应用气体成分测算干熄焦系统中碳的烧损
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得到 烧损率 修正 系数 Ｋ，代 人推 导过程 为 ：
１ 循 环气 体 成 分 与 烧 损 率 的 关 联 性
干熄焦 系统输 人部分 为 红焦和 导入 空气 ，输 出 部分 为排焦 、除尘 焦粉 和外排 烟气 。导入 空气 的成 分 主要 为 Ｏ 和 Ｎ ；红焦 主要 是 大量 的 Ｃ和少量 残 ： ２
Ｑ空 ｘ １ Ｑ排 （ ２Ｏ５ ０ Ｃ ２ ￣ ２％＝ 烟 Ｏ＋ ．Ｃ ＋ ０ ） 贝 烟 Ｑ空 ｘ １ （ ２０５ ０ Ｃ ２ （ ／） ０ Ｑ排 ＝ ￣ ２ ％／０ ＋ ． ＋ ０ ） ｍ３ Ｃ ｈ
又 因被氧 所 “ 走 ”的碳 即为系统 中所 烧损 的 带
焦炭 ：
因此 ，能 否有效 控制 焦炭 烧损是 优化 系统经 济运 行
原 子量 ，故焦 炭烧损 多少 可 以视 为外 排烟 气所带 走
Ｃ 原子量 的多少 。
循环 气体成 分 的变化可 分环 形气道 和 干熄 炉本
体 两部 分 。在 环 形 烟道 处 ，导 人 空气 中的 ０ 与循 ：
环气 体 中的焦 粉 、Ｃ Ｏ、Ｈ 等 可燃 成 分进 行 氧化 反 应 ，生 成 Ｃ Ｈ ０，释 放热 量 ；干熄 炉 本 体 内 ， Ｏ和 Ｃ－ Ｏ 与红 焦 Ｃ进 行 反应 ，生 成 Ｃ ， Ｏ，产 生 焦粉 。为 保持 系统 中气 体稳 定流 动 ．在 导人 空气 的 同时 ．必 须外排 部分 烟气 ，保 持一 定 的循 环气 体量 。
的关键 。针对 干熄焦 各个 子系统 关联性 强 、调节滞 后 等特点 ，开发 能够 反映 焦炭烧损 率 的实时 化 、可 视 化系统 ，将具 有极其 重要 的意 义 。
＆烧 ＝ 烟 （ ０ Ｃ ２ １ ／２ 损 Ｑ捧 × Ｃ ＋ ０ ）ｘ ２２ ． ４ （ｇ ） ｋ／ ｈ 通过 干熄炉 系统质 能平 衡测试 所得 数据 。计算
ＰＣ Ｌ 配合 Ｕ ｉ ｒ ３１Ｘ （ Ｎ） 程 软件 和 ｉｘ ． ｎｔ ＰｏＶ ． Ｌ Ｃ 编 ｙ ｉ ｆ ４０ 上位 机操作 系统组 成 。干熄焦 烧损 率数 学模型 中 的 输 入 变量分 别通过 干熄 炉预存 室空 气导人 流量 计和 气 体成 分在 线分析 仪提 供实 时采集 数据 ：在干熄 焦 烧 损 率 数学 模 型 的基 础上 结 合 Ｕ ｉ ＰｏＶ ． Ｘ ｎｔ ｙ ｒ ３１ Ｌ
２ １ 年 ５月 ００
第４ １卷 第 ３期
燃 料ຫໍສະໝຸດ Baidu与 化 工 Ｆ ｅ ＆Ｃ ｅ ｃｌ ｒｃｓｅ ｕ ｌ ｈｍｉ ｏｅｓｓ ａＰ
３ ７
应用气体成分测算干熄焦系统 中碳的烧损
高哲发 苏轮 忠 卓 昕 ’ 曾惠 明 杨之 瑞 （＿ １ 福建 三钢焦化 厂 ，三 明 ３ ５ ０ ；２中冶焦 耐工程 技术 有 限公 司，鞍 山 ｌ４ ０ ） ６ ００ ． １ ０ ２ ２０ ０ ９年 ，三 明 焦 化 厂 建 成 投 产 了 １座 １ ５ ｈ ２ｔ ／ 干熄焦 系统 ，该系 统采用 了空气 导人 法 。按 目前 能 源 价 格 分 析 ，焦 炭 烧 损 所 占 的价 值 比例 约 ５ ％ 。 ０
２ 烧 损 率 实 时 测 算模 型 的建 立
焦炭烧 损 的过程 即为参 与反 应 的碳 元 素被所 导
曲线 。为优化 干熄焦 运行 、降低 烧损 率提供 了有力
反馈 和对 比依据 。
人 空气 中的氧元 素所 “ 带走 ” 的过程 。相应 的焦 炭 的烧 损 率 则可 理 解 为 固态 的 “ ”转 化 为气 态 的 碳 “ ” 的速 率 。因 为系 统 中氧 元 素含 量 基本 保 持不 碳
Ｃ Ｏ、Ｃ Ｏ为 循环气 体 成分 浓度 ；＆烧 为实 时 Ｏ 、Ｈｚ 损 焦 炭 烧 损率 ，ｔ ；碳 的摩 尔 克 数 为 １ ；气 体 摩 尔 ／ ｈ ２ 体积 为 ２ ．；Ｋ为 干熄焦烧 损率 修正 系数 。 ２ ４
余的 Ｈ 和 Ｃ Ｏ；排焦 和除尘 焦粉 主要 成 分是 Ｃ；外
排烟气 成分 为 Ｎ 、Ｃ Ｏ 和少 量的 Ｃ Ｏ、Ｈ ０、０ 。把 它们 理 解 成原 子 流 动 时 ．干熄 炉装 入 红 焦 的 Ｃ原
子量 等 于 排 出焦 炭 、除 尘 焦 粉 及 排 出烟 气 内 的 Ｃ
３ 烧 损 率 实 时测 算 的可 视 化
Ｅ ｌ自动 化 控 制 系 统 由 施 耐 德 Ｑ ａｔｍ 系 列 ｕｎｕ
的氧＝ 出系统 中的氧 ，则 数学 表达式 为 ： 导
焦 炭 电子秤 量及单 孔焦 产量 ，并根据 红焦 热平衡 计
算 ，推 算得 到的烧 损率修 正 系数 Ｋ，进一 步加 以修 正 和完 善 。 （ 下转第 ４ ０页）
４ 结论
１ ）通 过 特 定 的数 学模 型 ，实 时计算 出干熄 焦 烧 损率 参数 ，有利 于 实时优 化控制 。该数 学模 型存
在 一定 的系 统误差 ．可通 过 焦炭烧损 累积 量与外 送
变 ，可根据 氧 的物料平 衡建立 气体 成分 实时测 算 干
熄焦 烧损率 的数学 模型 ，假设 为导 入干熄 焦 系统 中
（ Ｎ）编程 软件编 写相 应程 序 ，实现 了干熄 焦烧 损 Ｃ
率 的实 时 过 程 测 算 。 同时 基 于 ｉｘ ． 位 机 操 作 ｉ ｆ ４０上 系 统 建立 了烧 损 率 过程 数 据库 ，并 在 Ｅ 主界 面 做 Ｉ 成 可视化 窗 口 ，集成 制作 了干熄 焦烧 损率实 时动 态
＆￣ ＝ ｘ２２．ｘ ￣ ２ ％ｘＣ ＋ Ｏ） ａ Ｋ １／２ Ｑ空 ｘ １ （ Ｏ Ｃ ２／ ４
ｌＯ Ｏ （ ２ Ｏ５ ０＋ Ｏ ） Ｏ ｘ Ｏ ＋ ．Ｃ Ｃ ２ （ｈ ｔ） ／ 式 中 ：Ｑ空 为 实 时空气 导人 流量 ，ｍ ；Ｑ捧 为 实 气 烟 时 排 烟 流 量 ，ｍ ； 空 气 中 氧 含 量 为 ２ ％ ；Ｏ 、 ｌ ２
１ 循 环气 体 成 分 与 烧 损 率 的 关 联 性
干熄焦 系统输 人部分 为 红焦和 导入 空气 ，输 出 部分 为排焦 、除尘 焦粉 和外排 烟气 。导入 空气 的成 分 主要 为 Ｏ 和 Ｎ ；红焦 主要 是 大量 的 Ｃ和少量 残 ： ２
Ｑ空 ｘ １ Ｑ排 （ ２Ｏ５ ０ Ｃ ２ ￣ ２％＝ 烟 Ｏ＋ ．Ｃ ＋ ０ ） 贝 烟 Ｑ空 ｘ １ （ ２０５ ０ Ｃ ２ （ ／） ０ Ｑ排 ＝ ￣ ２ ％／０ ＋ ． ＋ ０ ） ｍ３ Ｃ ｈ
又 因被氧 所 “ 走 ”的碳 即为系统 中所 烧损 的 带
焦炭 ：
因此 ，能 否有效 控制 焦炭 烧损是 优化 系统经 济运 行
原 子量 ，故焦 炭烧损 多少 可 以视 为外 排烟 气所带 走
Ｃ 原子量 的多少 。
循环 气体成 分 的变化可 分环 形气道 和 干熄 炉本
体 两部 分 。在 环 形 烟道 处 ，导 人 空气 中的 ０ 与循 ：
环气 体 中的焦 粉 、Ｃ Ｏ、Ｈ 等 可燃 成 分进 行 氧化 反 应 ，生 成 Ｃ Ｈ ０，释 放热 量 ；干熄 炉 本 体 内 ， Ｏ和 Ｃ－ Ｏ 与红 焦 Ｃ进 行 反应 ，生 成 Ｃ ， Ｏ，产 生 焦粉 。为 保持 系统 中气 体稳 定流 动 ．在 导人 空气 的 同时 ．必 须外排 部分 烟气 ，保 持一 定 的循 环气 体量 。
的关键 。针对 干熄焦 各个 子系统 关联性 强 、调节滞 后 等特点 ，开发 能够 反映 焦炭烧损 率 的实时 化 、可 视 化系统 ，将具 有极其 重要 的意 义 。
＆烧 ＝ 烟 （ ０ Ｃ ２ １ ／２ 损 Ｑ捧 × Ｃ ＋ ０ ）ｘ ２２ ． ４ （ｇ ） ｋ／ ｈ 通过 干熄炉 系统质 能平 衡测试 所得 数据 。计算
ＰＣ Ｌ 配合 Ｕ ｉ ｒ ３１Ｘ （ Ｎ） 程 软件 和 ｉｘ ． ｎｔ ＰｏＶ ． Ｌ Ｃ 编 ｙ ｉ ｆ ４０ 上位 机操作 系统组 成 。干熄焦 烧损 率数 学模型 中 的 输 入 变量分 别通过 干熄 炉预存 室空 气导人 流量 计和 气 体成 分在 线分析 仪提 供实 时采集 数据 ：在干熄 焦 烧 损 率 数学 模 型 的基 础上 结 合 Ｕ ｉ ＰｏＶ ． Ｘ ｎｔ ｙ ｒ ３１ Ｌ
２ １ 年 ５月 ００
第４ １卷 第 ３期
燃 料ຫໍສະໝຸດ Baidu与 化 工 Ｆ ｅ ＆Ｃ ｅ ｃｌ ｒｃｓｅ ｕ ｌ ｈｍｉ ｏｅｓｓ ａＰ
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应用气体成分测算干熄焦系统 中碳的烧损
高哲发 苏轮 忠 卓 昕 ’ 曾惠 明 杨之 瑞 （＿ １ 福建 三钢焦化 厂 ，三 明 ３ ５ ０ ；２中冶焦 耐工程 技术 有 限公 司，鞍 山 ｌ４ ０ ） ６ ００ ． １ ０ ２ ２０ ０ ９年 ，三 明 焦 化 厂 建 成 投 产 了 １座 １ ５ ｈ ２ｔ ／ 干熄焦 系统 ，该系 统采用 了空气 导人 法 。按 目前 能 源 价 格 分 析 ，焦 炭 烧 损 所 占 的价 值 比例 约 ５ ％ 。 ０
２ 烧 损 率 实 时 测 算模 型 的建 立
焦炭烧 损 的过程 即为参 与反 应 的碳 元 素被所 导
曲线 。为优化 干熄焦 运行 、降低 烧损 率提供 了有力
反馈 和对 比依据 。
人 空气 中的氧元 素所 “ 带走 ” 的过程 。相应 的焦 炭 的烧 损 率 则可 理 解 为 固态 的 “ ”转 化 为气 态 的 碳 “ ” 的速 率 。因 为系 统 中氧 元 素含 量 基本 保 持不 碳
Ｃ Ｏ、Ｃ Ｏ为 循环气 体 成分 浓度 ；＆烧 为实 时 Ｏ 、Ｈｚ 损 焦 炭 烧 损率 ，ｔ ；碳 的摩 尔 克 数 为 １ ；气 体 摩 尔 ／ ｈ ２ 体积 为 ２ ．；Ｋ为 干熄焦烧 损率 修正 系数 。 ２ ４
余的 Ｈ 和 Ｃ Ｏ；排焦 和除尘 焦粉 主要 成 分是 Ｃ；外
排烟气 成分 为 Ｎ 、Ｃ Ｏ 和少 量的 Ｃ Ｏ、Ｈ ０、０ 。把 它们 理 解 成原 子 流 动 时 ．干熄 炉装 入 红 焦 的 Ｃ原
子量 等 于 排 出焦 炭 、除 尘 焦 粉 及 排 出烟 气 内 的 Ｃ
３ 烧 损 率 实 时测 算 的可 视 化
Ｅ ｌ自动 化 控 制 系 统 由 施 耐 德 Ｑ ａｔｍ 系 列 ｕｎｕ
的氧＝ 出系统 中的氧 ，则 数学 表达式 为 ： 导
焦 炭 电子秤 量及单 孔焦 产量 ，并根据 红焦 热平衡 计
算 ，推 算得 到的烧 损率修 正 系数 Ｋ，进一 步加 以修 正 和完 善 。 （ 下转第 ４ ０页）
４ 结论
１ ）通 过 特 定 的数 学模 型 ，实 时计算 出干熄 焦 烧 损率 参数 ，有利 于 实时优 化控制 。该数 学模 型存
在 一定 的系 统误差 ．可通 过 焦炭烧损 累积 量与外 送
变 ，可根据 氧 的物料平 衡建立 气体 成分 实时测 算 干
熄焦 烧损率 的数学 模型 ，假设 为导 入干熄 焦 系统 中
（ Ｎ）编程 软件编 写相 应程 序 ，实现 了干熄 焦烧 损 Ｃ
率 的实 时 过 程 测 算 。 同时 基 于 ｉｘ ． 位 机 操 作 ｉ ｆ ４０上 系 统 建立 了烧 损 率 过程 数 据库 ，并 在 Ｅ 主界 面 做 Ｉ 成 可视化 窗 口 ，集成 制作 了干熄 焦烧 损率实 时动 态
＆￣ ＝ ｘ２２．ｘ ￣ ２ ％ｘＣ ＋ Ｏ） ａ Ｋ １／２ Ｑ空 ｘ １ （ Ｏ Ｃ ２／ ４
ｌＯ Ｏ （ ２ Ｏ５ ０＋ Ｏ ） Ｏ ｘ Ｏ ＋ ．Ｃ Ｃ ２ （ｈ ｔ） ／ 式 中 ：Ｑ空 为 实 时空气 导人 流量 ，ｍ ；Ｑ捧 为 实 气 烟 时 排 烟 流 量 ，ｍ ； 空 气 中 氧 含 量 为 ２ ％ ；Ｏ 、 ｌ ２