火道温度模型、适度降低标准温度。根据生产工艺状况的调整或变化，指导或自动调整标准温度；根据配煤水分的变化及时调整标准温度；根据焦饼成熟度（炼焦指数）修正标准温度。

4.5 节约煤气2%-4%，焦炉的吨焦能耗达到国内一流水平。

4.6 实时监测全炉各炭化室的工作状态

在对炼焦指数检测的同时，了解各个炭化室的加强情况，对相关的温度进行判断并且声称操作指导界面，从而有利于相关的工艺人员来调整炉号的供热量。

5 结束语

通过对焦炉自动测温、自动火落判断、自动加热改造，有利于提高企业的生产效率和产品质量，在降低企业能耗和环境保护等方面发挥着积极作用，有利于减少有毒气体的排放，提升企业在市场中的竞争力。