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1、盛盟5.5米焦化工艺优化方案一：炉体方面机侧余煤皮带，焦耐设计院在初期推广时，没有这一项，约在07年以后，第一个试点焦炉投产，发现这一设计缺陷，焦耐院在焦炉机侧分烟道外侧增加了D500mm小皮带，基本可以解决机侧余煤集中堆放难题，但在现有实际情况看，存在一定问题，综合讲也就是效果差，尤其在频繁塌头塌尾次数多时，余煤从溜槽内直接冲出皮带，造成轨道积煤、道心余煤满地，道心、轨道卫生难以保持，刮风天气大量精煤被风刮走，增加损坏，污染环境。改进方案，在建的焦炉可变更设计，皮带机采用宽度800mm,皮带两侧安装护皮，运料时，挡住精煤不下落，皮带机外部整体采用大包厢设计，既可以检修，杜绝扬尘，外观整齐美观
2、，安装在机侧通廊内上部。已经投产的焦炉，在整条皮带两侧增加挡皮，挡住物料不外掉。下部增加清扫装置（最好采用无动力清扫器）安装在机头下部，清扫归堆，使整条皮带下部保持清洁。（此方案甲方已采纳）。机头接余煤位置，设计上为接煤斗，配一台叉车将接满煤的煤斗装在专用汽车上运回煤场，这样多了一道工序，人员配置相应增加，变更为、机头下部基础下挖1.5米，呈坡道状，用砼浇筑底板，两侧砌砖墙至上地平面，作用是能用汽车直接接料，省去叉车和接煤箱设施，既节省又方便。道心清扫，由于焦炉机侧煤粉较大，治理的再好道心也会有余煤，清扫不干净，大风天气扬尘严重，设计上不考虑洒水抑尘措施，在盛盟作业区两辆推焦车上增加了水箱，喷
3、淋洒水支管安装在垂直于道心车辆两侧的结构梁下部，不定时的对道心进行喷淋洒水作业，有效地抑制了扬尘效果。二：设备方面装煤车、推焦车1#刮板机在使用中故障率高，尤其在塌煤塌焦量大时，瞬间刮板机就会卡死，严重时减速机底座断裂损坏，这种情况普变存在。改进建议： （1）减速机外壳采用铸钢件，增加强度，电机和减速机型号相应变大。 （2）刮板机上部的14篦条改为25，间距30mm,提高强度。2、装煤车煤壁下部漏煤的治理，由于煤壁下部和滑道之间间隙过大，（约1025mm）之间，在每天装煤过程中，煤壁闭合时，从间隙处往外漏煤，并且量很大，清理不及时就会埋住移门油缸，卫生量很大。改进建议：安装时调节间隙尽量小于7
4、mm以下。在煤壁外侧最下方间隙处，用10#槽钢分段焊在煤壁上，距下滑道保持1mm间隙，可以有效地起到治漏效果。 三：焦炉DCS系统 焦炉的炉内压力的波动， 1 引言 在焦化行业中, 焦炉集气管压力是影响焦炭质量、煤气产量和焦炉使用年限的一个重要工艺控制指标。集气管煤气压力控制是许多焦化厂难以解决的问题，其控制系统具有惯性、非线性和时变特性的多扰动、多变量耦合性特点。集气管煤气压力的直接扰动是由于炭化室的操作、结焦时间的变更和加热制度的变化等造成焦炉出炉煤气增减而形成的；而煤气净化系统中初冷器前吸力、循环氨水流量、用户负荷等变化又会造成集气管压力的间接扰动。另外，当同一系统中的一个集气管压力产生
5、波动时, 就会引起相邻另一个集气管压力的波动, 当波动到一定程度时, 就会造成整个集气管系统波动, 出现振荡现象。原设计方案中集气管煤气压力自动控制系统是由几个集气管压力单回路控制和初冷器前吸力单回路控制系统组成的，但实际使用效果很不理想。经过长期的观察和分析研究，我们发现要提高焦炉集气管压力的控制效果，应该从工艺、设备、仪表自动化这几个方面结合实际情况进行综合分析，把影响集气管压力稳定的主要因素找出来，再根据具体的情况对系统的各个环节进行改造和优化。 2 工艺现状及集气管压力波动分析 2.1工艺简介 盛盟公司现有5.5米焦炉两座，采用单集气管和双吸气管形式。荒煤气在桥管内经循环氨水喷洒冷却后
6、，荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来，煤气和焦油同循环氨水一起通过吸煤气总管道被气液分离后，液体进入刮渣槽，荒煤气进入3台并联操作的横管初冷器（两用一备）分两段冷却。煤气冷却至21-22C进入2台并联操作的电捕焦油器，除掉煤气中夹带的焦油后，由鼓冷工段带液力耦合器调节转速的两台鼓风机（一用一备）中加压，送入后续工段使用，多余煤气外供。 2.2影响集气管煤气压力的因素主要有： （1）系统内焦炉诸多炭化室不间歇地装煤、推焦，以及煤气交换机换向造成煤气量的急剧变化使集气管压力产生较大波动。 （2）同一系统内各焦炉之间相互影响：在初冷器前吸力稳定的情况下，任一焦炉集气管煤气压力的波动和煤气产生量的变化，都
7、会影响另一焦炉压力。 （3）结焦时间的变更和加热制度的调整，装炉煤配比、装煤量和实际推焦时间的延长、缩短变化造成煤气产生量的变化也会影响到集气管压力波动。 （4）循环氨水流量和温度的变化，荒煤气冷却系统的流畅与否、阻力大小也影响集气管煤气压力的稳定和气量传输的动态特性。 （5）鼓风机入口排液系统、机后管线阻力的变化。 （6）焦炉的两段集气管未连通。 （7）荒煤气引出总管的位置不在两座焦炉中间影响各段荒煤气支管吸力分配平衡。 3 焦炉集气管压力控制系统的分析和改造优化 3.1现有集气管压力控制系统的情况简介 盛盟公司炼焦炉两座为一组，形成了一套生产系统。其集气管煤气压力控制系统由5个单独的闭环控
8、制回路组成，分别为1#焦炉1#、2#集气管压力控制回路，和2#焦炉1#、2#集气管压力控制回路，鼓风机初冷器前煤气吸力控制回路。每座焦炉的1#、2#焦炉集气管压力控制回路通过各自集气管压力调节翻板完成各自系统的闭环控制，鼓风机初冷器前煤气吸力控制回路通过液力耦合器调节鼓风机转速来调节初冷器前吸力。5个控制回路共同完成两座焦炉集气管煤气压力的调节控制。 3.2 集气管煤气压力控制系统存在的问题 3.2.1由于两座焦炉并联生产，两座焦炉之间集气管煤气压力存在负耦合关系；焦炉与鼓风机之间串联，初冷器前煤气吸力与集气管煤气压力存在正耦合关系1。由于煤气工艺管路设置方式不一样，煤气管道的阻力、各焦炉碳化
9、室装煤操作时间的不同会造成耦合强弱有所不同。几种影响因素交叉耦合严重。各控制单回路之间相互干扰、振荡造成超出调节范围的情况经常出现。集气管煤气压力经常出现波动大的情况，有时能达到300-400Pa以上，造成焦炉盖子瞬间顶开，加上焦炉串漏，压力高时炉门、大烟囱冒烟严重。 3.2.2由于液力耦合器本身的特性，在采用液力藕合器来执行吸力调节时系统存在调节滞后、调节动作惯性大、反应速度慢和调节非线性等问题，难以实现快速、精细、均衡的调节目标和效果。再加上由于吸气机设计的比较大，吸气机转速在临界值附近，投入自动运行很可能造成吸气机喘振，器前吸力控制回路根本无法投入自动运行。当集气管煤气压力处于高压或低压
10、并且长时间不正常时，操作人员只能调整吸气机循环管的闸阀，这种情况经常出现，会给岗位操作人员带来较大的操作难度和强度，也对正常生产造成了较大的影响。 3.3 解决的方案和措施 3.3.1在吸气机大循环管上加一台自动调节蝶阀，使初冷器前煤气吸力实现精细调节。通过对现场实际情况和控制系统的研究及分析，我们发现鼓风机吸力对整个煤气管道系统的压力具有主要的控制作用，我们可以利用这个作用来降低乃至消除两个相互干扰的集气管压力之间的耦合，同时根据两座焦炉的工况调整各自煤气吸气管道大阀门，维持两者之间的平衡，保证焦炉集气管煤气压力的稳定。按照这个设想，我们考虑在吸气机大循环管手动闸阀旁并联一台气动调节蝶阀，利
11、用此调节阀自动控制回流量来稳定初冷器前吸力，部分取代液力藕合器通过控制鼓风机转速来稳定初冷器前吸力。这样可以改善液力藕合调节的粗放性和滞后性，按照这种控制吸力的方式，虽然在局部能耗上有所提升，但在整体上可以避免引起鼓风机喘振，在调节上可以提高响应速度达到调节精准的效果。这种控制方式能够克服绝大部分工况下由于机后压力的突发、大幅度波动引起的干扰。 在选用多大口径的调节蝶阀上，根据这些年来的经验，大循环管手动闸阀在不同结焦时间情况下的开度范围、虚扣数、器前吸力、集气管压力变化曲线等大量现场数据，实测闸阀两扣之间的距离，经验算出大循环管手动闸阀这一年运行中最大开度和最小开度时煤气流通“月牙”部分的面
12、积，根据此面积选择调节阀，使调节蝶阀的开度在40%-60%范围内运行。一般5.5米一套焦炉鼓风机的大循环管为DN400，通过计算应选用DN200的调节蝶阀，再在此基础上进行调节，解决了调节蝶阀偏小的问题，完全可以满足生产要求。 3.3.2调整相关PID控制回路的P、I、D参数。PID就是比例、积分、微分调节。PID的参数整定是控制系统设计的核心内容，它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。在自动控制系统中要达到满意的控制要求就必须恰当选择PID的参数，P、I、D参数是在特定的工况下整定出来的，当生产负荷发生较大变化，PID控制回路的P、I、D参数就要重新整定
13、。通过合理设置P、I、D参数，可以降低集气管之间以及初冷器前煤气吸力与集气管煤气压力之间的耦合，稳定集气管的压力。 3.4进一步优化集气管煤气压力自动调节控制的措施 3.4.1在两套焦炉集气管之间安装连通管及阀门，正常生产下此阀门应该根据生产工况调节，增大集气管的容量，加强集气管压力的稳定和控制。同一座焦炉的一段集气管与二段集气管之间、同一组2座焦炉的集气管之间相互连通，有利于实现各集气管压力之间的动态平衡。 3.4.2 液力耦合器角行程电动执行机构，当控制液力耦合器转速的执行机构以最小的动作幅度（23）调节时，鼓风机转速变化量最小都在150250转/分钟，由此引起初冷器前吸力的最小变化在10
14、00Pa左右,调节范围太大，这样不但没有完成对集气管煤气压力的合理调节，反而增加了干扰，形成反作用过大的变化。同时鼓风机润滑系统、电器部分也无法承受，因此必须改造，提高控制系统执行机构的动作灵敏度和动作精度。从而实现调节功能，降低扰动，提高控制系统的性能。 3.4.3对炼焦DCS系统的集气管压力控制进行改造。现有的炼焦DCS系统集气管压力控制方案以简单的PID控制为基础，在正常生产时，每座焦炉采用PID单回路分别调节2个集气管压力，以保证集气管压力稳定。 当压力发生大幅变化时，PID调节回路既要快速响应，将集气管煤气压力迅速调整到合理范围内，同时又要保证不要超出调节范围引起反向波动，而现有的软
15、硬件设备情况很难达到这一要求，因此，需要一方面从硬件上提高集气管煤气压力控制系统执行机构的动作灵敏度和动作精度，另一方面从软件上建立多项规则对集气管压力进行快速调节。 集气管煤气压力发生大幅度变化主要有以下两种： （1） 在煤气交换机交换换向时，集气管煤气压力会产生剧烈变化。集气管煤气调压阀在接到换向开始信号时，应保持阀位输出不变，维持交换前的阀位，换向结束后，此阀位还应保持一定的时间，以使集气管压力恢复到平稳状态。 在实际的焦炉生产过程中，一般每30min煤气交换机反向交换一次，煤气交换机交换产生的煤气剧烈变化将引起集气管压力大幅度波动，控制系统的调节难以跟踪，无法平衡。为了避免调节过程中由于煤气交换机交换导致的调节不及时，我们采用时间最优PID控制，而且依照一定规则来切换，使系统从一个初始状态转到另一个状态的过渡时间最短，这种类型的最优切换系统称为开关控制系统，主要是这样实现的：在软件程序上设置一个阀位保持器，采用煤气交换机上在交换式送来一个交换信号，系统接收到交换信号时，集气管压力自动切到手动，接到交换完成信号30s后自动回到自动状态，切换为交换前控制状态，即系统保持30s换向前的阀位输出。这样一来当交换完成时，系统将很快调整好集气管压力。 （2）在装煤时，由于受到高压氨水的冲击，集气管煤气压力也会产生大幅变化，此时要采集
