焦炉集气管压力控制系统改造
焦炉集气管压力系统的改造

通过曲线对比可以看 出, 实现 自 动控制后 , 集气 管压力波动得到明显改善。表 1和表 2是改造前 、 后集气管压力合格率的分析数据 。从表 1 和表 2 可 以看出 , 改造后集气管压力平均合格率 由改造前 的
4 .5 99 %提高到 9 .1 3 1 %。 表1 改造前集气管压力合 格率
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焦炉 集 气 管压 力 系统 的改造
张 有 芝
( 长治钢铁 ( 团) 限公 司, 集 有 山西 长治 063 ) 401
摘要 : 介绍 了焦炉集气管压力实现计算机 自动控制 的原理 、 方式 , 以及焦炉集气 管压力控制改造前 的现状 、 改造后 的效果 。生产实践运行证 明, 集气管压力合格率 明显提 高 , 不仅 杜绝了荒煤气 的大 量放散 , 改善 了环境 , 而且节 能效果明显。 关键词 : 焦炉 ; 集气 管压力 ; 自动控制; 改造 中图分类号 : Q50 5 T 2 . 文献标识码 : A 文章编号 :0 47 5 (0 7 0 .0 70 10 .0 0 2 0 )20 6 .2
将发出降低鼓风机转速 的控制信号 , 以减少吸力。
通过鼓风机转速 的调节 , 可使蝶阀开度在设定 的范 围内保证足够的阻力分数 , 增加其调节的灵敏度 , 最 终系统将稳定在至少一个蝶阀处于开度最大的状态 下, 以尽量减小系统阻力 , 最大限度地节省电能 。
制增加了难度 , 严重影响了焦炭的产量、 质量以及炉 . 2 改造方式 体寿命 。2 0 年我们进行了集气管 自 05 动控制改造 , 改造后集气管压力采用计算机智能多点集中控 经过一年运行 , 集气管压力合格率达 9 %以上 , 0 既 制( 如第 6 页 图 1 , 8 ) 主要控制点包括 :)两座焦炉 1 保证了生产 的安全 , 又节约了能源。 Ⅱ型管的翻板调节控制。将原集气管翻板 的气动执 1 改造原 理 行机构更换为 电动执行机构 , 因为 电动执行机构灵 本次改造 由沈阳安信 自 控设备有限公 司设计。 集气管压力 自控系统是 以工控机作为控制单元 , 将
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统

焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统在炼焦过程中,集气管中的压力不断改变,特别是在焦炉装煤时,会造成集气管压力大幅波动。
集气管压力过低时,空气会进入炉体,导致焦炭燃烧,降低煤气质量,如果大量空气吸人到炭化室及荒煤气中,甚至会引起生产事故。
当压力过高时,荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出,一方面可能烧毁炉门铁件,污染环境,另一方面降低了荒煤气的回收率。
压力波动过大,还会对焦炉除尘系统造成不利影响。
由于影响因素多而且难以克服,各调节回路间又存在较复杂的耦合作用,使集气管压力调节成为焦炉控制中的一个技术难题¨。
针对这种典型的具有工况复杂、强干扰、多变量、耦合、时变、非线性等特点的装置],中冶焦耐工程技术有限公司设计了焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统,目前已在山西洪洞、辽宁本溪、江苏张家港等国内多家大型焦化厂成功应用,并取得满意的控制效果。
1 控制目标根据炼焦生产的原理,要求集气管压力维持在适当范围内,才能保证结焦末期炭化室底部不出现负压,焦炉又不出现冒烟现象。
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统能实现多座焦炉的解耦控制,快速消除干扰,同时使多座焦炉集气管压力稳定,减小环境污染,并通过自动调整鼓风机前的吸力,实现鼓风机前整个煤气系统的自动控制。
1.1 对象特性分析某典型焦化厂焦炉集气管压力系统如图1所示,焦炉荒煤气从各炭化室通过上升管时被低压循环氨水冷却,然后进入集气管,从集气管到初冷器分为两个吸气系统,即1,2号焦炉为一个系统,3,4号焦炉为一个系统,经过初冷器和电捕焦油器后,由鼓风机送往化产工序。
多座焦炉共用鼓风、冷凝系统及集气管并联成一根总管进入初冷器,构成集气管之间的压力耦合,对其中任何一个对象的调节都会影响到另一个对象,由于气体具有可压缩性,一旦煤气发生量、用户负荷或鼓风机转速等波动较大,就会造成系统的不稳定。
1.2 主要影响因素集气管压力受到焦炉煤气发生量、调节阀的开度、鼓风机吸力、机前和机后阻力等多方面因素的影响,还会遇到多组焦炉煤气管道的不对称性,以及管网压力的波动等问题J。
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统

焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统在炼焦过程中,集气管中的压力不断改变,特别是在焦炉装煤时,会造成集气管压力大幅波动。
集气管压力过低时,空气会进入炉体,导致焦炭燃烧,降低煤气质量,如果大量空气吸人到炭化室及荒煤气中,甚至会引起生产事故。
当压力过高时,荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出,一方面可能烧毁炉门铁件,污染环境,另一方面降低了荒煤气的回收率。
压力波动过大,还会对焦炉除尘系统造成不利影响。
由于影响因素多而且难以克服,各调节回路间又存在较复杂的耦合作用,使集气管压力调节成为焦炉控制中的一个技术难题…。
针对这种典型的具有工况复杂、强干扰、多变量、耦合、时变、非线性等特点的装置 ] ,中冶焦耐工程技术有限公司设计了焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统,目前已在山西洪洞、辽宁本溪、江苏张家港等国内多家大型焦化厂成功应用,并取得满意的控制效果。
1 控制目标根据炼焦生产的原理,要求集气管压力维持在适当范围内,才能保证结焦末期炭化室底部不出现负压,焦炉又不出现冒烟现象。
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统能实现多座焦炉的解耦控制,快速消除干扰,同时使多座焦炉集气管压力稳定,减小环境污染,并通过自动调整鼓风机前的吸力,实现鼓风机前整个煤气系统的自动控制。
1. 1 对象特性分析某典型焦化厂焦炉集气管压力系统如图 1 所示,焦炉荒煤气从各炭化室通过上升管时被低压循环氨水冷却,然后进入集气管,从集气管到初冷器分为两个吸气系统,即1,2 号焦炉为一个系统, 3,4 号焦炉为一个系统,经过初冷器和电捕焦油器后,由鼓风机送往化产工序。
多座焦炉共用鼓风、冷凝系统及集气管并联成一根总管进入初冷器,构成集气管之间的压力耦合,对其中任何一个对象的调节都会影响到另一个对象,由于气体具有可压缩性,一旦煤气发生量、用户负荷或鼓风机转速等波动较大,就会造成系统的不稳定。
1. 2 主要影响因素集气管压力受到焦炉煤气发生量、调节阀的开度、鼓风机吸力、机前和机后阻力等多方面因素的影响,还会遇到多组焦炉煤气管道的不对称性,以及管网压力的波动等问题 J 。
焦炉集气管压力控制系统的改进

24燃料与化工Fuel&ChemicalProcessesNov.2010Vol.41No.6焦炉集气管压力控制系统的改进杨桦1徐兴福宁芳青2左殿杰1倪应国1(1.南京钢铁联合有限公司炼铁新厂,南京210035;2.安徽工业大学,马鞍山243002)南钢炼铁新厂现有3座6m焦炉,3#、4#焦炉为1组,配套煤气处理量为52800m3/h的煤气净化设施,5#焦炉与1套煤气处理量为31000m3/h的煤气净化设施配套。
在该系统实施之前,3座焦炉的集气管压力是分散式控制,集气管压力调节装置与鼓风机液力耦合器调节是相互独立的单回路闭环控制系统。
这种单回路控制方式不能很好地保证集气管压力稳定,导致焦炉冒烟冒火或负压运行,使大量煤粉进入下一道工序,恶化操作,虽不断调整系统整定参数,但并未从根本上解决问题。
技术方案1.1工艺特点集气管压力控制系统是受多种因素影响的复杂系统,主要表现在以下几个方面[1-2]:1)集气管之间的相互耦合影响。
2座焦炉4个集气管共用1个风机,而风机对各个集气管的吸入管距离长短不等,并且管路不对称,因此吸力分配不可能都合适。
在机前吸力不变的情况下,任一焦炉压力的波动,都会影响其他焦炉压力的稳定。
2)焦炉炉况对系统的影响。
由于2座焦炉装煤、推焦、炉门开启时间不同,势必引起压力的波动。
3)机前吸力变化的影响。
在鼓风机能力不变的情况下,机后设备的阻力发生变化或煤气用户的用量发生变化时,都会引起机后压力的变化,进而引起机前吸力的变化。
在煤气发生量稳定的情况下,该吸力会引起集气管压力的波动。
系统的调节品质会因参数变化而变差,使压力难以稳定在80~120Pa。
1.2控制方案1)采用解耦控制算法,消除焦炉集气管之间的压力控制耦合,避免相互干扰。
根据多变量过程控制系统解耦理论,常规解耦收稿日期:2009-12-30作者简介:杨桦(1964-),男,教授级高级工程师设计方法要求对象是线性定常,且被控对象要有精确的数据模型。
马钢7.63m焦炉集气管压力控制技术的改进

燃料与化工Fuel & Chemical Processes2021 年 1 月第52卷第1期15马钢7・63 m 焦炉集气管压力控制技术的改进李 强 陈玉村方亮青何谋龙 陈学才(宝武集团马钢股份炼焦总厂,马鞍山243000)摘要:针对7.63 m 焦炉集气管负压设定值手动切换存在的弊端,对集气管压力调控进行技术改进,实现了 6段集气管3种不同压力值在生产、检修等3种时间段的自动切换,提高了超大容积焦炉的自动化操作水平,消除了人工切换带来的弊端遥关键词:集气管;PROven ;高负压;自动切换中图分类号:TQ520.5 文献标识码:B 文章编号:1001-3709 (2021) 01-0015-03Improvement of GCM pressure control for 7.63 m coke ovenLi Qiang Chen Yucun Fang Liangqing He Moulong Chen Xuecai(Baowu Group Masteel Coking Co.,Ltd.,Ma'anshan 243000, China)Abstract : In view of the problems in manually selecting the setting values of GCM negative pressurefor 7. 63 m coke ovens , improvement was done for the GCM pressure regulation to realize automaticchangeover under 3 pressure values for 6 sections of GCMs in three durations such as production or maintenance so as to improve automation level for super-high capacity coke ovens.Key words : Gas collecting main (GCM ) ; PROven ; High negative pressure ; Automatic changeover马钢7#、8#7.63 m 焦炉是从德国UhDe 公司引 进的超大容积焦炉,采用德国DMT 公司研发的PROven 技术,取代了地面除尘站和高压氨水喷射抽 吸的装煤除尘技术。
一种简单实用的焦炉集气管压力自动控制系统

量的指标之一 , 在整个结焦过程中 , 为了使碳化室
一
图 1 集气管压力 自动调节控制 系统原理图
2O一
重 钢 机 动 能 源
第2 6卷 2 0 1 6 年第 2期 ( 总第 1 1 6期 )
4 主要 设备 功 能
焦 化焦 炉采 用 6 O孔 6米焦 炉 为一 座 ,两座 焦 因素的影 响 , 如出 焦、 装煤 、 炉底 换 向 、 煤 气 量 发生 变 化 、 工 艺 设备 及
管道阻力变化等都会引起集气管压力大幅度波动 。 当压力过低时, 空气就会进入炉体 , 导致焦碳燃烧 ,
第2 6 卷2 0 1 6年第 2 期( 总第 1 1 6期 )
熏 钢 机 动 能 源
一
种简单实用的焦炉集气管压力 自动控制系统
朱 月志
( 重 庆钢铁 股份 有 限公 司焦 化厂 )
1 概 述
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 , 通过输气管 网由鼓风机送往
程运算功能。 同时配置防尘 , 防水结构 的彩色液晶 显示器, 具有高水准操作显示性能 。 在可 编程演算 方面, 用 户最 大可 进行 1 0 0 0 行 自定 义 编 程, 灵 活 方便地配置所需控制功能. 采用浮点演算方式, 可实 现高精度工程量控制演算。 其控制输出具有后备功 能, 使用该功能后, 即便是在机器本体故障时, 亦能 继续保持控制功能正常使用 。 ( 不适用 于电源等故
障) 。 控 制 模 块 :基 本 控 制 、 串级 控 制 、 选 择 控
4 - 3 电液执 行 机构 采 用无 锡 工 装 3 8 0 0 R系 列 ,该 系 列是 着 眼 于
集气管压力智能控制装置的改造

2 1 年第 2 01 期
集 压力 控制 气管 智能 装置的改 造
程英坤 ,程瑞 云
( 中能源 邯矿集团公 司金华焦化有限公司,河北 邢 台 冀 060 ) 503
摘 要 :文章介绍 了以工控机作为控制单元,以集气管蝶阀执行器与鼓风机变频器为执行机
构 的工业 自动控 制装 置 ,通过 自动调 节鼓风机 转速 、集 气管蝶 阀开度 及放 散蝶 阀开度 , 以达 到稳定 集 气管压 力 的 目的。
基本工作原理 :系统根据反馈集气管压力与设 定集气管压力的比较结果发出控制信号 , 对集气管 蝶阀执行器进行控制一当集气管压力高压设定值( 或有该趋势 ) ,则增大集气管蝶 阀开度 ;反之 , 时 减 小集气 管蝶 阀开度 。 当蝶 阀开 到一定程度集 气管 压力仍有高于设定压力的趋势时 ,工控机将发出升 高鼓风机转速的控制信号 ,以增大吸力;反之,当
其精度为 2 %,精度较差 ,不利于精确控制集气 . 5
管压力 ,更换为 D J 4 0B K 一 10 D防爆型角行程电动
21 年第 2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 期
河 北 煤 炭
括模型结 构和模 型参数 两部 分 内容 。最 佳 的模 型结 构 有助 于保证集 气管 控制解耦 的 良好效 果 。该项 目 的实 施 ,就 是 通过 D S系统 自动 控 制集 气 管 电动 C
执 行机 构( 度 :1 精 . ) 5% 。由此 提高 调节 的灵敏 性
和精 确性 。 33 控 制 系统 安装 和调试 .
包括焦炉信号、化产信号的引入 ,上电测试系 统的数据输入 、输出,上下位机通讯 , 远程数据采 集。基础控制功能测试 ,包括各个焦炉集气管基本 PD控 制功 能 ,初 冷器 前 吸力 PD控制 ,风机计 算 I I
焦炉集气管压力智能控制系统设计2

以下方面因素的影响: (1)煤气发生量、鼓风机吸力、推焦加煤、高压氨水、 换向、机后压力。 (2)多座焦炉并联时,分管与总管呈非对称分布。存在着 严重的耦合干扰。 (3)系统同时具有时变、非线性、正负耦合等复杂特性,
系统非常难以稳定。
存在问题
1.集气管压力波动不仅频繁而且幅度较大; 2.导致焦炉跑火冒烟,影响环境; 3.系统时常出现的负压严重影响焦炉炉体的寿命; 4.压力的不稳定同时也影响到生产焦炭的质量。
应用情况 (智能控制)南钢联
东阿东昌焦化有限公司(原控制效果)
东阿东昌焦化有限公司(智能控制)
东阿东昌焦化有限公司(智能控制)
-
+
-
ym2 (k) -
TDL2
集气管 压力控 制系统
y1 (k) y2 (k)
鼓风机调速系统部分:
rin(k)
-
模型M1 切换
模型M2 模型库
策略
NNII
u(k)
控制器C1
控制器C2
TDL TDL y(k) 鼓风机调速系统
控制器C3 机液力耦合器控制部分: 从鼓风机转速变化到机前吸力变化有明显时
5.技术指标及系统功能
(1) 各焦炉压力的智能分析和控制。正常 生产工艺条件下,焦炉集气管压力稳定控 制在设定值±25Pa范围;装煤工况在30秒 左右迅速将压力调节至接近正常。瞬间集 气管压力高峰值一般在200~300Pa左右。
(2) 各炉压力控制设定值可在线修改,各 炉设定值可以互不相同。
(3) 可实时对风机进行调速,风机运转稳 定。
改造前: 大多数集气管压力由单回路PID控制; 鼓风机吸力采用机前阀手动控制; 控制效果不理想
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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
连接处重新找正焊接 ; 3 . 重新校正笼架 。 田
参考文献 :
故障原因 : 1 . 鸡只啄蛋 ; 2 . 蛋壳较薄; 3 . 自动集蛋机 上 的接 蛋爪 断裂 ; 4 . 从 笼 网上 滚 落 的鸡蛋 与蛋 带上 的鸡 蛋发 生 碰撞 ; 5 . 从 自动集 蛋机 出来 的鸡蛋 与 中央输 蛋 线 上 的鸡 蛋发 生碰 撞 。 排除方法 : 1 . 使用电击线 ; 2 . 更换饲料配方 ; 3 . 找出 断裂 的接蛋爪更换 ; 4 . 使用挡蛋线 ; 5 . 调节拨蛋器高度 , 使之缓冲。 . 4 . 5清 粪带跑 偏 故障原因 : 1 . 覆胶辊与驱动辊不平行 ; 2 . 清粪带两
焦炉 集气 管压力控 制系统 改造
徐志 华 金 雪飞 中国 自动 化控 制 系统 总公 司 1 0 0 0 2 6
摘 要: 基 于焦炉集气管压 力系统具有强干扰 、 多耦合 、 时变和非线性的特 点 , 目前的控制 系统效果并不十分理 想。 本文从工 艺、 设 备、 仪表 自动化等 方面分析影响 集气管压 力稳定的 关键 因素 , 对焦炉集气管压力的控制方案进行完善 和优化 。 关键 词 : 焦炉集气管压 力; 控 制 系统 ; 状况及分析 ; 优化 改造
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
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 ) 吸气 机人 口排 液 系统 、 机后 管线 阻力 的变 化 。
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 , 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 2 1 2 2 C 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 , 送洗涤工段 , 最后送到带液力耦合器调节转速 的两 台吸气机( 一用一备) 中。 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
( 6 ) 焦炉 的两 段集 气管 是否 连通 。
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
某 公 司现有 J N 6 0型 5 5孔 复 热式 焦 炉 两座 ,采 用
投药 医 治 。
4 . 4 破 蛋 率 高
排除方法 : 1 . 调节覆胶辊两端螺栓使其平行 ; 2 . 在
端长 短 不一 ; 3 . 笼架 不 直 。
【 1 ] 赖成 幕. 多层 层 叠式蛋鸡饲 养成套 自动化 设备 的应 用田.
中国禽业导刊 , 2 0 0 6 ( 2 0 ) : 2 9  ̄ 3 1 .
『 2 1 曲田桂 , 周卫斌 . 层 叠式蛋 鸡笼养模式 与阶梯 式笼养模 式
生 产效 益 比较 U ] . 北方 牧 业 , 2 O l 1 ( 1 1 ) : 1 3 - 1 4 . ( 作 者 简介 :王 金 国 , 男, 1 9 7 5年 1 1月 出生 , 本科 , 助 理 工 程
师, 研 究方向 : 农机化。 )
2 0 1 3 年第6期 何 表批 57
( 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
较 大 的操作 难 度和 强度 ,也 对 正 常生 产造 成 了较 大 的
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
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、
影响。
3 . 3 解决 的方案 和措施
3 . 1 现有集气管压力控制系统的情况简介 某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 个单独的闭环控制 回 路组成 ,分别为 1 # 焦炉 l # 、 2 # 集气管压力控制回路 ,