焦?fàn)t及化產(chǎn)回收部分.doc

焦?fàn)t及化產(chǎn)回收部分焦?fàn)t及化產(chǎn)回收部分行業(yè)解決方案潘穎杭州浙大中自股份有限公司二零零四年三工藝介紹煉焦工藝就是煤在焦?fàn)t中干餾生產(chǎn)焦炭的過程，原料煤在焦?fàn)t的炭化室中在11001300左右的情況下，生成焦炭，并伴有大量荒煤氣產(chǎn)生。焦炭作為高爐煉鐵的主要原料；而荒煤氣經(jīng)過凈化處理可以作為城市供氣，同時回收生成粗笨等副產(chǎn)品。 EMBED Visio.Drawing.6 圖3.1輸入輸出示意圖焦?fàn)t系統(tǒng)主要有以下幾個部分：燃?xì)庀到y(tǒng)、廢氣系統(tǒng)、集氣管系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。對于單燒焦?fàn)t煤氣的焦?fàn)t來說流程是這樣的：從焦?fàn)t煤氣主管來的煤氣，從廢氣盤的焦?fàn)t煤氣入口處進(jìn)入煤氣蓄熱室內(nèi)，再經(jīng)斜道進(jìn)入燃燒室立火道底部進(jìn)行燃燒，并形成廢氣流（上升氣流），高溫的廢氣通過熱輻射和熱對流的行式，把熱量傳給溫度較低的燃燒室側(cè)的爐墻表面，然后熱量以熱傳導(dǎo)的方式通過爐磚傳到炭化室煉焦。換熱后的廢氣在煙囪吸力的作用下，經(jīng)雙聯(lián)立火道的另一火道進(jìn)入斜道（下降氣流），再進(jìn)入蓄熱室與空氣換熱后經(jīng)小煙道、分煙道、總煙道，最后從煙囪排出。 EMBED AutoCAD.Drawing.15 焦?fàn)t生產(chǎn)產(chǎn)生的荒煤氣中含有大量的焦油和H2S，還有在橋管部分冷卻荒煤氣時噴灑了大量的氨水，所以這時的荒煤氣是不能直接送給用戶使用的，要經(jīng)過化產(chǎn)回收的各個工段，對煤氣進(jìn)行凈化。化產(chǎn)回收的HPF流程主要經(jīng)過的幾個環(huán)節(jié)如下： EMBED Visio.Drawing.6 冷凝部分：荒煤氣中含有大量的焦油，首先要經(jīng)過初冷器冷凝回收大部分的焦油，產(chǎn)生的冷凝液循環(huán)冷凝回流量要調(diào)節(jié)。電捕部分：電捕焦油器對從初冷器出來的煤氣進(jìn)一步去除含有的少量焦油，這里面電部絕緣箱的溫度要控制在一定的范圍內(nèi)，超過范圍要聯(lián)鎖，停鼓風(fēng)機(jī)，電捕后煤器含氧量如果過高的話也要聯(lián)鎖停鼓風(fēng)機(jī)。槽區(qū)部分：初冷器冷凝產(chǎn)生的焦油，電捕焦油器捕到的焦油都匯集到槽區(qū)部分。鼓風(fēng)機(jī)：經(jīng)過冷凝、電捕后煤氣中大部分的焦油已經(jīng)被去除了，進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)的環(huán)節(jié)，鼓風(fēng)機(jī)在整個煤氣凈化過程中起著非常重要的作用，是煤氣流動的動力所在，不同的廠家的鼓風(fēng)機(jī)略有不同，但這里的聯(lián)鎖控制很復(fù)雜，比如: 鼓風(fēng)機(jī)軸承溫度聯(lián)鎖，盤車電機(jī)的聯(lián)鎖等。硫部分的主要工藝設(shè)備是預(yù)冷塔和脫硫塔，通過和氨水的反應(yīng)除掉煤氣中含有的硫，主要流程及控制如下：從脫硫出來的煤氣中含有大量的氨，主要是因為在脫硫過程中用到了氨水，所以下一步就要去除這的氨，這里的主要設(shè)備是飽和器和蒸氨塔，飽和 器加入大量的濃硫酸，和氨反應(yīng)生成硫酸氨晶體，蒸氨塔則是通過蒸汽加熱的方式使氨氣揮發(fā)出來，這里需要控制的是蒸氨塔頂?shù)臏囟?，是通過進(jìn)蒸氨塔的蒸汽量調(diào)節(jié)的。終冷洗苯是煤氣凈化出場的最后一道工序，主要是洗掉煤氣中含有的苯，主要的工藝設(shè)備是終冷塔，通過冷凝水冷凝，洗出苯。經(jīng)過上面幾個工段，煤氣可以出場送入氣柜了。從終冷洗苯工段洗出來的富油再進(jìn)入粗笨蒸餾工段，這里的主要設(shè)備是管式爐、再生器、蒸餾塔，在蒸餾塔中不同塔層的溫度不同，產(chǎn)生不同的蒸餾組份。除了這幾個主要工段以外，整個焦化回收部分還包括一些輔助的工段，如制冷站、空壓站、循環(huán)水等，主要是供給焦?fàn)t和回收部分需要的冷卻水、制冷水、壓縮空氣等。控制方案1.焦?fàn)t部分調(diào)節(jié)項目表機(jī)側(cè)混合煤氣壓力調(diào)節(jié)集氣管荒煤氣壓力調(diào)節(jié)焦側(cè)混合煤氣壓力調(diào)節(jié)焦?fàn)t煤氣主管流量調(diào)節(jié)機(jī)側(cè)分煙道吸力調(diào)節(jié)機(jī)側(cè)混合用焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)焦側(cè)分煙道吸力調(diào)節(jié)焦側(cè)混合用焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)針對不同生產(chǎn)工藝存在的具體問題，我們采用不同的控制算法和策略。A集氣管壓力及鼓風(fēng)機(jī)前吸力控制：其目的是保護(hù)焦?fàn)t壓力穩(wěn)定，在集氣管壓力控制中，由于焦?fàn)t、鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)是多變量系統(tǒng)，存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，使得各控制單回路之間相互干擾，振蕩超調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重，由于控制對象的模型參數(shù)隨焦?fàn)t工況變化而變化，PID控制很難兼顧減小超調(diào)和提高快速性的要求，尤其當(dāng)存在壓力大幅度瞬時跳變現(xiàn)象，常規(guī)控制算法無法實現(xiàn)控制。為此采用專家控制相結(jié)合的控制策略，實現(xiàn)各爐壓力的穩(wěn)定和快速控制，爐間、組間壓力及與總管吸力的協(xié)調(diào)。B焦?fàn)t加熱燃燒流量控制系統(tǒng)：其目的是控制焦?fàn)t溫度穩(wěn)定。根據(jù)結(jié)焦時間、裝煤量等因素計算出焦?fàn)t所需的加熱量，獲取焦?fàn)t火道溫度，建立焦?fàn)t加熱溫度與煤氣流量的串級PID控制。C焦?fàn)t煤氣主管壓力控制：回爐煤氣主管壓力控制采用PID控制算法。該算法根據(jù)輸入偏差及偏差變化率的不同，分別采用不同的PID參數(shù)。D焦?fàn)t煤氣總管壓力控制：回爐煤氣總管壓力控制具有壓力波動范圍大、調(diào)節(jié)不宜太頻繁的特點因此采用分段比例控制?；貭t煤氣總管壓力通常要求在某一壓力范圍內(nèi)波動。當(dāng)總管壓力超過壓力最高限或低于壓力最低限時，投入外層最大比例PI，以使壓力保持穩(wěn)定；當(dāng)總管壓力在上述兩者之間時，依次減小比例系數(shù)P。以減小壓力波動。E焦?fàn)t交換機(jī)系統(tǒng)控制：DCS系統(tǒng)采集交換機(jī)系統(tǒng)的交換開始信號和交換結(jié)束信號。當(dāng)采集到交換開始的信號以后，系統(tǒng)使所有煤氣系統(tǒng)控制輸出保持不變；當(dāng)采集到交換結(jié)束信號后的30S（此時間要求可人工改變），系統(tǒng)重新恢復(fù)控制,并自動讀入交換前的自控設(shè)定值。交換機(jī)系統(tǒng)采用常規(guī)的PID控制。2.煤氣凈化部分：這里的PID調(diào)節(jié)很多，包括溫度，壓力，流量，液位等，大多是簡單的PID調(diào)節(jié)，但復(fù)雜調(diào)節(jié)并不多，主要有分成調(diào)節(jié)、比例調(diào)節(jié)、串級調(diào)節(jié)，例如：電捕工段終冷洗苯來的煤氣和去鼓風(fēng)機(jī)煤氣的分程調(diào)節(jié)。 EMBED AutoCAD.Drawing.14 蒸氨工段蒸氨塔頂溫度，和進(jìn)塔蒸汽流量的串級調(diào)節(jié)。 EMBED AutoCAD.Drawing.14 整個焦?fàn)t和回收部分的測量和控制量是很大的，有些參數(shù)控制要求也是很嚴(yán)格的，這就需要有穩(wěn)定的DCS操作系統(tǒng)來完成它的參數(shù)監(jiān)控和調(diào)節(jié)控制.根據(jù)這種情況，我們選用我公司生產(chǎn)的TDCS9200系統(tǒng)。系統(tǒng)特點如下：I/O清單及系統(tǒng)配置 焦?fàn)t煤氣凈化合計鼓冷硫銨終冷粗笨油庫熱電阻輸電偶輸入E628K33420Ma有源電流輸入P301510210168L10335101647F5138312243控制回路15543936報警信號(DO)654610208104開關(guān)量輸入DI381654開關(guān)量輸出DO44025253合計9416285458529總計944065001焦?fàn)t部分I/O點數(shù)、系統(tǒng)配置及報價清單信號類型實際點數(shù)系統(tǒng)實配點數(shù)（30%余輛）AI6990AO1520DO1013表1控制站配置清單及報價定貨號說明單位數(shù)量ST91116U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠塊1ST91216U總線底板塊1ST9132電源組件（冗余）塊2ST913424VDC電源組件塊1ST9133散熱組件塊1ST9005機(jī)柜內(nèi)附件套1ST9161控制模板（冗余）塊2ST927116-32路萬能I/O調(diào)理模板塊8ST9315單路全隔離萬能AI模塊塊90ST9321單路全隔離電流AO模塊塊20ST9341雙路光隔離DO模塊塊7ST9003標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜（2.0米）臺1ST9004通訊電纜套1ST91728路AI/O16路DI/O轉(zhuǎn)接端子板塊14ST917416路開關(guān)量輸出轉(zhuǎn)接端子板塊2表2 操作站/工程師站配置清單及報價ST961421操作站（含操作臺/主機(jī)/顯示器/通訊模板）套2DELL筆記本臺1ST9632專用鍵盤塊2ST9603打印機(jī)臺臺1ST9662激光打印機(jī)（A4）臺1UPS（3000VA,在線時間30分鐘）臺1表3軟件配置清單及報價ST9441Windows2000 Protessional操作系統(tǒng)套1ST9432SunyTech組態(tài)軟件包（512點開發(fā)運行版）套1ST9435SunyTech組態(tài)軟件包（512點運行版）套1注：隨機(jī)附送硬件使用手冊，系統(tǒng)軟件包，組態(tài)軟件使用手冊和PCC800維護(hù)手冊。二、TDCS9200系統(tǒng)煤氣凈化I/O點數(shù)、系統(tǒng)配置及報價清單信號類型實際點數(shù)系統(tǒng)實配點數(shù)（30%余量）AI184240AO2128DI5471DO147192表1控制站配置清單及報價定貨號說明單位數(shù)量ST91116U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠塊4ST91216U總線底板塊4ST9132電源組件（冗余）塊8ST913424VDC電源組件塊3ST9133散熱組件塊4ST9005機(jī)柜內(nèi)附件套4ST9161控制模板（冗余）塊2ST927116-32路萬能I/O調(diào)理模板塊26ST9315單路全隔離萬能AI模塊塊240ST9321單路全隔離電流AO模塊塊28ST9331雙路光隔離DI模塊塊36ST9341雙路光隔離DO模塊塊96ST9003標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜（2.0米）臺4ST9004通訊電纜套4ST91728路AI/O16路DI/O轉(zhuǎn)接端子板塊34ST917316路開關(guān)量輸入轉(zhuǎn)接端子板塊5ST917416路開關(guān)量輸出轉(zhuǎn)接端子板塊13表2 操作站/工程師站配置清單及報價ST961421操作站（含操作臺/主機(jī)/顯示器/通訊模板）套3ST9632專用鍵盤塊2ST9603打印機(jī)臺臺1ST9662激光打印機(jī)（A4）臺1UPS（3000VA,在線時間30分鐘）臺1表3軟件配置清單及報價ST9441Windows2000 Protessional操作系統(tǒng)套1ST9432SunyTech組態(tài)軟件包（2048點開發(fā)運行版）套1ST9435SunyTech組態(tài)軟件包（2048點運行版）套1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 EMBED Visio.Drawing.6 行業(yè)分析近年來，隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，高爐煉鐵工藝正在大力發(fā)展氧煤煉鐵技術(shù)。到2000年，我國鋼產(chǎn)量達(dá)1.2億噸時，焦炭需求量為9000萬噸，另外，發(fā)達(dá)國家由于對環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格要求，已導(dǎo)致西方國家焦炭生產(chǎn)下降，增加了我國的焦炭出口量。我國焦化工業(yè)的現(xiàn)狀概括起來是：在主要技術(shù)環(huán)節(jié)上取得了可喜的成就，焦?fàn)t技術(shù)、的掌握上已進(jìn)入世界先進(jìn)行列，主要化工產(chǎn)品精制技術(shù)的應(yīng)用已接近世界水平，各企業(yè)基礎(chǔ)自動化水平有了較大發(fā)展，DCS系統(tǒng)已在新建和改建的焦化廠廣泛應(yīng)用，但仍在一定程度上存在煉焦工藝和煤炭資源不適應(yīng)、焦化企業(yè)規(guī)模偏小、污染較嚴(yán)重、信息化水平不高等問題。