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1、新型焦炉加热自动控制系统 一种低资金投入、高控制精度、高适应性、 简洁易用的焦炉加热自动控制系统 一、一、 焦炉焦炉 的加的加 热特热特 性性 焦炉是结构复杂，多变量输出输 入，大热容而温度相对滞后的系统， 加热过程是一个处于相对动态的热平 衡过程。 三大特征： 1、焦炉的结构复杂。 2、传热过程 复杂。 3、焦炉生产的工况多变。 所以，焦炉加热自动控制的研究要 从对焦炉整体温度变化的规律认识开 始。 二、影响焦炉温度的因素分析 （1）装炉煤因素：在焦炉的热平衡中，煤料结焦及红焦 带走了其供热的70%以上。在生产过程中，装炉煤的 性质包括挥发分、水分及煤料的质量，都会引起焦炉 热平衡的变化，尤
2、其是装炉煤的水分变化，有关资料 显示当装炉煤的水分变化1%（占煤料总质量）时，焦 炉直行温度波动56，耗热量变化1.3%。 （2）加热煤气：加热煤气的热值、温度、压力等的改变 都会在加热煤气流量不变的情况下使供热量变化，从 而引起温度的波动。 （3）生产操作：生产作业时，操作时间长会相对减少煤 料在炉内的结焦时间，尤其是凉炉时间过长，会造成 焦炉散热量大增加。炼焦生产中集中检修的设置是造 成焦炉温度波动的一个重要原因。统计显示：焦炉全 炉炭化室的平均结焦时间每变化1小时，焦炉温度变化 12.5。集中检修时间越长，这种影响越大。 （4）空气过剩系数：五大原因导致空气过剩系数变化： 1、人工调整。
3、2、大气变化。3、煤气热值。4、炉体 串漏。5、调节设备的故障等。 （5）炉体的串漏和散热：炉体的串漏高的达到加热煤气 量的510%，而焦炉的散热损失占到总供热量的10% 。 因素的重要性次序：平均结焦时间、装炉煤水分、加热 煤气热值等。 三、人工控制下焦炉温度的变化趋势三、人工控制下焦炉温度的变化趋势 1、理想状态 由于焦炉生产操 作和其它工况的不断 变化，焦炉温度总处 在不停的波动之中。 在理想状况下，焦炉 温度受到作业的周期 性变化，同样呈现出 周期性的波动（见右 图）。 上限 下限 2、一般情况 由于人工加热操作无 法达到和焦炉生产的热量 需求一致，或无法根据工 况的变化作出适时的调整
4、 ，所以焦炉温度在波动的 同时，还会出现总体趋势 的上升或下降（如右图） 。 3、人工调整 当人工测量的温度 超过规定的温度范围时 ，就需要作出加热煤气 流量和分烟道吸力的调 整，焦炉温度发生如右 图的变化。应该注意的 是，测温时间处于焦炉 温度的高点附近时，调 整才是及时的。 四、焦炉温度自动控制的要点 和难点 焦炉加热的自动控制要想达到比较好 的效果，不但要解决前馈问题，而且要解 决反馈问题。 （1）前馈要解决问题在于要预知变化，并在 温度没有发生变化前，提前做好加热煤气 流量的调整。主次明确、调整准确。 （2）反馈要解决的问题是及时、准确，代表 性强、投资少。 五、加热规律的研究 v1#
5、焦炉数学模型： T=0.8930+1292.3 v相关系数r=0.7716 直行温度与结焦时间模型 v研究表明：焦炉温度和焦炉炭化室平均 结焦时间之间有较好的相关性。一般来 讲，相关系数能达到0.750.85，并通 过建立精确数学模型，其相关系数可达 到0.95左右（n 9）。 1 1、煤气流量模型：、煤气流量模型： Q=QQ=Q平 平 1+k 1+k 1 1 （ 1 1 ） +k+k 2 2 （ T T ， 2 2 ） 2 2、吸力模型：、吸力模型： a=a=（Q/ QQ/ Q基 基） ） a a 基基+ + (T (T空 空)P )P基 基 六、焦炉加热数学模型的设计六、焦炉加热数学模型的
6、设计 七、焦炉自动控制策略的选择 小烟道平均温度 自动加热 控制程序焦 炉 机侧分烟道吸力 焦侧分烟道吸力 直行平均温度 小烟道平均温度（机） 小烟道平均温度（焦） 空气过剩系数 烟道吸力模型 加热煤气流量 小 烟 道 温 度 标 准 专 家 数 据 温 度 调 整 模 型 炭 化 室 平 均 结 焦 时 间 前 馈 辅 助 项 目 （或焦饼中心温度） 加热 煤气 流量 模型 大气温度 选择小烟道温度控 制的依据是：测点温度 低，可以大幅度降低投 资；真实性好；代表性 强。 焦饼中心温度火落温度 焦饼（表面） 温度 小烟道温度 立火道废气温度 立火道温度蓄热室顶部温 度 分烟道温度 总烟道温度
7、 炉墙温度 八、自动控制的目的 1、实施加热自动控制后的温度变化 消除温度总体上升或下降趋势的变化，并降低温度波动的幅度。 上限 下限 控制前 控制后 2、焦炉温度更加平稳，在焦饼成熟的前提下，使用最低的 焦炉标准温度，从而最大限度地降低耗热量、提高焦炭质 量、降低人工成本、延长焦炉寿命、提升企业的整体形象 。 九、系统的控制效果和开发前景 1、系统的投用将会把焦炉的温度控制在标准温度（或动态标准温度）的 1左右，控制精度远高于目前国内、国际投用的控制系统。 2、系统无需三班人员的人工测温，真正实现自动测调。 3、系统易于开发，开发后适应性广，适应不同企业、炉型、炉况、工况等 ，对使用人员的要求低，也适应原有自动控制系统的改造。 4、系统的开发投资低，仅相当国内系统投资的1/2及国际系统投资的1/20 。系统的运行维护费用大大降低。 5、系统投入运行后，可节约大量的加热煤气和人工成本，具有较好的经济 效益。能够适应节约能源的世界潮流，提升企业的整体形象。 6、国内的焦炭产量占到世界焦炭总产量的55%，焦化企业众多，大多数企 业都还没有使用焦炉加热自动控制系统。 北京东方世宏科技有限公司 期待着与您的合作！
