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文檔簡介

1、 增設自動加熱裝置實施方案 編制:李江偉審核:審批:批準:焦化廠第三煉焦車間2012年5月30日增設自動加熱裝置實施方案 一、現(xiàn)狀與改造意義1、焦爐生產(chǎn)現(xiàn)狀第三煉焦車間5#、6#焦爐于2009年8月份相繼開工生產(chǎn),在我國的焦爐生產(chǎn)技術中相對比較先進,但焦爐生產(chǎn)模式仍然是粗放式的,生產(chǎn)過程基本上以人工操作為主,輔助以一些簡單的自動化手段,因而生產(chǎn)效率低下,工人的生產(chǎn)操作環(huán)境惡劣,污染嚴重,單位產(chǎn)品的能耗很高。兩座焦爐分別有65孔炭化室和66孔燃燒室,采用焦爐煤氣加熱,操作工每四小時用便攜式紅外測溫儀表測量第7和第26火道的鼻梁磚溫度,然后根據(jù)全爐平均溫度的高低人工調(diào)整加熱煤氣流量和分煙道吸力,焦

2、爐加熱控制基本上以人工操作為主。而焦爐的加熱過程是單個燃燒室間歇、全爐連續(xù)、受多種因素干擾的熱工過程,是典型的大慣性、非線性、時變快的復雜系統(tǒng),存在以下問題: 標準溫度的確定完全有人工經(jīng)驗確定,并且往往偏高,導致能耗加大,焦炭燒蝕嚴重。 立火道溫度的測量采用傳統(tǒng)的人工測溫方法,測溫精度低,受各種影響誤差大。 加熱控制手段落后,仍采用人工加減煤氣流量的方法。 空氣過剩系數(shù)不合理,不能正確地反映燃燒室中煤氣燃燒。 焦餅溫度或爐墻溫度過高,帶走較高熱量。2、改造的意義本次5#、6#焦爐增設自動加熱裝置的改造工作主要是增設焦爐加熱系統(tǒng)新型檢測與優(yōu)化控制技術。該系統(tǒng)應用了大量智能化控制手段和先進的設備來

3、提高操作系統(tǒng)的性能。對于穩(wěn)定爐溫、降低能耗、提高焦炭質量,對推進焦化技術進步,實現(xiàn)了資源高效利用,建設國內(nèi)第一流的焦化企業(yè)都是非常有必要的。二、改造目標 實現(xiàn)焦爐立火道溫度的直接測量。 建立火道溫度數(shù)學模型,預測全爐立火道溫度的變化趨勢,減少測溫次數(shù),降低工人勞動強度。 實現(xiàn)焦爐加熱過程的全自動控制,計算機控制系統(tǒng)可直接調(diào)整加熱煤氣流量和分煙道吸力,溫度的波動幅度減??; 自動生成煉焦指數(shù)模型,實時檢測粗煤氣溫度的變化,準確判斷火落時間。 根據(jù)各工藝參數(shù)的變化,建立標準火道溫度模型。 節(jié)能降耗達1.03.0%,焦爐的噸焦能耗達到國內(nèi)一流水平; 實時監(jiān)測全爐各炭化室的工作狀態(tài),自動判斷高溫/低溫號

4、,生成操作指導界面。 有利于延長爐齡,穩(wěn)定焦炭質量,降低勞動強度;三、主要技術內(nèi)容 1、火道溫度自動在線連續(xù)測量高溫物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量,輻射能量的大小與它的表面溫度有著十分密切的關系,因此,通過對物體自身輻射的紅外能量的測量,便能準確地測定它的表面溫度,這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎。輻射量除依賴于物體的溫度之外,還與構成物體的材料種類、表面狀態(tài)等因素有關,通常用發(fā)射率來描述這一特征,發(fā)射率一般在0-1之間。紅外光纖溫度測量由以下幾部分構成:光學鏡頭:光學系統(tǒng)直接安裝在爐頂?shù)目椿鹂仔t蓋上,通過目測瞄準對準鼻梁磚表面,光學系統(tǒng)的總高度低于80mm。防塵、防火、防水系統(tǒng)

5、;紅外光纖探測器前置放大校正、線性化峰值/瞬時值V/I光學系統(tǒng)標準信號 輸入計算機鼻梁磚 圖3.1 紅外測溫系統(tǒng)示意圖小爐蓋儀表系統(tǒng)光導纖維(光纖):把光學鏡頭收集的光信號傳送給儀表。光纖為高純度石英,化學成分為SiO2,物理化學性質非常好,它耐腐蝕,熔點非常高。儀表系統(tǒng):把光信號轉化成溫度信號,它的工作溫度 60。紅外光纖溫度測量系統(tǒng)系統(tǒng)的工作原理是: 通過光學系統(tǒng)(光學鏡頭)把立火道底部的磚表面的熱輻射(紅外光)收集起來; 光纖(光導纖維)把光學系統(tǒng)收集的熱輻射(紅外光)傳送到儀表上去; 在儀表中,把熱輻射(紅外光)信號轉化成溫度信號。圖3.2 火道溫度隨結焦時間周期性變化規(guī)律 2、 粗煤

6、氣溫度的測量與煉焦指數(shù)模型粗煤氣溫度的測量位置,一般選擇在上升管或橋管部分進行測量,粗煤氣的溫度一般不超過1000,通常采用K型測量。在煉焦過程中,煤中的揮發(fā)份就從炭化室中逸出,形成粗煤氣,粗煤氣經(jīng)過上升管、橋管最后匯集到集氣管中,進入下一道生產(chǎn)工序。在裝煤初期,揮發(fā)份量大,炭化室溫度低,粗煤氣的溫度也相對較低,隨著炭化室溫度的升高,從炭化室內(nèi)部逸出粗煤氣溫度也隨之升高,大約十幾小時后上升至最高點,這一時期,煤基本上變成了焦炭,揮發(fā)份很少,從炭化里帶走的熱量也很少,所以粗煤氣的溫度也緩慢下降,直到推焦結束。粗煤氣的溫度的變化在一定程度上反映了炭化室中煤變焦過程變化,因此通過對粗煤氣溫度變化的研

7、究,可以間接地判斷焦炭的成熟情況以及標準溫度的高低。國內(nèi)外通過粗煤氣溫度判斷焦炭成熟的方法有多種形式,基本思路十分接近,但在具體的做法有一些差別。綜合各方面考慮,把熱電偶安裝在橋管處或上升管處測量粗煤氣溫度,用煉焦指數(shù)模型更適合JN60型焦爐生產(chǎn)操作的實際情況,實現(xiàn)方法也比較簡單。通過光學儀器設備測量粗煤氣的顏色的方法,維修工作量非常大,因為光學儀器設備的光學窗口非常容易被粗煤氣中的煤焦油沾污。色譜儀分析粗煤氣成分的方法也不適合國內(nèi)焦爐的現(xiàn)狀,一是色譜儀價格貴,二是色譜儀對工作環(huán)境有較高的要求。研究內(nèi)容:l 上升管處安裝熱電偶的安全防護;l 上升處粗煤氣溫度的變化規(guī)律;l 如何自動生成煉焦指數(shù)

8、模型。3、 煉焦指數(shù)模型與標準溫度修正焦炭的成熟度是焦爐生產(chǎn)的主要質量指標,它由揮發(fā)份、焦炭強度等參數(shù)構成,在實際生產(chǎn)中這些參數(shù)又是通過焦餅表面溫度或焦餅中心溫度來控制的,由于工業(yè)現(xiàn)場的特殊環(huán)境的限制,焦餅溫度難以長時間在線連續(xù)測量,因而直接用焦餅表面溫度或焦餅cm圖3.3 橋管處粗煤氣溫度的變化時間溫度 中心溫度來控制焦炭的質量指標很困難。在煉焦過程中,粗煤氣在不同時間段內(nèi)按一定規(guī)律在變化的,通過粗煤氣溫度的變化(見圖3.4),可得出煉焦指數(shù):CI = c /m 式中:CI煉焦指數(shù) c 結焦周期,h m 從裝煤開始到粗煤氣溫度到達最大值的時間,h根據(jù)對焦餅表面溫度的測量和焦炭質量指標的綜合分

9、析,確定煉焦指數(shù)的合適范圍,在此范圍內(nèi),焦炭的成熟度好,質量指標比較合理。因而在生產(chǎn)過程中,若將煉焦指數(shù)穩(wěn)定在上述的范圍內(nèi),就可以較好地控制焦炭的質量。 研究內(nèi)容:l 找出煉焦指數(shù)與焦餅中心溫度的對應關系,并回歸分析得出關系模型;l 根據(jù)煉焦指數(shù)關系和工藝要求確定標準的煉焦指數(shù);l 根據(jù)實際的煉焦指數(shù)(全爐平均值)與標準煉焦指數(shù)的偏差調(diào)整標準火道溫度。最終的標準溫度的模型是: Ts= Tf + F1(CI)+ F2(Mt)+ F3()其中:Ts - 標準溫度 Tf - 理論(或經(jīng)驗)標準溫度 F1(CI)- 標準溫度的煉焦指數(shù)修正模型(反饋) F2(Mt)- 標準溫度的水分修正模型(前饋) F

10、3()- 標準溫度的結焦時間修正前饋模型(前饋)4、 控制算法研究焦爐加熱控制的目的就是根據(jù)生產(chǎn)工況的變化,適時地調(diào)整供熱量,在各種干擾的作用下,能使爐溫保持基本穩(wěn)定。焦爐的加熱系統(tǒng)一般由相互關聯(lián)的兩個子系統(tǒng)即立火道溫度系統(tǒng)和吸力系統(tǒng)(即燃燒室和煙道的負壓控制系統(tǒng))構成,它是一個雙輸入雙輸出的系統(tǒng),但由于吸力系統(tǒng)的工作頻率遠高于溫度系統(tǒng),因此可將它分成兩個獨立的子系統(tǒng)。焦爐立火道溫度控制系統(tǒng)是典型的大慣性、非線性、特性參數(shù)時變的系統(tǒng),并且在生產(chǎn)過程中,還經(jīng)常受到諸如延時推焦、變更結焦時間、煤質、裝爐煤水分波動等因素的干擾,故采用常規(guī)的PID 控制難以保證爐溫的穩(wěn)定。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,爐溫的波動

11、應控制在標準溫度±7范圍內(nèi),但實際生產(chǎn)中,爐溫的波動往往超出±7的范圍, 針對焦爐這一特點,采用模糊控制算法較為合適,但普通的模糊算法亦有它的不足之處,若模糊輸入/出量的量化等級分得過細,則模糊控制規(guī)則變得很復雜,分得過粗,難以滿足控制精度的要求。用多模式模糊控制可較好地解決這一矛盾,圖3.5為多模式模糊控制系統(tǒng)框圖。主要研究內(nèi)容l 通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析,找出焦爐的控制特性參數(shù)l 控制仿真,找出適合焦爐特性的控制規(guī)律或算法;l 優(yōu)化控制參數(shù)。煤氣管道焦爐P I模糊控制煤氣壓力 火道溫度目標火道溫度+-+-Bang-Bang控制E>6E6E.圖3.4 多模式控制系統(tǒng)框圖

12、4、分煙道吸力模型研究通過對分煙道翻板的自動控制,使分煙道吸力處于合適的范圍,保證燃燒系統(tǒng)各區(qū)段吸力和看火孔壓力合理,又保證適宜的煙道含氧(空氣系數(shù))。由于吸力控制一般受加熱煤氣流量、風門開度、煤氣熱值和氣候條件等的影響,通過理論分析建立數(shù)學建模型,找出分煙道吸力的最優(yōu)控制值。研究內(nèi)容:l 從理論上分析燃燒系統(tǒng)的各處壓力(吸力)分布規(guī)律;l 根據(jù)理論分析和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析,建立實用的分煙道吸力前饋控制模型;l 用氧化鋯氧量的在線分析數(shù)據(jù)和人工化驗的分析數(shù)據(jù),對前饋模型進行修正。5、高溫/低溫炭化室、問題炭化室以及邊爐的監(jiān)控根據(jù)安裝在上升管的粗煤氣溫度,生成每個炭化室對應的煉焦指數(shù),并把每個炭化室

13、對應的煉焦指數(shù)記錄下來,生成歷史數(shù)據(jù)庫;研究內(nèi)容:l 找出粗煤氣溫度與炭化室的高溫/低溫關系;l 找出炭化室高溫/低溫判別指標或判別域值;l 自動生成操作指導舉例:自動生成煉焦指數(shù),目標值為1.20, 07#、46#、50# 與標準值偏差大(超過0.2) 07#、46# 煤氣流量偏大,孔板減??; 50# 流量偏小,孔板加大; 爐號01020304050607 44454647484950煉焦指數(shù)1.201.241.191.301.281.311.40 1.171.131.451.211.241.251.00指數(shù)偏差00.04-0.010.050.080.110.2 -0.03-0.070.25

14、0.010.040.05-0.2需調(diào)整號 四、實施方案內(nèi)容1、目前已經(jīng)具備的基礎條件 控制系統(tǒng)條件目前焦化廠的兩座焦爐已經(jīng)配置了一套DCS控制系統(tǒng),現(xiàn)場的煤氣流量、煤氣壓力、分煙道吸力、蓄頂吸力、煙氣溫度等參數(shù)直接進入DCS控制系統(tǒng)中,并且DCS系統(tǒng)能自動進行煤氣流量、分煙道吸力的自動調(diào)節(jié)。DCS控制系統(tǒng)配有兩臺操作站,分別監(jiān)控兩座焦爐的生產(chǎn)工藝流程的參數(shù)變化。監(jiān)控器電 源CPU通訊模塊AI1AO-DI-監(jiān)控器EthernetProfibus變送器1變送器N變送器煤氣流量、吸力控制閥圖4.1 控制系統(tǒng)硬件配置示意圖AI電 源通訊模塊 AIAI-新增測量點要實現(xiàn)焦爐優(yōu)化加熱控制,只需增加一些DC

15、S控制模塊,就可以在硬件上滿足要求;或增加一個新的小系統(tǒng),與原來的DCS系統(tǒng)進行通訊,也可滿足控制要求。監(jiān)控器電 源CPU通訊模塊AI1AO-DI-監(jiān)控器EthernetProfibus變送器1變送器N變送器煤氣流量、吸力控制閥圖4.2控制系統(tǒng)硬件配置示意圖橋電 源CPU通訊模塊AIAO-AI-新增測點監(jiān)控器西門子PLC 粗煤氣溫度測量條件粗煤氣溫度的測量國內(nèi)外大致分為兩類,一是在上升管部分插入熱電偶,另一個就是在橋管處插入熱電偶。但焦化廠的JN60型焦爐上,橋管位置有現(xiàn)成的安裝孔,安裝施工非常方便。 基礎自動化系統(tǒng)比較完善 焦爐煤氣流量、分煙道吸力已經(jīng)實現(xiàn)自動控制,為進一步實現(xiàn)優(yōu)化控制提供了

16、良好的基礎。 基礎的工藝數(shù)據(jù)齊全 焦化廠的生產(chǎn)大帳表完整地記錄了焦爐生產(chǎn)的三班數(shù)據(jù),如不同時間的煤氣流量、立火道溫度、分煙道吸力、廢氣含氧、廢氣溫度等,可為建立統(tǒng)計數(shù)學模型提供較完整的基礎數(shù)據(jù)。2火道溫度的全自動在線連續(xù)測量系統(tǒng)實施方案全自動在線連續(xù)測量系統(tǒng)有三部分,光學鏡頭、光纖、光電轉換(儀表)。 光學鏡頭 主要材料是光學石英玻璃和不銹鋼,本身耐高溫,不怕高溫烘烤;光學鏡頭最主要的問題是防止煙塵對鏡頭的污染,影響通光強度,采用防塵系統(tǒng)克服這一問題;光學鏡頭前安裝一個導風口(單向通風),向導風口吹微風,可避免煙氣、灰塵對鏡頭的污染。小爐蓋圖4.3 光學鏡頭安裝示意光學鏡頭吹氣70mm隔熱片導

17、風口 光纖 采用雙石英紅外傳導光纖,光纖的芯皮直徑比為1.1,光纖的芯線徑為0.4m,耐熱性能主要取決于涂覆層的材料,采用聚亞酰胺,耐溫可達350,另外光纖外面還有防護材料和金屬軟管。 把光纖沿鐵軌布置,不影響爐頂操作,光纖放置在5#槽鋼中,在槽鋼內(nèi)鋪設保溫材料,可防止火焰直接燒烤。圖4.4 光纖內(nèi)部結構 光電轉換(儀表) 儀表系統(tǒng)的工作溫度在060,放置在爐間臺位置可滿足要求。通過系統(tǒng)的耐高溫設計和上述的防護處理措施,煙塵進不去,又耐高溫烘烤,預計紅外測溫系統(tǒng)可長期穩(wěn)定運行。11方案l 測點分布見下圖; l 溫度測點是越多越好,一般來說,對于5-2串序的焦爐操作,5的倍數(shù)基本能反應全爐的平均

18、變化,通常在機、焦側各15點或20點、 25點,也可取爐數(shù)的一半33個點,但投資要相應增加。l 現(xiàn)取20個點,機焦側共40個點,兩座焦爐共計80個測溫點。01020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505151525354555657585960616162636465663、 粗煤氣溫度測量 熱電偶選型 選擇K型熱電偶理由是:l K型熱電偶的測溫范圍在01100,短期測量可達1300;l 粗煤氣正常溫度在700°附近,但在異常情況下

19、(時間不長,最多20分鐘),可能超過1300;l 為了提高使用壽命,加粗熱電偶的偶絲(采用23mm的偶絲)保護套管選擇GH3039特種耐高溫鋼套管,它既有好的耐熱性能又有好的機械性能。 安裝位置焦化廠的JN60型焦爐橋管上預留有熱電偶插入口,安裝比較方便。見下圖: 圖4.5 粗煤氣測點示意圖熱電偶在橋管安裝位置氨水噴灑炭 化 室粗 煤 氣4.4 焦餅溫度測量裝置安裝示意 測點位置(以導焦柵底部為基準)27004600800裝煤高度成熟焦餅高度 光纖布置示意圖l 光纖用玻璃纖維硅膠帶包裹,放置在槽鋼內(nèi);l 光纖 預留3.5米懸掛,以便隨導焦柵前進/后退;l 光纖的另一端固定在攔焦車的三層平臺上;

20、l 儀表盒就近固定;l 天線從儀表盒引出,露天放置,與金屬障礙物的間距不小于0.5米;4、 控制方案的實施采用前-反饋相結合的方式根據(jù)焦餅中心溫度、煤質和配煤情況確定最佳標準火道溫度;根據(jù)火道溫度-自動調(diào)整加熱煤氣流量;根據(jù)加熱煤氣流量-自動調(diào)整分煙道吸力; 以二前饋、一反饋、一監(jiān)控、三修正、兩串級相結合的優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng) 二前饋:供熱煤氣量前饋、分煙道吸力前饋 一反饋:爐溫反饋一監(jiān)測:監(jiān)測空氣系數(shù)值三修正:熱值修正、水分修正、實測爐溫偏差修正 兩串級:爐溫控制、吸力控制采用串級控制方案。圖4.6 控制系統(tǒng)框圖目標火道溫度模型火道溫度的多模式模糊控制單元煤氣流量控制單元(顯示)實測火道溫度焦 爐調(diào)

21、節(jié)閥孔板流量計分煙道吸力吸力模型設定值煤質、煉焦工藝條件煤氣空氣煉焦指數(shù)模型粗煤氣橋管處溫度標準溫度修正 溫度控制焦爐立火道溫度控制系統(tǒng)是典型的大慣性、非線性、特性參數(shù)時變的系統(tǒng),并且在生產(chǎn)過程中,還經(jīng)常受到諸如延時推焦、變更結焦時間、裝爐煤水分波動等因素的干擾,故采用常規(guī)的PID 控制難以保證爐溫的穩(wěn)定。根據(jù)生產(chǎn)要求,爐溫的波動應在標準溫度±7范圍內(nèi),但實際生產(chǎn)中,在受到較大干擾下,爐溫的波動往往超出±7的范圍, 針對焦爐這一特點,采用模糊控制算法較為合適,但普通的模糊算法亦有它的不足之處,若模糊輸入/出量的量化等級分得過細,則模糊控制規(guī)則變得很復雜,分得過粗,難以滿足控

22、制精度的要求。用多模式模糊控制可較好地解決這一矛盾。為了便于控制規(guī)則的在線調(diào)整,采用解析式表述的控制規(guī)則是非常適合的。 U =* E + ( 1 -) * EC (0 << 1)前饋模型PID反饋模型煤氣流量其它參數(shù)煙氣殘氧量分煙道吸力SP圖4.7吸力前反饋控制·為取整運算,式中為調(diào)整因子,通過調(diào)整的大小可以調(diào)整模糊控制規(guī)則,亦即改變E、EC在控制輸出中的權重。當偏差較大時,控制系統(tǒng)的主要任務是盡快消除偏差,此時偏差E的權重應大一些,而當偏差較小時,控制系統(tǒng)的主要任務是使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定下來,這時偏差的變化EC的權重應大一些。控制仿真研究也證明這種控制模式的有效性。 吸力控制

23、 采用前反饋控制相結合的模式,根據(jù)前饋吸力模型和加熱煤氣流量的變化前饋調(diào)整分煙道吸力大小;根據(jù)分煙道殘氧量的大小反饋調(diào)整、修正吸力目標值,考慮到交換過程對分煙道殘氧量影響非常大,氧化鋯測出的煙氣殘氧量不能直接作為控制參數(shù),需要反饋模型計算的數(shù)據(jù)作為控制參數(shù)。4.5 火道溫度模型的建立 主要是根據(jù)三班測溫數(shù)據(jù)與全自動測溫進行比較、統(tǒng)計分析、顯著性檢驗等方法,消除人為誤差和其它隨機性誤差,建立全自動測溫代表火道溫度與全爐平均溫度的關系模型。 4.6 結焦周期溫度變化規(guī)律的研究 選擇一個工況條件比較好的炭化室,在兩側安裝紅外測溫儀,記錄溫度隨結焦時間的變化規(guī)律,并研究裝煤量、配煤水分、提前/推遲推焦

24、時間等參數(shù)的影響。4.7 分煙道吸力模型建立 采集一個月以上的煤氣流量、分煙道吸力、煙氣殘氧量、空氣參數(shù)等數(shù)據(jù),進行統(tǒng)計分析和顯著性檢驗分析,找出影響吸力的主要參數(shù),建立分煙道吸力模型4.8 煉焦指數(shù)與標準火道溫度關系模型的建立其一,根據(jù)一定的生產(chǎn)工藝條件(配煤穩(wěn)定、結焦周期穩(wěn)定)下,確定煉焦指數(shù)與焦炭成熟度(或焦餅中心溫度)、標準溫度的關系;其二,配煤的變化對煉焦指數(shù)與標準火道溫度關系模型的影響;其三,結焦周期改變對煉焦指數(shù)與標準火道溫度關系模型的影響;其四,提前/延時推焦對煉焦指數(shù)的影響。4.9 高溫/低溫炭化室、問題炭化室以及邊爐的監(jiān)控把粗煤氣的溫度信號記錄到歷史數(shù)據(jù)庫中,可方便工藝人員

25、進行操作查詢,通過對歷史數(shù)據(jù)的比對、分析可發(fā)現(xiàn)異常爐號;根據(jù)每個炭化室對應的煉焦指數(shù)和工藝參數(shù),建立煉焦指數(shù)與異常爐號的對應關系,自動進行異常爐號的預測、預報;根據(jù)煉焦指數(shù)和溫度曲線變化,自動生成操作指導。5、項目實施后預期達到的最終目標 實現(xiàn)焦爐立火道溫度的直接測量焦爐火道溫度是焦爐生產(chǎn)中最重要的工藝參數(shù),一直難以在線直接測量,國內(nèi)外幾十年來不斷地尋求解決方法,如用熱電偶等方法,但這些方法都是間接測量,測量的精度不高,受干擾因素多。焦爐火道溫度直接在線連續(xù)測量技術為國內(nèi)外首創(chuàng); 建立火道溫度數(shù)學模型 通過數(shù)學模型準確預測全爐立火道溫度的變化趨勢,可減少三班測溫次數(shù),降低工人勞動強度;技術上達

26、到國內(nèi)領先水平。 實現(xiàn)焦爐加熱過程的全自動控制通過數(shù)學模型的計算,計算機控制系統(tǒng)可直接調(diào)整加熱煤氣流量和分煙道吸力,溫度的波動幅度減小; 自動生成煉焦指數(shù)模型通過安裝在上升管根部的熱電偶實時檢測粗煤氣溫度的變化,準確判斷火落時間,并自動生成煉焦指數(shù),指導工藝人員進行生產(chǎn)操作,并預測焦餅中心溫度或焦炭成熟度; 建立標準火道溫度模型模型能根據(jù)生產(chǎn)工藝狀況的調(diào)整或變化,指導或自動調(diào)整標準溫度;模型能根據(jù)配煤水分的變化及時調(diào)整標準溫度;模型能根據(jù)焦餅成熟度(煉焦指數(shù))修正標準溫度。 節(jié)能降耗達1.03%,噸焦能耗指標達到國內(nèi)一流水平; 實時監(jiān)測全爐各炭化室的工作狀態(tài) 通過煉焦指數(shù)檢測各個炭化室的加熱狀

27、況,并自動判斷高溫/低溫號,生成操作指導界面,指導工藝人員對個別爐號的供熱量進行調(diào)整。技術上達到國內(nèi)先進水平。 有利于延長爐齡,穩(wěn)定焦炭質量,降低勞動強度;五、 研制開發(fā)的技術路線,實施的方式、方法、步驟。 采用方案論證-試驗-驗證-改進-推廣的技術管理路線;1、方案論證提出初步方案后,系統(tǒng)地查閱了國內(nèi)外有關焦爐加熱控制方面技術資料,并進行了分析、整理,同時針對焦化廠JN60的應用實踐,提出合理的技術方案;方案提出以后,再請相關的焦爐專家、一線的工程技術人員審核,提出修改和補充意見,最后形成執(zhí)行的技術方案。如項目實施方案中的關鍵參數(shù)測量方案、測量點的安裝、控制方案等都經(jīng)過有關人員反復調(diào)研、比對

28、以及到現(xiàn)場考察得出的。2、 技術方案關鍵點的前期試驗對方案中采用的一些新技術或創(chuàng)新內(nèi)容,需經(jīng)過反復試驗、測試。 焦爐立火道溫度的全自動測量系統(tǒng)試驗:l 光學鏡頭在實驗室里進行高溫熱態(tài)性能測試,放置在300的烘箱里,連續(xù)運行一周,測試光學鏡頭特性改變情況;l 把一個光學鏡頭安裝在焦爐中間爐號的看火孔小爐蓋上,在不吹風的情況下,放置一周時間,測試它的耐熱性能;l 光纖在實驗室里進行高溫熱態(tài)性能測試,放置在300的烘箱里,連續(xù)運行一周,測試光纖的通光特性改變情況,并與在常溫下的通光特性進行比較;l 選一根1.0米長度的光纖,放置在爐頂?shù)蔫F軌邊,不進行防護,連續(xù)放一周,觀察它的外觀特性、通光特性;l

29、儀表系統(tǒng)是常規(guī)設備,不需要前期測試。 粗煤氣溫度測量前期先定制一根熱電偶,安裝在上升管運行一個月取出,測試分析;若發(fā)現(xiàn)有問題在重新設計制作,再測試,直到合格為止。 控制算法先根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù),建立焦爐模型控制特性參數(shù),然后把“焦爐模型控制特性參數(shù)”輸入計算機上,進行控制算法仿真研究和控制參數(shù)尋優(yōu)。 數(shù)學模型的前期準備根據(jù)生產(chǎn)記錄的歷史數(shù)據(jù),初步建立各類數(shù)學模型,編寫建模程序,進行程序調(diào)試。3、 驗證階段在這一階段,對控制方案各分項技術內(nèi)容在焦爐現(xiàn)場環(huán)境下進行逐個驗證,檢驗其可靠性和可能存在的問題 焦爐立火道溫度的在線連續(xù)測量技術的驗證選取一套完整的焦爐立火道溫度的在線連續(xù)測量系統(tǒng),放置在焦爐實際的

30、環(huán)境下運行,檢驗在生產(chǎn)情況下的穩(wěn)定性、安全性以及對生產(chǎn)操作的影響; 煉焦指數(shù)自動生成系統(tǒng) 在生產(chǎn)工況下,驗證煉焦指數(shù)自動生成系統(tǒng)的準確程度,以及改進措施。 控制系統(tǒng)在驗證階段,把控制系統(tǒng)的硬件設備安裝調(diào)試好,并進行離線模擬測試、模擬運行,觀察系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、電磁抗干擾特性、安全性能以及可能對其它系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾特性; 控制算法的驗證對控制算法控制仿真研究之后,還需要進行現(xiàn)場試驗、驗證:第一步,在確保生產(chǎn)安全的前提下,對各個控制回路分別進行短期的現(xiàn)場驗證,驗證過程必需是逐個的、單獨的進行,測試、驗證的時間嚴格控制,把對生產(chǎn)的影響控制安全范圍內(nèi)。第二步,在各個控制回路短期驗證完畢后,還需對各個

31、回路進行較長時間的驗證;第三步,在各個控制回路經(jīng)過驗證、確保安全以后,再進行短期的全系統(tǒng)的安全性驗證,短期驗證可靠后再進行較長時間的運行驗證。4、 試運行階段在上述兩個階段成果的基礎上,進行試運行。第一步,檢查新增的檢測點、控制系統(tǒng)的運行情況,有無異常情況,在通過較長時間的觀察沒有發(fā)現(xiàn)問題后,進入第二步。第二步,分煙道吸力優(yōu)化控制的投運首先對分煙道的吸力優(yōu)化值設置安全限值,即在優(yōu)化控制程序萬一出現(xiàn)差錯時,吸力也在生產(chǎn)安全允許的范圍內(nèi);然后依次把前饋控制投入進去,在長時間運行確保沒有問題后,再把反饋控制加進去;機側分煙道吸力、焦側分煙道吸力控制分別進行;第三步,優(yōu)化加熱控制首先對優(yōu)化控制程序計算

32、值進行安全限制,即在優(yōu)化控制程序萬一出現(xiàn)差錯時,優(yōu)化控制程序計算的值也在生產(chǎn)安全允許的范圍內(nèi);其次,對優(yōu)化控制程序計算值進行觀察、監(jiān)測,以發(fā)現(xiàn)有無異?;驔]有考慮到的問題;再次,在確保沒有問題后,把優(yōu)化控制投入試運行。第四步,煉焦指數(shù)的修正模型投運先離線觀察煉焦指數(shù)模型的運算結果是否合理、有無異常;其次,用計算結果人工修正標準溫度,觀察是否合理;再次,確保計算合理、可靠后投入自動第五步,用煉焦指數(shù)模型監(jiān)測或預測、預報異常爐號;在試運行期間,密切觀察、記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù),對系統(tǒng)再進一步完善和優(yōu)化,分析可能出現(xiàn)的問題,試運行時間為一個月。5、 改進階段對試運行期間出現(xiàn)的問題和不足進行改進、完善,特別是可能

33、存在的安全隱患要有相應的應急處理程序、安全措施或安全預案。6、 正式運行在試運行一個月以后,沒有出現(xiàn)任何問題后,再投入正式運行。在正式運行以后,生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄和觀察由操作工進行。六、實施進度安排5月份完成項目實施方案及審批工作67月份完成招標申請及招標工作89月份進行備品、備件等材料計劃上報、領取10月1日開始現(xiàn)場安裝施工。11月底施工完畢12月調(diào)試,成功后正式投用。七、原材料準備項 目序號名 稱型號單位數(shù)量備 注火道溫度測量設備1紅外測溫儀表IR-AH-3000套80每座焦爐40個測點。2防火防塵件非標套803單向閥非標個804儀表安裝盒非標(304不銹鋼件)套85空氣過濾器(細)AA151

34、(英國)個46空氣過濾器(粗)AO151(英國)個4724V直流電源24VDC/5A 西門子個88信號線(屏蔽)2x5x1.0 米20009電源線2x1.0米90010防火材料鐵銹紅防火玻璃纖維帶100x3米20011防火材料鐵銹紅防火玻璃纖維管30米25自動火落判斷設備12K型熱電偶K型/耐高溫套管套13013補償導線耐高溫KC 2x1.0米1600014防火材料鐵銹紅防火玻璃纖維帶100x3米20015防火材料鐵銹紅防火玻璃纖維管30米60計算機系統(tǒng)16DCS控模塊熱電偶模塊塊18與原DCS系統(tǒng)銜接17DCS控模塊4-20mA模塊塊1118DCS控制柜含機籠套1軟件19加熱控制系統(tǒng)軟件(含

35、以下部分)套1火道溫度監(jiān)控軟件套1數(shù)學模型軟件套1加熱控制軟件套1火落時間自動生成軟件套1焦餅溫度測量系統(tǒng)20焦餅溫度測量系統(tǒng)(含以下部分)專利設備套2測溫鏡頭D/L 150件12鍍膜鏡片德國進口耐高溫光纖FC/PC 400/440根12光纖進口,鎧裝國內(nèi)測溫儀表AHIR-1000套12光敏元件德國進口,關鍵的電子元器件為日本原裝進口防火、防塵裝置非標套12無線發(fā)送裝置DTD110F套2無線接收裝置DTD110H套2計算機終端DELL套2焦餅溫度處理軟件非標套2安裝材料21電纜橋架、角鋼、槽鋼、焊條等其它雜件若干根據(jù)需要投標方供應八、環(huán)境保護、控制措施及指標1、光學鏡頭安裝在小爐蓋上,主要的影

36、響是煙塵和高溫光學鏡頭前有煙塵防護罩,煙塵難以進入光學鏡頭,并且在光學鏡頭前用清潔空氣或氮氣維持微正壓; 看火孔小爐蓋的表面溫度(在夏天測試)不超過200,而光學鏡頭工作溫度可達250;通過隔熱處理,但不吹風,光學鏡頭的溫度不超過150;在吹微風的情況下,光學鏡頭的溫度不超過90;2、光纖 光纖本身為石英材料,耐溫可達300,把它布置在靠近鐵軌的5#槽鋼,內(nèi)鋪設隔熱材料石棉,正常情況下的溫度為大約在5080左右;主要的問題是避免火焰長時間(超過10分鐘)直接燒光纖。 3、儀表(電信號處理單元)設計溫度為060;安裝在爐間臺,該處的溫度不會超過50結論:在實際使用中,經(jīng)過合理的防護處理,可確保焦爐立火道全自動在線連續(xù)測溫系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。4、粗煤氣的溫度為1000以下,采用K型熱電偶完全可行,選擇特種耐高溫鋼(CH3039)作為保護套管主要問題是結石墨,可采用定期更換熱電偶套管的方法。 5、設備主要安裝在控制室中,工作環(huán)境好,另外無線通訊的載波頻率為2.4GHz的高頻信號,工業(yè)現(xiàn)場的工頻干擾對傳輸信號影響小,若工

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