焦爐及化產回收部分行業解決方案

一、 工藝介紹

煉焦工藝就是煤在焦爐中干餾生產焦炭的過程，原料煤在焦爐的炭化室中在1100~1300℃左右的情況下，生成焦炭，并伴有大量荒煤氣產生。焦炭作為高爐煉鐵的主要原料；而荒煤氣經過凈化處理可以作為城市供氣，同時回收生成粗笨等副產品。

焦爐系統主要有以下幾個部分：燃氣系統、廢氣系統、集氣管系統及輔助系統。

對于單燒焦爐煤氣的焦爐來說流程是這樣的：從焦爐煤氣主管來的煤氣，從廢氣盤的焦爐煤氣入口處進入煤氣蓄熱室內，再經斜道進入燃燒室立火道底部進行燃燒，并形成廢氣流（上升氣流），高溫的廢氣通過熱輻射和熱對流的行式，把熱量傳給溫度較低的燃燒室側的爐墻表面，然后熱量以熱傳導的方式通過爐磚傳到炭化室煉焦。換熱后的廢氣在煙囪吸力的作用下，經雙聯立火道的另一火道進入斜道（下降氣流），再進入蓄熱室與空氣換熱后經小煙道、分煙道、總煙道，最后從煙囪排出。

焦爐生產產生的荒煤氣中含有大量的焦油和H2S，還有在橋管部分冷卻荒煤氣時噴灑了大量的氨水，所以這時的荒煤氣是不能直接送給用戶使用的，要經過化產回收的各個工段，對煤氣進行凈化。

1、冷凝部分：荒煤氣中含有大量的焦油，首先要經過初冷器冷凝回收大部分的焦油，產生的冷凝液循環冷凝回流量要調節。

2、電捕部分：電捕焦油器對從初冷器出來的煤氣進一步去除含有的少量焦油，這里面電部絕緣箱的溫度要控制在一定的范圍內，超過范圍要聯鎖，停鼓風機，電捕后煤器含氧量如果過高的話也要聯鎖停鼓風機。

3、槽區部分：初冷器冷凝產生的焦油，電捕焦油器捕到的焦油都匯集到槽區部分。

4、鼓風機：經過冷凝、電捕后煤氣中大部分的焦油已經被去除了，進入鼓風機的環節，鼓風機在整個煤氣凈化過程中起著非常重要的作用，是煤氣流動的動力所在，不同的廠家的鼓風機略有不同，但這里的聯鎖控制很復雜，比如: 鼓風機軸承溫度聯鎖，盤車電機的聯鎖等。

5、硫部分的主要工藝設備是預冷塔和脫硫塔，通過和氨水的反應除掉煤氣中含有的硫，主要流程及控制如下：

6、從脫硫出來的煤氣中含有大量的氨，主要是因為在脫硫過程中用到了氨水，所以下一步就要去除這的氨，這里的主要設備是飽和器和蒸氨塔，飽和 器加入大量的濃硫酸，和氨反應生成硫酸氨晶體，蒸氨塔則是通過蒸汽加熱的方式使氨氣揮發出來，這里需要控制的是蒸氨塔頂的溫度，是通過進蒸氨塔的蒸汽量調節的。

7、終冷洗苯是煤氣凈化出場的最后一道工序，主要是洗掉煤氣中含有的苯，主要的工藝設備是終冷塔，通過冷凝水冷凝，洗出苯。

經過上面幾個工段，煤氣可以出場送入氣柜了。

從終冷洗苯工段洗出來的富油再進入粗笨蒸餾工段，這里的主要設備是管式爐、再生器、蒸餾塔，在蒸餾塔中不同塔層的溫度不同，產生不同的蒸餾組份。

除了這幾個主要工段以外，整個焦化回收部分還包括一些輔助的工段，如制冷站、空壓站、循環水等，主要是供給焦爐和回收部分需要的冷卻水、制冷水、壓縮空氣等。

二、 控制方案

1.焦爐部分調節項目表

機側混合煤氣壓力調節
集氣管荒煤氣壓力調節

焦側混合煤氣壓力調節
焦爐煤氣主管流量調節

機側分煙道吸力調節
機側混合用焦爐煤氣流量調節

焦側分煙道吸力調節
焦側混合用焦爐煤氣流量調節

針對不同生產工藝存在的具體問題，我們采用不同的控制算法和策略。

A．集氣管壓力及鼓風機前吸力控制：

其目的是保護焦爐壓力穩定，在集氣管壓力控制中，由于焦爐、鼓風機控制系統是多變量系統，存在復雜的耦合關系，使得各控制單回路之間相互干擾，振蕩超調現象嚴重，由于控制對象的模型參數隨焦爐工況變化而變化，PID控制很難兼顧減小超調和提高快速性的要求，尤其當存在壓力大幅度瞬時跳變現象，常規控制算法無法實現控制。為此采用專家控制相結合的控制策略，實現各爐壓力的穩定和快速控制，爐間、組間壓力及與總管吸力的協調。

B．焦爐加熱燃燒流量控制系統：

其目的是控制焦爐溫度穩定。根據結焦時間、裝煤量等因素計算出焦爐所需的加熱量，獲取焦爐火道溫度，建立焦爐加熱溫度與煤氣流量的串級PID控制。

C．焦爐煤氣主管壓力控制：

回爐煤氣主管壓力控制采用PID控制算法。該算法根據輸入偏差及偏差變化率的不同，分別采用不同的PID參數。

D．焦爐煤氣總管壓力控制：

回爐煤氣總管壓力控制具有壓力波動范圍大、調節不宜太頻繁的特點．因此采用分段比例控制。回爐煤氣總管壓力通常要求在某一壓力范圍內波動。

當總管壓力超過壓力最高限或低于壓力最低限時，投入外層最大比例PI，以使壓力保持穩定；當總管壓力在上述兩者之間時，依次減小比例系數P。以減小壓力波動。

E．焦爐交換機系統控制：

DCS系統采集交換機系統的交換開始信號和交換結束信號。當采集到交換開始的信號以后，系統使所有煤氣系統控制輸出保持不變；當采集到交換結束信號后的30S（此時間要求可人工改變），系統重新恢復控制,并自動讀入交換前的自控設定值。交換機系統采用常規的PID控制。

2.煤氣凈化部分：

這里的PID調節很多，包括溫度，壓力，流量，液位等，大多是簡單的PID調節，但復雜調節并不多，主要有分成調節、比例調節、串級調節。 （1）．電捕工段終冷洗苯來的煤氣和去鼓風機煤氣的分程調節。

（2）．蒸氨工段蒸氨塔頂溫度，和進塔蒸汽流量的串級調節。