焦爐加熱系統的現狀

焦爐自動加熱控制系統對于穩定焦炭質量，延長爐體壽命、節能降耗、保護環境都有著非常重要的意義。但由于焦爐結構的復雜性和煉焦生產的特殊性，先期實施的系統始終沒有解決好硬件配置、控制模型及后期管理等問題。目前，國內大部分焦化廠的焦爐優化加熱系統基本上處于停用或半停用狀態。

很多控制系統沒有突出主要工藝參數，導致控制系統過于復雜，離線測量參數多，因而操作復雜，系統難以長期穩定運行。

有些單位沒有考慮到國內焦爐生產特點，盲目照搬國外的系統，如某些前饋控制系統完全不適合煤質、結焦時間頻繁變化的煉焦生產過程。 

有些系統建立了非常多的數學模型，但模型的預測結果與生產實際有很大的偏差，控制的效果必然大打折扣。

項目建設的必要性

焦炭的生產過程中，能量消耗巨大，而做到節約能耗、提升產品質量、降低勞動力成本等，是焦化企業保持長期競爭力的重要途徑。

企業污染物排放過量，破壞周邊生態環境，如何在生產過程中有效脫硫脫硝，符合國家相關規定的污染物排放標準，是目前焦化企業面對的難題之一。

產品概述

本系統可根據焦爐生產計劃和實時工況的變更，在線智能調節總煤氣量和總空氣量，穩定加熱過程，在規定的結焦周期內用較少的煤氣量獲得合格的焦炭和化學產品，同時減少廢氣排放和延長焦爐壽命。

產品功能

● 采用紅外測溫系統實現焦爐標準火道溫度的直接測量。
● 實現焦爐加熱過程的全自動控制：計算機控制系統可根據需要實時調整加熱煤氣流量、空氣過剩系數及分煙道吸力。
● 監測全爐炭化室火落時間，在上升管根部（或橋管處）安裝熱電偶實時檢測粗煤氣溫度的變化準確判斷每爐炭化室的火落時間，輔助實現對單個爐號的供熱量調整。
● 根據現場情況增加炭化室壓力自動調節裝置（CPS），減少碳化室壓力波動值，穩定集氣管壓力，輔助自動加熱系統，減少荒煤氣損失。

焦爐加熱控制方案
● 根據火道溫度，自動調整加熱煤氣流量控制系統；
● 根據加熱煤氣流量、煙氣含氧量，自動調節煤氣壓力、分煙道吸力；
● 根據焦炭成熟度，修正標準溫度、調整個別異常火道；
● 根據焦餅溫度，修正標準溫度、調整高向均勻性、調整個別異常火道。 

系統測量點
● 測量點選擇：
● 紅外測溫裝置瞄準三角區的中心位置，通過交換機傳遞到控制系統的電腦中，及時、準確地得到溫度結果。并且，由于紅外測溫裝置是固定安裝，測量點不受人為因素影響。

● 測量時間：

● 下降氣流，交換后20秒，間隔120秒采集數據。

火道溫度自動測量
● 光學鏡頭：光學系統直接安裝在爐頂的看火孔小爐蓋上，通過目測瞄準對準立火道底部三角區中心位置。
● 防塵、防火、防水系統
● 光纖：把光學鏡頭的光信號傳送出處，工作溫度≤300 ℃(短期工作溫度≤450 ℃ )。
● 儀表系統：把光信號轉化成溫度信號，工作溫度≤60℃。
● 公附系統：氮氣。 

粗煤氣溫度測量與焦炭成熟度預測控制
● 根據對焦餅表面溫度的測量和焦炭質量指標的綜合分析，確定火落時間的合適范圍，控制焦炭的質量。
● 根據安裝在上升管的粗煤氣溫度，生成每個炭化室對應的火落時間/燜爐時間，并生成歷史數據庫;通過全爐的平均火落時間/燜爐時間可以對標準溫度進行修正。
● 測量粗煤氣溫度的測量點一般選擇在橋管根部，該位置有熱電偶預留安裝孔，安裝比較方便。

焦餅表面溫度測量
傳統測量方法為“插管測量法”，存在勞動強度大、代表性較差、難以在線直接測量等缺點。
由于靠爐墻處焦餅的側表面溫度比中心面溫度約高20-40℃，因此，可以采用測量表面溫度的方法來代替焦餅中心溫度。
本系統是在攔焦車導焦槽框架兩側的不同高度上，分別安裝3個傳感器，紅外光纖溫度計,在推焦過程中，6個傳感器透過柵架間隙自動連續地測量整個焦餅兩個側表面的溫度，不僅可以及時推算焦餅中心溫度，還能反映焦爐橫排溫度和高向加熱均勻性、直行均勻性等的狀況。

PLC控制系統概述
目的：實現爐頂連續測溫，方便查詢歷史數據，減少工人工作強度，使焦爐控制系統更加穩定。
方法：在新增PLC畫面中，可以輸入機焦側標準溫度，通過數據分析后，排除部分干擾源，然后對原焦爐PLC中發送數據，讓機焦側壓力調節閥和分煙道吸力調節閥進行配比動作，避免調節閥超調或不調現象，向目標溫度平穩變化，從而提高焦爐熱利用率。

PLC控制系統框圖說明

運行方式
● 硬件配置：新增加一套PLC系統，選取AB系列PLC系統，增加一臺電腦，并安裝配套軟件。將爐頂測溫原件接入到新增PLC系統中，在畫面上實時顯示測溫所得數據，并能查詢歷史曲線。
● 與交換機通訊：將交換機的交換信號引入到新增PLC系統，可采用點對點通訊方式，可根據現場實際情況，更改交換機少量程序或者選取交換機油泵接觸器輔助觸點即可。
● 與焦爐PLC通訊：在原焦爐PLC控制系統中增加一塊通訊模塊，與新增PLC系統進行通訊。將焦爐系統中部分信號傳送給新增PLC系統，新增PLC系統把計算過后的數據傳送給焦爐PLC，并進行控制。
● 焦爐PLC系統：在機焦側壓力調節閥和分煙道吸力調節閥的控制畫面中，增加“內部控制”和“外部控制”按鈕。選擇“內部控制”時，還由原系統控制，選擇“外部控制”時，調節閥參數受新增PLC控制。 

新老產品對比圖

工人現場對焦瞄準交流