焦炉及化产回收部分行业解决方案

一、 工艺介绍

炼焦工艺就是煤在焦炉中干馏生产焦炭的过程，原料煤在焦炉的炭化室中在1100~1300℃左右的情况下，生成焦炭，并伴有大量荒煤气产生。焦炭作为高炉炼铁的主要原料；而荒煤气经过净化处理可以作为城市供气，同时回收生成粗笨等副产品。

焦炉系统主要有以下几个部分：燃气系统、废气系统、集气管系统及辅助系统。

对于单烧焦炉煤气的焦炉来说流程是这样的：从焦炉煤气主管来的煤气，从废气盘的焦炉煤气入口处进入煤气蓄热室内，再经斜道进入燃烧室立火道底部进行燃烧，并形成废气流（上升气流），高温的废气通过热辐射和热对流的行式，把热量传给温度较低的燃烧室侧的炉墙表面，然后热量以热传导的方式通过炉砖传到炭化室炼焦。换热后的废气在烟囱吸力的作用下，经双联立火道的另一火道进入斜道（下降气流），再进入蓄热室与空气换热后经小烟道、分烟道、总烟道，最后从烟囱排出。

焦炉生产产生的荒煤气中含有大量的焦油和H2S，还有在桥管部分冷却荒煤气时喷洒了大量的氨水，所以这时的荒煤气是不能直接送给用户使用的，要经过化产回收的各个工段，对煤气进行净化。

1、冷凝部分：荒煤气中含有大量的焦油，首先要经过初冷器冷凝回收大部分的焦油，产生的冷凝液循环冷凝回流量要调节。

2、电捕部分：电捕焦油器对从初冷器出来的煤气进一步去除含有的少量焦油，这里面电部绝缘箱的温度要控制在一定的范围内，超过范围要联锁，停鼓风机，电捕后煤器含氧量如果过高的话也要联锁停鼓风机。

3、槽区部分：初冷器冷凝产生的焦油，电捕焦油器捕到的焦油都汇集到槽区部分。

4、鼓风机：经过冷凝、电捕后煤气中大部分的焦油已经被去除了，进入鼓风机的环节，鼓风机在整个煤气净化过程中起着非常重要的作用，是煤气流动的动力所在，不同的厂家的鼓风机略有不同，但这里的联锁控制很复杂，比如: 鼓风机轴承温度联锁，盘车电机的联锁等。

5、硫部分的主要工艺设备是预冷塔和脱硫塔，通过和氨水的反应除掉煤气中含有的硫，主要流程及控制如下：

6、从脱硫出来的煤气中含有大量的氨，主要是因为在脱硫过程中用到了氨水，所以下一步就要去除这的氨，这里的主要设备是饱和器和蒸氨塔，饱和 器加入大量的浓硫酸，和氨反应生成硫酸氨晶体，蒸氨塔则是通过蒸汽加热的方式使氨气挥发出来，这里需要控制的是蒸氨塔顶的温度，是通过进蒸氨塔的蒸汽量调节的。

7、终冷洗苯是煤气净化出场的最后一道工序，主要是洗掉煤气中含有的苯，主要的工艺设备是终冷塔，通过冷凝水冷凝，洗出苯。

经过上面几个工段，煤气可以出场送入气柜了。

从终冷洗苯工段洗出来的富油再进入粗笨蒸馏工段，这里的主要设备是管式炉、再生器、蒸馏塔，在蒸馏塔中不同塔层的温度不同，产生不同的蒸馏组份。

除了这几个主要工段以外，整个焦化回收部分还包括一些辅助的工段，如制冷站、空压站、循环水等，主要是供给焦炉和回收部分需要的冷却水、制冷水、压缩空气等。

二、 控制方案

1.焦炉部分调节项目表

机侧混合煤气压力调节
集气管荒煤气压力调节

焦侧混合煤气压力调节
焦炉煤气主管流量调节

机侧分烟道吸力调节
机侧混合用焦炉煤气流量调节

焦侧分烟道吸力调节
焦侧混合用焦炉煤气流量调节

针对不同生产工艺存在的具体问题，我们采用不同的控制算法和策略。

A．集气管压力及鼓风机前吸力控制：

其目的是保护焦炉压力稳定，在集气管压力控制中，由于焦炉、鼓风机控制系统是多变量系统，存在复杂的耦合关系，使得各控制单回路之间相互干扰，振荡超调现象严重，由于控制对象的模型参数随焦炉工况变化而变化，PID控制很难兼顾减小超调和提高快速性的要求，尤其当存在压力大幅度瞬时跳变现象，常规控制算法无法实现控制。为此采用专家控制相结合的控制策略，实现各炉压力的稳定和快速控制，炉间、组间压力及与总管吸力的协调。

B．焦炉加热燃烧流量控制系统：

其目的是控制焦炉温度稳定。根据结焦时间、装煤量等因素计算出焦炉所需的加热量，获取焦炉火道温度，建立焦炉加热温度与煤气流量的串级PID控制。

C．焦炉煤气主管压力控制：

回炉煤气主管压力控制采用PID控制算法。该算法根据输入偏差及偏差变化率的不同，分别采用不同的PID参数。

D．焦炉煤气总管压力控制：

回炉煤气总管压力控制具有压力波动范围大、调节不宜太频繁的特点．因此采用分段比例控制。回炉煤气总管压力通常要求在某一压力范围内波动。

当总管压力超过压力最高限或低于压力最低限时，投入外层最大比例PI，以使压力保持稳定；当总管压力在上述两者之间时，依次减小比例系数P。以减小压力波动。

E．焦炉交换机系统控制：

DCS系统采集交换机系统的交换开始信号和交换结束信号。当采集到交换开始的信号以后，系统使所有煤气系统控制输出保持不变；当采集到交换结束信号后的30S（此时间要求可人工改变），系统重新恢复控制,并自动读入交换前的自控设定值。交换机系统采用常规的PID控制。

2.煤气净化部分：

这里的PID调节很多，包括温度，压力，流量，液位等，大多是简单的PID调节，但复杂调节并不多，主要有分成调节、比例调节、串级调节。 （1）．电捕工段终冷洗苯来的煤气和去鼓风机煤气的分程调节。

（2）．蒸氨工段蒸氨塔顶温度，和进塔蒸汽流量的串级调节。