焦爐自動測溫、自動火落判斷、自動加熱系統應用

席鐵峰

摘 要：本文針對國際焦化公司焦爐加熱控制基本上以人工操作為主，改造成自動測溫焦爐自動測溫、自動火落判斷與加熱系統的意見。

關鍵詞：焦爐；自動測溫；自動火落判斷；自動加熱系統

0 引言

國際焦化公司焦爐加熱控制基本上以人工操作為主，實施的“焦爐自動測溫、自動火落判斷與加熱系統”技術改造，有利于推進焦化技術的進步，從而提高焦炭的質量，穩定爐溫，實現能耗的降低，最終有利于提高企業資源的有效利用，提升企業在市場中的競爭力。

1 焦爐煤氣加熱控制的弊端分析

采用焦爐煤氣加熱，整個流程中，操作人員需要每隔四個小時就用便攜式紅外測溫儀表測量第7以及第21火道的鼻梁磚溫度，接著還要按照火爐的溫度進行不斷的調整煤氣的流量以及分煙道的吸力，這些操作大多是通過人工操作來實現的。相關的優化焦爐系統一般沒有使用或者屬于半停用狀態，主要原因有以下幾個方面：①影響焦爐加熱的因素有很多，其受到工藝參數、操作程度和系統穩定性等方面的因素影響，有一些控制系統沒有對焦爐的工藝參數進行合理設置，致使操作過程中難以操作，相關的測量參數也比較多，難以保證系統的正常運行。②存在著一些企業并沒有結合企業的實際生產需要和焦爐的生產特點來開發系統，直接引進國外的先進系統，又缺少相關的專業技術人員，一旦存在著控制系統無法滿足煤質、結焦時間等變化，將會嚴重的影響煉焦的正常生產。③也存在著部分系統建立過多的數學模型，不過其預測的結果和企業的實際生產情況有很大的差別，脫離了生產實際，從而導致其產生的控制效果大大降低。④在儀器儀表檢測特點和工藝等方面缺乏充分的考慮，從而導致系統檢測的偏差及不穩定性。

2 焦爐自動測溫、火落判斷以及加熱的意義

一個良好的焦爐自動控制系統有利于提高焦炭的質量，有利于企業節能減排目標的實現，在降低能耗的同時還可以延長爐體的使用壽命，并且在保護社會環境方面也有著重要的作用，所以，焦爐自動加熱、自動測溫和自動火落判斷在推進焦化技術進步，實現資源高效利用，建設國內第一流的焦化企業都是非常有必要的。

3 焦爐自動測溫、自動火落判斷、自動加熱的方案

3.1 控制系統條件。要實現焦爐優化加熱控制，大約需要增加120個熱電偶信號和80個標準的4-20mADC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，這樣就基本上滿足了相關的硬件要求，通過這種新的控制柜來和原有的DCS控制柜系統進行網絡通訊。

3.1.1 粗煤氣溫度測量條件。不同的國家在粗煤氣溫度測量上基本相同，通常可以分為兩大類，第一是在橋管地方插入熱電偶，但安裝在橋管位置環境條件比較好。第二種是在上升管的地方插入熱電偶。但本廠的橋管位置沒有相應的安裝孔，而且橋管為鑄鐵件，在高溫下開孔、鞏絲都非常困難，只能在上升管根部開安裝孔。

3.1.2 自動化控制系統相對完善。所在企業的焦爐煤氣流量和分煙道吸力基本上實現了系統的自動化控制，這為后期工作的開展奠定了堅實的基礎，需要不斷的加強對自動化控制系統的優化和完善，從而更好的為企業生產服務。

3.1.3 完整的工藝數據。生產大賬表對焦爐過程中的整個三班數據進行了完整的記錄，在建立統計數學模型方面提供了有效的數據，這些基本數據主要有火道溫度、不同時間的煤氣流量、廢氣含氧、分煙道吸力和廢氣溫度等。

3.2 火道溫度的全自動在線連續測量系統實施方案。全自動在線連續測量系統有光纖、光學鏡頭、光電轉換（儀表）等三個部分。

3.3 粗煤氣溫度測量。粗煤氣為高溫可燃氣體，通常溫度在500℃-700℃左右，不過在異常情況下，也會超過1300℃，可選擇K型熱電偶。

3.4 控制方案的實施。采用前-反饋相結合的方式。

按照火落時間、焦餅中心溫度、煤質和配煤情況明確合適的火道溫度；按照火道溫度——對加熱煤氣流量進行自動調整；按照加熱煤氣流量——對分煙道吸力進行自動調整。

3.5 建立火道溫度模型。通過對三班測溫數據和全自動測溫做相應的對比、統計分析和檢驗，排除人為的誤差，建立相應的測溫代表火道溫度和全爐平均溫度的關系模型。

3.6 建立分煙道吸力模型。對煤氣流量、煙氣殘氧量、分煙道吸力、空氣參數等數據進行一個月的采集，做相關的對比分析和檢驗，找出影響吸力的主要參數，建立分煙道吸力模型。

3.7 火落時間（煉焦指數）指導修正（或自動修正）標準火道溫度。根據對焦炭質量的分析，確定在一定配煤條件下最佳的火落時間，并以此為控制標準。若實際的全爐平均火落時間高于最佳的火落時間，則提高標準溫度；若實際的全爐平均火落時間低于最佳的火落時間，則降低標準溫度。

3.8 高溫/低溫炭化室、問題炭化室和邊爐的監控。通過將粗煤氣的溫度變化情況錄入到數據庫中，這樣有利于相關的操作人員實時的查詢歷史數據，從而分析異常爐號的時候就更為方便，按照不同炭化室所對應的煉焦指數和工藝參數來建立煉焦指數和異常爐號，從而實現異常爐號的自動預測。

4 實施后預期達到的最終目標

4.1 實現焦爐立火道溫度的直接測量。減少三班測溫次數，降低工人勞動強度。

4.2 實現焦爐加熱過程的全自動控制。通過數學模型的計算，計算機控制系統可直接調整加熱煤氣流量和分煙道吸力，溫度的波動可大幅度減小。

4.3 自動生成火落時間（煉焦指數）模型。通過安裝在上升管根部的熱電偶實時檢測粗煤氣溫度的變化，準確判斷火落時間，并自動生成煉焦指數，并建立煉焦指數/火落時間與焦炭成熟度之間的關系模型。

4.4 建立標準火道溫度模型、適度降低標準溫度。根據生產工藝狀況的調整或變化，指導或自動調整標準溫度；根據配煤水分的變化及時調整標準溫度；根據焦餅成熟度（煉焦指數）修正標準溫度。

4.5 節約煤氣2%-4%，焦爐的噸焦能耗達到國內一流水平。

4.6 實時監測全爐各炭化室的工作狀態

在對煉焦指數檢測的同時，了解各個炭化室的加強情況，對相關的溫度進行判斷并且聲稱操作指導界面，從而有利于相關的工藝人員來調整爐號的供熱量。

5 結束語

通過對焦爐自動測溫、自動火落判斷、自動加熱改造，有利于提高企業的生產效率和產品質量，在降低企業能耗和環境保護等方面發揮著積極作用，有利于減少有毒氣體的排放，提升企業在市場中的競爭力。