中控 焦化行业自动化解决方案

　　一、前言
　　中控自1993年起就开始致力于焦化行业生产过程的工艺、设备、控制与生产管理的工程及应用研发，凭借优质的产品、专业的工程实施队伍以及完善的解决方案，中控已经帮助近百个焦化行业客户成功实现了对焦化生产过程的控制，装置实施水平也从起初的20万吨/年提升到200万吨/年。
　　焦炉集气管压力系统作为一种强耦合、强干扰、严重非线性的控制对象，一直是焦化生产的控制难点。通过多年的经验积累与专项的技术攻关，中控已经开发了具有特色的焦炉集气管压力控制技术解决方案，既有效提高了集气管压力调节精度，又保证了系统的安全可靠运行。
　　二、工艺流程介绍
　　焦炉煤气（贫煤气或高炉煤气）从焦炉底孔吹入燃烧室燃烧（焦炉煤气下喷，高炉煤气混合煤气侧喷），对相邻炭化室进行加热，并采用交换机进行分时段送气切换；将含水量<10%的配合精煤送入炭化室，入炉煤在相邻燃烧室高温加热下，经高温干馏结焦形成焦炭；高温干馏出来的约700℃荒煤气经冷凝、冷却及一系列净化和化产品回收处理，得到净化的焦炉煤气（钢铁企业用）或城市煤气，回收的化产品有硫铵、氨水、煤焦油及苯等。整个工艺流程分为配合煤、焦炭、荒煤气、加热系统、化产等。具体工艺流程如图1所示：

　　三、控制方案
　　焦化生产的整体控制方案主要分为：
　　1. 顺序控制系统
　　主要包括焦炉换向、备煤、（配煤）筛焦、干熄焦（湿熄焦）等顺序控制系统，用以实现对设备的顺序启停、顺序控制和联锁保护等功能。
　　2. 联锁系统
　　主要包括鼓风机和电捕塔（电捕焦油器）的运行联锁、焦炉三大车或四大车（部分焦炉有除尘车）联锁及鼓风机\油泵和电捕塔（电捕焦油器）的运行连锁等。
　　＊三车联锁
　　通过在推焦车、拦焦车和熄焦车上设置的炉号识别装置、数据采集装置、无线数据传输装置等，进行各车辆位置识别和工作状态的自动采集，通过数据处理和数据双向传送，完成车辆间的信息传递和交换，实现推焦车、拦焦车、熄焦车联锁和操作管理功能。
　　＊鼓风机联锁
　　焦炉荒煤气系统主要的控制设备为鼓风机，离心鼓风机的喘振控制通过煤气小循环手动阀控制（一般不引入系统），煤气总管吸力通过煤气大循环或鼓风机调速控制实现；控制对象主要是∏形管后蝶阀，机前蝶阀，风机变频器或液力偶合器。控制系统主要实现监控和风机系统的联锁和联锁记录。

＊油泵联锁
油压低时，自动启动油泵联锁保护。
＊电捕箱联锁

3. 模拟量控制系统
主要包括集气管压力控制系统、焦炉加热系统（包含分烟道压力控制、主煤气流量控制等）、气液分离器液位控制等。
＊集气管压力控制
焦炉集气管压力控制是焦炉控制的关键之一。采用先进控制手段，对焦炉焦气管压力进行长期稳定控制，对于改善环境、提高煤气回收量和质量以及焦炉辅助产品产量和质量，具有重要的意义。根据“多焦炉集气管压力先进控制”方案设计原则和技术指标，中控提出一种分层结构的基于专家系统技术的“混合智能解耦控制”方案，该方案的总体思路框架如图所示：

◆ 基础控制层
位于控制结构最底层的“基础控制级”是整个控制方案能顺利实施的关键。它主要包括：各分集气管压力独立翻板调节系统、集气管压力调节智能解耦系统、鼓风机转速调节系统、荒煤气大循环流量调节系统、鼓风机后压力调节系统等控制子系统。
◆ 协调控制层
位于整个控制系统的中间层的是协调控制级，它的目的是根据实际工况变化修正上述基础控制级的回路设定值，完成系统的优化设定工作。
◆ 管理决策层
管理决策层位于整个控制方案架构的最上层。它实际上是一个专家系统，在整个控制方案中起到统帅和中枢的作用，地位极其重要。管理决策层负责对集气管系统的实际运行工况进行实时辨识，经过推理，按当时的工况和当时系统所具备的调节能力对控制目标进行决策，进而决定目前的控制策略（是否调风机转速、调多少并由此决定荒煤气大循环调节的启动和停止）。本专家控制系统由四大块组成：信息处理单元、知识库、推断引擎和智能决策单元。
＊分烟道压力控制
分烟道压力控制的目的是保证烟道的吸力稳定，达到合理的空气过剩系数，从而减少热损失，提高热效率。根据分烟道压力变化自动调节烟道翻板的开度，稳定分烟道压力。燃烧控制系统采用以加热煤气量作为前馈参数调节烟道吸力的方案，考虑到废气含氧量受诸多方面因素影响。
＊主煤气流量控制
中控对加热系统控制采用前馈控制结合焦炉炉温自动管理算法修正的方案，即将影响焦炉加热的主要因素如加热煤气特性、配合煤的特性和焦炉操作等纳入流量控制模块。加热控制采用前-反馈相结合的方式，根据实测的火道温度反馈调节加热煤气流量；根据煤气流量的变化前馈调节分烟道吸力的大小。

由于火道温度的多模式模糊控制单元中包含了影响焦炉加热稳定的主要参数，以此为基础的控制模式能正确反映焦炉加热需求，具有很强的实用性，而且该模式还能够对焦炉操作的状态做出积极反应，使调火和操作管理相结合。
部分控制流程图如图所示：