焦炉双集气管压力调节研究与论证

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1、焦炉双集气管压力调节研究与论证目录1引言32工艺流程及原系统控制情况33集气管压力波动原因分析44解决方案45方案论证56集气管工控调节与DCS调节对比77研究优化方案实施88优化方案实施前后对比99总结1210结束语13参考文献14-13-焦炉双集气管压力调节研究与论证焦炉双集气管压力调节研究与论证内容摘要摘要：在焦炉炼焦过程中，会有大量的荒煤气产生，由于产气量随结焦时间而变化，集气管中的压力不断改变，特别是在碳化室进行装煤时会造成集气管压力大幅度波动，（采用捣鼓高压氨水负压装煤）不但影响焦炭的质量，也关系到焦炉的寿命。必须对集器管压力进行控制，使其维

2、持在设定的压力范围内。关键词：炼焦过程双集气管高压氨水压力DCS控制工控控制优化控制-13-焦炉双集气管压力调节研究与论证1引言在焦炉炼焦过程中，会有大量的荒煤气产生，荒煤气由集气管收集，通过吸气管网由鼓风机送往后继工段处理。由于产气量随结焦时间而变化，集气管中的压力不断变化，特别是在碳化室进行推焦关闭桥管阀体翻板、装煤时开启高压氨水会造成集气管压力大幅度波动。当炉体内操作形成负压时，空气就会从炉门、炉盖等处进入炉体，导致焦炭烧蚀、灰分增加、焦炭质量下降，化产品的回收率大大降低。进入的空气还会同炉体建筑材料发生化学反应，导致炉体剥蚀，缩短炉体使用寿命，烧

3、掉墙体内的石墨，增加炉体串漏；空气进入还会促使荒煤气燃烧，使炉顶空间温度增高，降低化产品产率，产生不必要的能源消耗，如果焦炉密封管理工作不到位，出现负压时，煤气的含氧量也将会增加。当炉体内的压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面造成跑烟冒烟，污染环境；另一方面降低了荒煤气的回收率，造成能源的浪费。综上所述，集气管压力的稳定不但影响焦炭的质量、化产品的收率，也关系到焦炉的寿命。所以我们必须对集气管压力进行稳定控制，使其维持在设定的压力范围内，本文以铁雄冶金科技有限公司三期工艺过程控制技术改造项目为例，利用经典控制与智能控制相结合进行集气管压力的

4、控制。2工艺流程及原系统控制情况铁雄三期焦炉为5.5米2*75孔捣固焦炉，装煤时利用高压氨水喷洒碳化室产生负压，把荒煤气从碳化室经上升管、桥管、阀体进入集气管回收，机焦两侧双集气管控制，每座焦炉有四个集气管压力控制调节阀，分别对应四个集气管压力检测仪表，机侧的两个集气管有连通管连接，焦侧的两个集气管也有连通管相通，机、焦侧之间用阀门隔断。由于机侧的两个压力之间有连通管，所以它们的压力变化是同步的，数值大小也比较接近，同样，焦侧压力控制也是一样的。在正常生产时DCS系统通过单回路PID控制方式完全能够保证集气管压力平稳，，扰动较小。当出焦、装煤和喷洒高压氨

5、水等情况时，单纯的PID调节已经不能满足工艺要求集气管压力就会出现较大振荡，负压或高压持续时间长，调节不及时影响焦炉寿命及能源不必要的浪费。-13-焦炉双集气管压力调节研究与论证集气管压力单回路控制方式图3集气管压力波动原因分析影响集气管压力波动主要因素为：A煤气发生量：①炉内状况即煤气发生量变化影响集气管压力稳定；出焦时由于阀体翻板瞬间的关闭，导致集气管压力产生变化；②结焦时间煤气交换，交换时导致煤气间歇性中断，从而导致机后压力升高，进而影响集气管压力升高；③焦炉操作；装煤时高压氨水的喷洒，会导致集气管压力急剧升高。B系统阻力：①鼓风机前系统设备的阻力

6、——主要为集气管碟阀开度②鼓风机后系统的阻力——机后压力。③煤气用户使用量的稳定性。C鼓风机能力：①鼓风机型号②鼓风机转速。D调节方式：风机调节不稳定，导致机前吸力以及初冷器前吸力波动，从而导致集气管压力波动；调节阀动作灵敏度影响集气管压力调节。4解决方案原系统焦炉和风机房没有实现联动控制，焦炉装煤时DCS控制集气管翻板稳定集气管压力，风机房手动控制回流稳定初冷器前吸力，因装煤时开高压氨水导致装煤压力波动大，而装煤时风机回流和焦炉8个执行器同时调节，造成集气管的压力突变及耦合现象，原调节方式不能解决现有问题，单纯的DCS单回路调节系统很难实现焦炉集气管压

7、力的稳定控制，因为焦炉集气管压力是一个具有正负耦合关系的多变量耦合系统，用DCS等单回路调节手段（或手动调节）是根本无法实现解耦的——集气管压力将有较大波动。而且，焦炉集气管蝶阀为非线性阀，需要在调节过程中进行线性修正——-13-焦炉双集气管压力调节研究与论证而DCS的编程环境很难做到这一点。为了稳定集气管压力，公司安装集气管工控系统，工控系统控制原理：焦炉和风机房实现联动控制，用一台工业控制计算机构成控制系统的核心，将集气管压力、蝶阀开度、机前吸力、机后压力、风机转速等信号接入控制系统。控制系统根据操作工设定的集气管压力对蝶阀开度进行PID控制——当实

8、际压力高于设定压力时开阀；当实际压力低于设定压力时关阀。当蝶阀关到一定程度（该值