焦炉火落与加热系统技术方案

1、焦炉自动火落判断、自动测温与加热优化系统1、技术目标 实现焦炉立火道温度的直接测量用焦炉全自动测温装置实现焦炉火道温度的直接测量，可以将目前的三班测温改成白班巡检，或取消人工测温（需要较多的测点）； 建立火道温度变化趋势数学模型 通过数学模型准确预测全炉立火道温度的变化趋势； 实现焦炉加热过程的全自动控制计算机控制系统可根据需要实时调整加热煤气流量和分烟道吸力；控制频率是人工调节的8倍； 建立炼焦指数模型在上升管根部（或桥管处）安装热电偶，实时检测粗煤气温度的变化，准确判断每炉炭化室的火落时间，指导工艺人员进行生产操作；并自动生成炼焦指数历史趋势曲线、提供炼焦指数报警及报警记录； 建立标准火道

2、温度模型模型能根据配煤水分的变化和炼焦指数的变化，指导或自动调整标准温度；在保证焦炭成熟度前提下，降低标准温度10-30以上； 根据甲方要求生成所需要的各种工艺流程、趋势、报表、报警和操作指导画面； 节约煤气量达2-4%左右； 实时监测全炉各炭化室的工作状态 通过炼焦指数检测各个炭化室的加热状况，并自动判断高温/低温号，生成操作指导界面，指导工艺人员对个别炉号的供热量进行调整； 有利于延长炉龄，稳定焦炭质量，降低劳动强度； 自动连续测量焦饼表面温度，并自动生成趋势曲线和报表；2、 经济效益分析 节约能量在实施焦炉优化加热控制后，温度的波动减小了，并且根据炼焦指数模型显示，降低标准温度，节约煤气

3、可达3%；燃烧效率高，在优化控制方案中，自动根据煤气流量的大小自动调整分烟道的吸力大小，使整个燃烧过程一直处于最优状态，节约能源。 直接经济效益预测 (仅仅考虑节约煤气量部分)假设：焦炉的煤气消耗量为20000m3/h，节能效率按3%计算，焦炉煤气的价格为0.75元/ m3 节能量部分的经济效益：24 x 365 x20000 m3/h x 0.75元 x 3% =元/年； 间接经济效益预测焦炉操作管理自动化水平有了很大的提高； 对焦炉的调火提供了操作指导； 炉温的稳定，有利于延长炉体寿命； 焦炭质量的提高; 焦油/苯的产量提高； 通过对炼焦指数的观察，可实时检测高温、低温炉号，避免生焦、过火

4、焦；降低工人劳动强度，改善操作环境。 投资回报率（按直接经济效益计算，未考虑间接部分） 按直接经济效益计算，一年内即可收回全部投资。系统的设计寿命为6年以上，投资回报率高。3、设备配置（3座焦炉、3X42孔）l 立火道温度测量自动测量序号设备名称规格型号单位数量单价（元）总价(元)1红外测温仪表AHIR-950套63198003防火防尘件非标套63450283504单向阀非标个635031505仪表安装盒非标（不锈钢件）套6140084006空气过滤器（细）AA151（英国）个62500150007空气过滤器（粗）AO151(英国)个6250015000824V直流电源24VDC/5A 朝阳个

5、6140084009信号线（屏蔽）2x6x1.0 米1500304500010电源线2x1.5米4504180011防火材料玻璃纤维硅胶带米200601200012安装及辅助材料槽钢、角钢、镀锌管32500075000l 粗煤气温度测量与焦炭成熟判断（3x42个粗煤气温度测量点 火落判断）1专用热电偶高温耐磨耐腐钢套个146560817602补偿导线KX 2x1.0耐高温米14600103无线电台套3450013500l 计算机控制系统（2座焦炉可共用一套）1DCS控制系统模块PLC（2x42）套12DCS控制系统模块PLC (1x42)套1l 焦饼测量自动测量（3套）1焦饼温度测量系统IR-

6、AH-2000套3l 加热控制系统软件(一套)1加热控制系统软件CHC-3-100套1总价为: + + + + + = 294,0760元4、火道温度全自动测量4.1 红外测温系统由以下几部分构成： 光学镜头：光学系统直接安装在炉顶的看火空小炉盖上，通过目测瞄准对准立火道底部三角区中心位置，光学系统的总高度低于80mm。 防尘、防火、防水系统； 光导纤维（光纤）：把光学镜头的光信号传送出处，光纤为高纯度石英，石英材料的化学成分为SiO2，物理化学性质非常好，它耐腐蚀，熔点非常高。 仪表系统：把光信号转化成温度信号，它的工作温度为 60。 红外光纤探测器前置放大校正、线性化峰值/瞬时值V/I光学

7、系统标准信号 输入计算机立火道底部三角区中心位置小炉盖仪表系统 图2 红外测温系统示意图红外光纤探测器前置放大校正、线性化峰值/瞬时值V/I光学系统标准信号 输入计算机立火道底部三角区中心位置小炉盖仪表系统 图2 红外测温系统示意图4.2测量点与安装位置的选择测量点选择：红外测温装置瞄准三角区的中心位置，与目前人工测量时间完全相同。由于红外测温装置是固定安装，测量点不受认为因素影响。测量时间：下降气流，交换后20秒下降气流 交换后20秒方案l 测点分布见下图 01020304050607080911121314151617181921222324252627282931323334353637

8、3839414243444546474.3可靠性和稳定性 光学镜头 安装在小炉盖上，主要的影响是烟尘和高温通过气源管，在光学镜头前维持微正压，烟尘进不去；光学镜头工作温度在吹风的情况下，温度不超过80，在停风情况下，温度不超过150，而光学镜头的耐温上限可达350以上。风管上有1mm针孔，吹风，保持镜头前为正压 光纤 光纤布置5#槽钢里，固定在铁轨边上，在正常情况下，温度在5080；而光纤的耐温上限可达250350以上。另外还在槽钢里面放置防火材料-玻璃纤维硅胶带，避免火焰对光纤的直接烧烤。 图6 放置光纤的5#槽钢图7 7#槽钢盖在5#槽钢上面图8 在5#槽钢里面放置防火材料玻璃纤维硅胶带玻

9、璃纤维硅胶带光纤 仪表（电信号处理单元）设计温度为060；安装在炉间台，该处的温度不会超过50 4.4系统的维护与校验 系统安装好后，原则上不需要检修；只需保证气源管有足够的压力（不小于0.01MPa压力）；l 光学镜头和光纤等设备均为石英制品，没有老化问题，不需要校验。5 焦炉加热控制方案 吸力模型设定值煤气空气 控制系统框图焦 炉调节阀孔板流量计煤气流量控制单元（显示）分烟道吸力火道温度的多模式模糊控制在线实测火道温度目标火道温度模型焦炭成熟度模型粗煤气温度标准温度修正配煤水分结焦时间焦饼温度测量加热均匀性调整标准温度修正根据火道温度-自动调整加热煤气流量； 根据加热煤气流量、烟气含氧-自

10、动调整分烟道吸力； 根据焦炭成熟度-修正标准温度、调整个别异常火道； 根据焦饼温度-修正标准温度、调整高向均匀性、调整个别异常火道；5、粗煤气温度测量与焦炭成熟度预测控制5.1 原理在炼焦过程中，煤中的挥发份就从炭化室中逸出，形成粗煤气，粗煤气经过上升管、桥管最后汇集到集气管中，进入下一道生产工序。在装煤初期，挥发份量大，炭化室温度低，粗煤气的温度也相对较低，随着炭化室温度的升高，从炭化室内部逸出粗煤气温度也随之升高，大约十几小时后上升至最高点，这一时期，煤基本上变成了焦炭，挥发份很少，从炭化里带走的热量也很少，所以粗煤气的温度也缓慢下降，直到推焦结束。粗煤气的温度的变化在一定程度上反映了炭化

11、室中煤变焦过程变化，因此通过对粗煤气温度变化的研究，可以间接地判断焦炭的成熟情况以及标准温度的高低。粗煤气随结焦时间的变化规律可见图1由图1我们可以看出，粗煤气温度随结焦时间开始平稳而缓慢地上升，大约十几小时后上升至最高点，这一点称火落点(亦有称拐点)，然后又快速下降至推焦结束。 粗煤气温度随结焦时间的变化5.2炼焦指数预测模型在炼焦过程中，粗煤气在不同时间段内按一定规律在变化的，通过粗煤气温度的变化可得出炼焦指数：CI = c /m 式中：CI炼焦指数 c 结焦周期，h m 从装煤开始到粗煤气温度到达最大值的时间，h在结焦周期一定的情况下，若CI小，表明火落点的时间早，焦炭很早就成熟了，闷焦

12、时间过长，焦炭成熟过度，说明立火道温度过高；反之，若CI大，表明火落点的时间晚，焦炭成熟的晚，闷焦很短就推焦了，焦炭成熟度不够，说明立火道温度偏低。根据对焦饼表面温度的测量和焦炭质量指标的综合分析，确定炼焦指数的合适范围，在此范围内，焦炭的成熟度好，质量指标比较合理。因而在生产过程中，若将炼焦指数稳定在上述的范围内，就可以较好地控制焦炭的质量，通常把炼焦指数的目标值规定为1.25（具体数值可根据焦炉工艺状况调整）。根据安装在上升管的粗煤气温度，生成每个炭化室对应的炼焦指数，并把每个炭化室对应的炼焦指数记录下来，生成历史数据库；通过全炉的平均炼焦指数可以对标准温度进行修正： 最终的标准温度的模型

13、是： Ts= Tf + F1（CI）+ F2（Mt）+ F3（）其中：Ts - 标准温度 Tf -经验标准温度 F1（CI）- 标准温度的炼焦指数修正模型（反馈） F2（Mt）- 标准温度的水分修正模型（前馈） F3（）- 标准温度的结焦时间修正前馈模型（前馈） 高温号和低温号判别举例:自动生成炼焦指数,目标值为1.20， 07#、46#、50# 与标准值偏差大（超过0.2） 07#、46# 煤气流量偏大，孔板减小； 50# 流量偏小，孔板加大； 炉号01020304050607 44454647484950炼焦指数1.201.241.191.301.281.311.40 1.171.131.

14、451.211.241.251.00指数偏差00.04-0.010.050.080.110.2 -0.03-0.070.250.010.040.05-0.2需调整号 5.3 粗煤气温度测量与安装 热电偶选型 测量点位置选择测量粗煤气温度的测量点有两个地方比较合适，其一是在桥管位置，其二是在上升管的根部，部分上升管预留有热电偶插入口或清扫孔，安装比较方便， 5.4 现场安装图片 （两种安装方法）1 场安装图片示意图在上升管处安装在桥管处安装 粗煤气温度变化曲线6、焦饼温度测量（可长期连续测量）专利ZL2010 2 .5焦饼中心温度是焦炭成熟的最直接的参数，是标准温度制定的依据，另外通过焦饼温度的测量为调火工调整焦炉高向加热均匀性、横排均匀性、直行均匀性提高了最直接的依据。6.1原理焦饼中心温度难以在线直接测量，一般采用测量靠炉墙处焦饼的侧表面温