焦?fàn)t及化產(chǎn)回收部分行業(yè)解決方案

一、 工藝介紹

煉焦工藝就是煤在焦?fàn)t中干餾生產(chǎn)焦炭的過程，原料煤在焦?fàn)t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(chǎn)生。焦炭作為高爐煉鐵的主要原料；而荒煤氣經(jīng)過凈化處理可以作為城市供氣，同時(shí)回收生成粗笨等副產(chǎn)品。

焦?fàn)t系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分：燃?xì)庀到y(tǒng)、廢氣系統(tǒng)、集氣管系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。

對(duì)于單燒焦?fàn)t煤氣的焦?fàn)t來說流程是這樣的：從焦?fàn)t煤氣主管來的煤氣，從廢氣盤的焦?fàn)t煤氣入口處進(jìn)入煤氣蓄熱室內(nèi)，再經(jīng)斜道進(jìn)入燃燒室立火道底部進(jìn)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(duì)流的行式，把熱量傳給溫度較低的燃燒室側(cè)的爐墻表面，然后熱量以熱傳導(dǎo)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(jīng)雙聯(lián)立火道的另一火道進(jìn)入斜道（下降氣流），再進(jìn)入蓄熱室與空氣換熱后經(jīng)小煙道、分煙道、總煙道，最后從煙囪排出。

焦?fàn)t生產(chǎn)產(chǎn)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(shí)噴灑了大量的氨水，所以這時(shí)的荒煤氣是不能直接送給用戶使用的，要經(jīng)過化產(chǎn)回收的各個(gè)工段，對(duì)煤氣進(jìn)行凈化。

1、冷凝部分：荒煤氣中含有大量的焦油，首先要經(jīng)過初冷器冷凝回收大部分的焦油，產(chǎn)生的冷凝液循環(huán)冷凝回流量要調(diào)節(jié)。

2、電捕部分：電捕焦油器對(duì)從初冷器出來的煤氣進(jìn)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(nèi)，超過范圍要聯(lián)鎖，停鼓風(fēng)機(jī)，電捕后煤器含氧量如果過高的話也要聯(lián)鎖停鼓風(fēng)機(jī)。

3、槽區(qū)部分：初冷器冷凝產(chǎn)生的焦油，電捕焦油器捕到的焦油都匯集到槽區(qū)部分。

4、鼓風(fēng)機(jī)：經(jīng)過冷凝、電捕后煤氣中大部分的焦油已經(jīng)被去除了，進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)的環(huán)節(jié)，鼓風(fēng)機(jī)在整個(gè)煤氣凈化過程中起著非常重要的作用，是煤氣流動(dòng)的動(dòng)力所在，不同的廠家的鼓風(fēng)機(jī)略有不同，但這里的聯(lián)鎖控制很復(fù)雜，比如: 鼓風(fēng)機(jī)軸承溫度聯(lián)鎖，盤車電機(jī)的聯(lián)鎖等。

5、硫部分的主要工藝設(shè)備是預(yù)冷塔和脫硫塔，通過和氨水的反應(yīng)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?yàn)樵诿摿蜻^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(shè)備是飽和器和蒸氨塔，飽和 器加入大量的濃硫酸，和氨反應(yīng)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(fā)出來，這里需要控制的是蒸氨塔頂?shù)臏囟龋峭ㄟ^進(jìn)蒸氨塔的蒸汽量調(diào)節(jié)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(shè)備是終冷塔，通過冷凝水冷凝，洗出苯。

經(jīng)過上面幾個(gè)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(jìn)入粗笨蒸餾工段，這里的主要設(shè)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(chǎn)生不同的蒸餾組份。

除了這幾個(gè)主要工段以外，整個(gè)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(huán)水等，主要是供給焦?fàn)t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?fàn)t部分調(diào)節(jié)項(xiàng)目表

機(jī)側(cè)混合煤氣壓力調(diào)節(jié)
集氣管荒煤氣壓力調(diào)節(jié)

焦側(cè)混合煤氣壓力調(diào)節(jié)
焦?fàn)t煤氣主管流量調(diào)節(jié)

機(jī)側(cè)分煙道吸力調(diào)節(jié)
機(jī)側(cè)混合用焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)

焦側(cè)分煙道吸力調(diào)節(jié)
焦側(cè)混合用焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)

針對(duì)不同生產(chǎn)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(fēng)機(jī)前吸力控制：

其目的是保護(hù)焦?fàn)t壓力穩(wěn)定，在集氣管壓力控制中，由于焦?fàn)t、鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)是多變量系統(tǒng)，存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，使得各控制單回路之間相互干擾，振蕩超調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重，由于控制對(duì)象的模型參數(shù)隨焦?fàn)t工況變化而變化，PID控制很難兼顧減小超調(diào)和提高快速性的要求，尤其當(dāng)存在壓力大幅度瞬時(shí)跳變現(xiàn)象，常規(guī)控制算法無法實(shí)現(xiàn)控制。為此采用專家控制相結(jié)合的控制策略，實(shí)現(xiàn)各爐壓力的穩(wěn)定和快速控制，爐間、組間壓力及與總管吸力的協(xié)調(diào)。

B．焦?fàn)t加熱燃燒流量控制系統(tǒng)：

其目的是控制焦?fàn)t溫度穩(wěn)定。根據(jù)結(jié)焦時(shí)間、裝煤量等因素計(jì)算出焦?fàn)t所需的加熱量，獲取焦?fàn)t火道溫度，建立焦?fàn)t加熱溫度與煤氣流量的串級(jí)PID控制。

C．焦?fàn)t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(jù)輸入偏差及偏差變化率的不同，分別采用不同的PID參數(shù)。

D．焦?fàn)t煤氣總管壓力控制：

回爐煤氣總管壓力控制具有壓力波動(dòng)范圍大、調(diào)節(jié)不宜太頻繁的特點(diǎn)．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(nèi)波動(dòng)。

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

E．焦?fàn)t交換機(jī)系統(tǒng)控制：

DCS系統(tǒng)采集交換機(jī)系統(tǒng)的交換開始信號(hào)和交換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)采集到交換開始的信號(hào)以后，系統(tǒng)使所有煤氣系統(tǒng)控制輸出保持不變；當(dāng)采集到交換結(jié)束信號(hào)后的30S（此時(shí)間要求可人工改變），系統(tǒng)重新恢復(fù)控制,并自動(dòng)讀入交換前的自控設(shè)定值。交換機(jī)系統(tǒng)采用常規(guī)的PID控制。

2.煤氣凈化部分：

這里的PID調(diào)節(jié)很多，包括溫度，壓力，流量，液位等，大多是簡單的PID調(diào)節(jié)，但復(fù)雜調(diào)節(jié)并不多，主要有分成調(diào)節(jié)、比例調(diào)節(jié)、串級(jí)調(diào)節(jié)。 （1）．電捕工段終冷洗苯來的煤氣和去鼓風(fēng)機(jī)煤氣的分程調(diào)節(jié)。

（2）．蒸氨工段蒸氨塔頂溫度，和進(jìn)塔蒸汽流量的串級(jí)調(diào)節(jié)。