焦化行業(yè)自動化解決方案
一、前言
中控自1993年起就開始致力于焦化行業(yè)生產(chǎn)過程的工藝、設(shè)備、控制與生產(chǎn)管理的工程及應(yīng)用研發(fā),憑借優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、專業(yè)的工程實施隊伍以及完善的解決方案,中控已經(jīng)幫助近百個焦化行業(yè)客戶成功實現(xiàn)了對焦化生產(chǎn)過程的控制,裝置實施水平也從起初的20萬噸/年提升到200萬噸/年。
焦?fàn)t集氣管壓力系統(tǒng)作為一種強耦合、強干擾、嚴(yán)重非線性的控制對象,一直是焦化生產(chǎn)的控制難點。通過多年的經(jīng)驗積累與專項的技術(shù)攻關(guān),中控已經(jīng)開發(fā)了具有特色的焦?fàn)t集氣管壓力控制技術(shù)解決方案,既有效提高了集氣管壓力調(diào)節(jié)精度,又保證了系統(tǒng)的安全可靠運行。
二、工藝流程介紹
焦?fàn)t煤氣(貧煤氣或高爐煤氣)從焦?fàn)t底孔吹入燃燒室燃燒(焦?fàn)t煤氣下噴,高爐煤氣混合煤氣側(cè)噴),對相鄰炭化室進行加熱,并采用交換機進行分時段送氣切換;將含水量<10%的配合精煤送入炭化室,入爐煤在相鄰燃燒室高溫加熱下,經(jīng)高溫干餾結(jié)焦形成焦炭;高溫干餾出來的約700℃荒煤氣經(jīng)冷凝、冷卻及一系列凈化和化產(chǎn)品回收處理,得到凈化的焦?fàn)t煤氣(鋼鐵企業(yè)用)或城市煤氣,回收的化產(chǎn)品有硫銨、氨水、煤焦油及苯等。整個工藝流程分為配合煤、焦炭、荒煤氣、加熱系統(tǒng)、化產(chǎn)等。具體工藝流程如圖1所示:
三、控制方案
焦化生產(chǎn)的整體控制方案主要分為:
1. 順序控制系統(tǒng)
主要包括焦?fàn)t換向、備煤、(配煤)篩焦、干熄焦(濕熄焦)等順序控制系統(tǒng),用以實現(xiàn)對設(shè)備的順序啟停、順序控制和聯(lián)鎖保護等功能。
2. 聯(lián)鎖系統(tǒng)
主要包括鼓風(fēng)機和電捕塔(電捕焦油器)的運行聯(lián)鎖、焦?fàn)t三大車或四大車(部分焦?fàn)t有除塵車)聯(lián)鎖及鼓風(fēng)機\油泵和電捕塔(電捕焦油器)的運行連鎖等。
- 三車聯(lián)鎖
通過在推焦車、攔焦車和熄焦車上設(shè)置的爐號識別裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、無線數(shù)據(jù)傳輸裝置等,進行各車輛位置識別和工作狀態(tài)的自動采集,通過數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)雙向傳送,完成車輛間的信息傳遞和交換,實現(xiàn)推焦車、攔焦車、熄焦車聯(lián)鎖和操作管理功能。
- 鼓風(fēng)機聯(lián)鎖
焦?fàn)t荒煤氣系統(tǒng)主要的控制設(shè)備為鼓風(fēng)機,離心鼓風(fēng)機的喘振控制通過煤氣小循環(huán)手動閥控制(一般不引入系統(tǒng)),煤氣總管吸力通過煤氣大循環(huán)或鼓風(fēng)機調(diào)速控制實現(xiàn);控制對象主要是∏形管后蝶閥,機前蝶閥,風(fēng)機變頻器或液力偶合器。控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)監(jiān)控和風(fēng)機系統(tǒng)的聯(lián)鎖和聯(lián)鎖記錄。
3. 模擬量控制系統(tǒng)
主要包括集氣管壓力控制系統(tǒng)、焦?fàn)t加熱系統(tǒng)(包含分煙道壓力控制、主煤氣流量控制等)、氣液分離器液位控制等。
- 集氣管壓力控制
焦?fàn)t集氣管壓力控制是焦?fàn)t控制的關(guān)鍵之一。采用先進控制手段,對焦?fàn)t焦氣管壓力進行長期穩(wěn)定控制,對于改善環(huán)境、提高煤氣回收量和質(zhì)量以及焦?fàn)t輔助產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,具有重要的意義。根據(jù)“多焦?fàn)t集氣管壓力先進控制”方案設(shè)計原則和技術(shù)指標(biāo),中控提出一種分層結(jié)構(gòu)的基于專家系統(tǒng)技術(shù)的“混合智能解耦控制”方案,該方案的總體思路框架如圖3所示:
◆ 基礎(chǔ)控制層
位于控制結(jié)構(gòu)最底層的“基礎(chǔ)控制級”是整個控制方案能順利實施的關(guān)鍵。它主要包括:各分集氣管壓力獨立翻板調(diào)節(jié)系統(tǒng)、集氣管壓力調(diào)節(jié)智能解耦系統(tǒng)、鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)、荒煤氣大循環(huán)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、鼓風(fēng)機后壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等控制子系統(tǒng)。
◆ 協(xié)調(diào)控制層
位于整個控制系統(tǒng)的中間層的是協(xié)調(diào)控制級,它的目的是根據(jù)實際工況變化修正上述基礎(chǔ)控制級的回路設(shè)定值,完成系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)定工作。
◆ 管理決策層
管理決策層位于整個控制方案架構(gòu)的最上層。它實際上是一個專家系統(tǒng),在整個控制方案中起到統(tǒng)帥和中樞的作用,地位極其重要。管理決策層負(fù)責(zé)對集氣管系統(tǒng)的實際運行工況進行實時辨識,經(jīng)過推理,按當(dāng)時的工況和當(dāng)時系統(tǒng)所具備的調(diào)節(jié)能力對控制目標(biāo)進行決策,進而決定目前的控制策略(是否調(diào)風(fēng)機轉(zhuǎn)速、調(diào)多少并由此決定荒煤氣大循環(huán)調(diào)節(jié)的啟動和停止)。本專家控制系統(tǒng)由四大塊組成:信息處理單元、知識庫、推斷引擎和智能決策單元。
- 分煙道壓力控制
分煙道壓力控制的目的是保證煙道的吸力穩(wěn)定,達到合理的空氣過剩系數(shù),從而減少熱損失,提高熱效率。根據(jù)分煙道壓力變化自動調(diào)節(jié)煙道翻板的開度,穩(wěn)定分煙道壓力。燃燒控制系統(tǒng)采用以加熱煤氣量作為前饋參數(shù)調(diào)節(jié)煙道吸力的方案,考慮到廢氣含氧量受諸多方面因素影響。
- 主煤氣流量控制
中控對加熱系統(tǒng)控制采用前饋控制結(jié)合焦?fàn)t爐溫自動管理算法修正的方案,即將影響焦?fàn)t加熱的主要因素如加熱煤氣特性、配合煤的特性和焦?fàn)t操作等納入流量控制模塊。加熱控制采用前-反饋相結(jié)合的方式,根據(jù)實測的火道溫度反饋調(diào)節(jié)加熱煤氣流量;根據(jù)煤氣流量的變化前饋調(diào)節(jié)分煙道吸力的大小。
由于火道溫度的多模式模糊控制單元中包含了影響焦?fàn)t加熱穩(wěn)定的主要參數(shù),以此為基礎(chǔ)的控制模式能正確反映焦?fàn)t加熱需求,具有很強的實用性,而且該模式還能夠?qū)範(fàn)t操作的狀態(tài)做出積極反應(yīng),使調(diào)火和操作管理相結(jié)合。
部分控制流程圖如圖所示:
四、典型業(yè)績
中控在焦化行業(yè)的典型業(yè)績?nèi)绫硭荆?SPAN lang=EN-US>
典型用戶 | 項目名稱 |
河北中煤旭陽焦化有限公司 | 200萬噸/年焦化工程(一期) |
陜西黑貓焦化有限公司 | 120萬噸/年焦化工程 |
內(nèi)蒙古慶華集團慶華煤化有限責(zé)任公司 | 100萬噸/年焦化工程 |
太原市梗陽實業(yè)集團有限公司 | 100萬噸/年焦化工程 |
曲沃閩光焦化有限責(zé)任公司 | 90萬噸/年焦化工程 |
湖北新冶鋼有限公司 | 90萬噸/年焦化工程 |
云南曲靖麒麟焦化有限公司 | 80萬噸/年焦化工程 |
七臺河市勃利億達選煤有限責(zé)任公司 | 80萬噸/年焦化工程 |
山西潞安環(huán)能煤焦化工有限公司 | 70萬噸/年焦化工程 |
山西新現(xiàn)代煤焦化有限公司 | 70萬噸/年焦化工程 |
定州焦化廠 | 70萬噸/年焦化鼓冷工段 |
青海江倉能源發(fā)展有限公司 | 70萬噸/年焦化(焦?fàn)t、冷鼓工段)工程 |
定州焦化廠 | 70萬噸/年化產(chǎn)工段 |
山西巨海焦化有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西臨汾鋼鐵集團有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西金桃園煤焦化集團有限公司 | 60萬噸/年焦化工程2#、3#焦?fàn)t |
山西平遙煤化集團有限責(zé)任公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西南鐵集團光大焦化氣源有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
太原市信豐通機電貿(mào)易有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西省安澤永鑫焦化有限責(zé)任公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西南鐵集團光大大焦化氣源有限公司 | 60萬噸/年焦化工程(化產(chǎn)) |
山西省平遙煤化(集團)有限責(zé)任公司 | 60萬噸/年焦化工程(化產(chǎn)) |
山西瑞德焦化有限公司煤氣化分公司 | 60萬噸/年焦化工程(化產(chǎn)) |
山西曙光煤焦集團有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西孝義紅塔煤焦化有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西天星煤氣化有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西鑫升焦化有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西金巖電力煤化工有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山西省安澤縣永鑫煤焦化有限責(zé)任公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
山東金能煤炭氣化有限公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
內(nèi)蒙古烏拉山化肥有限責(zé)任公司 | 60萬噸/年焦化工程 |
平山縣敬業(yè)焦酸有限公司 | 60萬噸/年焦化集氣管壓力控制及粗苯回收工程 |
山西天星煤氣化公司 | 60萬噸/年焦化工程(化產(chǎn)) |
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