焦炉加热智能控制系统

一、项目介绍和建设情况

针对1#焦炉为5.5米捣固焦炉设计焦炉加热智能控制系统，本系统以节约煤气、稳定焦炭品质、方便人工操作为综合目标，通过智能控制焦炉加热过程以及协调四车联锁系统对炼焦生产过程进行综合智能管控。

工程范围包括焦炉生产现场，从焦炉主体到煤气管道、烟道、上升管、分烟道等固定设施，以及四车(装煤车、推焦车、熄焦车、拦焦车)、交换机等机械设施。可管理的对象包括焦炉主体以及各个煤气管道、烟道、四车设备；物料包括加热煤气、空气、焦饼、废气、荒煤气。

建设情况：

湖南千盟工业智能系统股份有限公司自2018年5月3日签订合同至2018年10月6日完成验收。

二、实施方案

项目分为各个子系统实施，分别包括立火道温度测温系统、上升管温度测量系统、煤气单管自动化改造系统、四车联锁系统实施方案

1、立火道温度测温系统施工

1#炉红外测温仪安装所示为测温仪全装示意图，分别在炉端台和炉间台的焦侧、机侧布置控制柜，共4个，每座炉子共有102个测温点，（例如焦侧51个测温仪，“机控柜1”接入Z近的26个，“机控柜3” 接入Z近的25个，机侧类似）。同时，在炉间台和端台接入空气源或者氮气源，空气源需要在机焦侧布置2套空气过滤器，共4套空气过滤器，空气源和氮气源可自动切换，对焦侧、机侧红外测温仪进行反吹。

反吹气体采用氮气为主，干净、干燥仪表风为备用，依据现场需要实现人工远程切换，保证反吹系统持续有风。

需在焦炉附近接入DN50气管接口，配法兰连接的截止阀，并预留一个储气罐的位置（直径1000mm，高度2500mm）。气源压力不小于0.8Mpa。气量约40m³/h。

（1）局部安装

（2）现场施工

Ø上位机界面

Ø硬件实物

2、上升管温度测量系统施工

1)整体安装布局

在炉间台布置机控柜，连接所有热电偶；机控柜通过DP总线连接到中控室的中控柜。

2)局部安装

安装在桥管连接处附近，荒煤气温度相比上升管处温度低、可延长热电偶寿命，节省材料，安装方便。

3)现场施工图

Ø上位机界面

图29 粗煤气温度随结焦时间的变化趋势

3、煤气单管自动化改造施工

1)整体安装布局

2)改造示意图

单管孔板盒与加减考克之间有短节进行改造，工作量小，不会改动现有的单管结构，将现有短节跟换会带蝶阀的短节。

控制ZX发送信号到定位器，定位器工作接通气源，通过气动执行器将蝶阀的开度调整到合适的位置（如果在无气源，无电的紧急情款下，可以人工调节手动机构来调节蝶阀开度）。当蝶阀的开度调整到指定位置后，定位器切断电源，使蝶阀一直保持在此位置。再将信号传输到控制ZX，如此来实现单管的自动调节。

 本改造的密封装置还是沿用现有管道的密封装置。

桥架位置可以在上部或下部，具体位置以现场为准。

气路布置为，炉体ZX分为两根气路总管，再通过分管接头与气管连接到每根单管的气动调节蝶阀。

2）现场施工Ø上位机界面

    界面包括单孔的火落时间异常提示、正在焖炉时间提示、立火道温度异常提示，及单管调节自动手段切换，交换信号显示等。

Ø硬件实物

4、四车联锁系统

Ø上位机界面

四车联锁系统能为焦炉加热提供焦炉推焦和装煤数据，通过推焦和装煤数据送入焦炉加热系统中，焦炉加热系统进行分析出焦时间，调节焦炉煤气需求。推焦杆行程有利于焦饼测温确定焦饼各个位置的温度，通过焦饼温度有利于推导出对应的立火道加热情况。系统可以通过升级增加推焦车和熄焦车单元，便于对焦炉生产进行管理。

三、技术路线

系统包括数据采集子系统、煤气主管自动调节子系统、分烟道吸力自动调节子系统、集气过程智能控制子系统，四车联锁子系统。

系统采用工业网络环保检测系统、化验室系统、dcs系统等厂里已有第三方系统进行数据交换；并安装在线采集设备数据，主要包括直行温度、分烟道废气氧含量氧化锆，上升管荒煤气温度，单管调节阀开度等。

智能计算ZX综合分析数据后，智能调节煤气主管设定值，分烟道吸力设定值，单管调节阀开度、优化标准温度等从而保证炼焦过程的温度稳定和均匀。智能计算ZX与DCS系统通信，实现数据共享和无扰切换。

四、项目成果、实施成效及经验总结

项目成果和实施成效

项目投用后满足了环保生产，且调温工、测温工工作量明显减少，煤气节省效果明显，具体效果如下：

1.在同等煤气热值、标准温度、配煤水平情况下，通过总管控制，煤气节省约5%。

2.在焦炉煤气管道无堵塞、煤气流量计稳定、调节阀正常、煤气压力足够等正常生产工况下，全炉平均温温度在±7℃。

3.正常工况下降低氮氧化物约30%。     

经验总结:

焦化智能制造项目，在自动化设备基础上，添加必要的在线传感，并通过工况分析和预判，ZD是满足现场工况变化的自适应控制，以及知识库的自动积累，实现焦化生产的智能化和管理智能化。