焦炉集气管压力控制方法的研究

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焦炉压力控制的研究

焦炉压力控制的研究

焦炉压力控制的研究焦炉作为冶金工业生产过程中不可或缺的设备,其压力控制贯穿整个炼铁过程,是保障炉体运行安全和生产稳定的重要环节。

本文将从理论和实际操作两个方面来探讨焦炉压力控制的研究。

一、理论研究1. 压力控制的通用方法焦炉压力控制的通用方法是利用炉顶及底部通风量的变化来调节焦炉内部的气流量和压力。

在实际操作中,为了实现压力控制效果,通常会采用控制炉顶和炉底通风阀门的开度和闭合度。

当需要增加焦炉内部的压力时,应适当控制炉顶通风量的增加,同时减小炉底通风量的大小;相反,在需要减少焦炉内部的压力时,可以通过相反的方式进行操作。

2. 压力控制的数学模型为了更加精确地控制焦炉内部的压力变化,学者们提出了许多数学模型。

其中最常见的模型是基于质量守恒原理建立的一阶微分方程式。

在该模型中,焦炉内部压力变化率和炉底和炉顶通风量之间的关系可以用微分方程表示。

此外,还可以通过统计分析方法,选取影响焦炉内部压力的主要因素,建立多元回归模型,准确预测焦炉内部压力的变化趋势。

二、实际应用1. 管理操作焦炉操作中压力控制的实际操作流程,通常是由元素控制、调节设备和人员三个方面组成。

在元素控制方面,煤气量和氧气量是影响焦炉压力变化的两个主要指标。

因此,焦炉运行中必须准确掌握煤气和氧气的使用情况,确保炉内压力始终处于正常范围内。

在调节设备方面,炉顶和炉底通风阀门是控制焦炉压力的主要机构。

因此,必须对这些设备进行适当的调节和维护。

在人员方面,由于焦炉操作涉及到多个环节,如料罐维护、测温测压、炉顶破堵等等,因此,在操作中必须由专业人员进行指导和处理。

2. 研究成果在焦炉压力控制的研究方面,国内外的许多学者和研究人员倾注了大量心血。

已经取得了许多研究成果,在实际生产中得到了广泛应用。

其中,一些典型的案例包括:(1)美国佛吉尼亚州某钢铁公司采用先进的智能控制系统,将焦炉的压力控制在可控范围之内,使得焦炉的生产效率提高了10%以上。

(2)某冶金公司在炼铁过程中使用了追踪控制策略,根据炉内温度、压力等情况对焦炉进行控制,使得炼铁生产中炉内压力始终处于稳定状态。

焦炉集气管压力调节控制影响因素分析

焦炉集气管压力调节控制影响因素分析

焦炉集气管压力调节控制影响因素分析摘要:本文介绍了酒钢焦化厂3#4#焦炉及其化产配套工艺流程,重点分析了影响3#4#焦炉集气管压力波动的各类影响因素,提出合理的控制措施,确保焦炉和后续系统生产稳定运行。

关键词:焦炉、集气管压力、影响因素、控制措施前言焦炉集气管压力的稳定与否直接关系到焦炉生产及化产回收系统的稳定,因此合理稳定的控制好集气管压力,减少集气管压力波动情况至关重要,但同时在集气管压力控制过程中任何一个微小的因素都会引起集气管压力的波动。

在日常生产操作中,集气管压力是不断变化的,特别是装煤过程中集气管压力波动频繁。

集气管压力偏低,会导致炭化室产生负压,如果吸入大量空气可能会导致焦炭燃烧产生生产事故、化产品燃烧降低化产品回收率,同时,炭化室炉墙石墨过分燃烧造成炉墙串漏,影响焦炉寿命。

集气管压力偏高,会使炭化室压力增大,造成炉门跑烟冒火,污染环境,造成化产品损失,同时给焦炉生产操作带来恶劣影响。

1 系统工艺流程简介炼焦配合煤在焦炉炭化室通过高温干馏产生的荒煤气,在煤气鼓风机产生的负压条件下,经上升管、桥管引入集气管。

利用循环氨水在桥管、集气管的喷洒,氨水汽化带走大部分显热,使煤气温度由650~750℃将至76℃左右,同时,大部分焦油组分被冷凝下来,通过气液分离器将煤气、焦油氨水进行分离,氨水、焦油进入机械化澄清槽,煤气进入初冷器,在初冷器内经初冷循环水、低温水分段进行间接换热,冷却至24-27℃。

冷却后的煤气通过离心鼓风机加压,将煤气送至脱硫、吸氨、粗苯系统进行回收净化,净化后的焦炉煤气送至焦炉回炉加热或化产工序管式炉、外供炼轧、民用等用户。

2 集气管压力控制的措施2.1集气管压力的主要调节手段或措施,一是通过模糊控制系统程序,自动平衡各焦炉集气管后吸气管翻板阀开度,以稳定各集气管压力;二是通过煤气大、小循环管翻板阀开度对初冷器前吸力进行总体调节,煤气大、小循环管是将鼓风机后煤气循环返回至初冷器前荒煤气管道,各循环管设有翻板阀;三是通过调节煤气鼓风机转速高、低,对鼓风机前吸力进行总体调节。

焦炉集气管压力控制的论文

焦炉集气管压力控制的论文

焦炉集气管压力的智能协调控制叶鲁彬王屹杨建波(浙江中控技术股份有限公司,杭州 310053)摘要:焦炉集气管压力之间耦合严重,稳定性较差,极易出现压力振荡现象。

综合考虑多集气管及风机、回流的特性,设计了一种集气管压力的智能协调控制方案:集气管翻板阀采用双模式PID算法,风机或回流阀进行整体吸力的协调控制,同时引入了振荡检测机制,并对压力振荡进行抑制。

该控制方案的效果已在焦化企业现场得到了实践验证,并在多个现场应用。

关键词:集气管压力,耦合,振荡,智能协调控制Intelligent Collaboration Control of Gas Collection PipePressure in Coke Oven ProcessesYE Lu Bin Yang Jian Bo(Zhejiang SUPCON Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang, 310053)Abstract:In the gas collection process of coke ovens, the pipes have high coupling relations, which result in the unstableness of the pressure. The pressure oscillation phenomena are frequently reported in practical productions. This paper proposed an intelligent collaboration control solution, which take the characteristics of gas collection pipes, fan and the recycle pipe into consideration. Dual –mode PID algorithm is utilized in the gas collection pipe pressure control formulation and the fan speed and recycle valve are manipulated to keep the entire flow power. Pressure oscillation detection is introduced here to prevent severe fluctuation of the pipe pressure. The proposed method has been validated and is widely used in the coke production plants.Key words:Gas Collection Pipe Pressure, Coupling, Oscillation, Intelligent Collaboration Control1 引言在焦化生产企业中,集气管压力是炼焦生产过程中的关键指标之一。

焦炉集气管压力的调节方式

焦炉集气管压力的调节方式

Ke y wor d: g a s c o l l e c t o r p r e s s re u ; r e g u l a t i o n a n d c o n t r o l ; s t a t i c c h a r a c t e r i s t i c c u r v e

煤气燃 烧 . 使煤气 系统温 度增 高 . 从 而加重 冷却 系统
的负 担 . 产 生 不必 要 的 能 源 消耗 。 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 冒火 , 污染环境 : 另 一 方 面 降低 了 荒 煤 气 的 回 收 率 ,
量的变化 在煤气发生量稳定 时. 应调节机前 翻板稳定
关 键词 : 集 气管压 力 ; 调 节控 制 ; 静 态 特 性 曲 线
Re g u l a t i on Me a s u r e me n t s o f Co k e Ov e n Ga s Pr e s s u r e
ZHAN Gu o . b a o
( Ma i n t e n a n c e Ce n t e r , B AOS T E E L Xi n j i a n g Ba Yi I r o n&S t e e l C o . , L T D, Ur u mq i 8 3 0 0 2 2 , C h i n a )
更 为 有 利 从 蝶 阀 的 流 量 特 性 曲线 看 ,开 度 为 3 0 %一 7 0 %曲线 较 平 滑 。 但 为 了使 调 节 留有 更 多 的余 地 , 建 议
在正常工况下应将翻板开度控制在 4 0 %~ 6 0 %。
自动化 应 用 2 0 1 4 5期 21

焦炉集气管压力波动的原因及处理方法

焦炉集气管压力波动的原因及处理方法

焦炉集气管压力波动的原因及处理方法焦炉集气管压力波动的原因及处理方法焦炉集气管是焦炉的重要组成部分,其主要作用是将炉内产生的高温高压煤气输送到下游的处理设备中。

然而,在实际生产中,焦炉集气管的压力波动问题经常出现,这不仅会影响炉内煤气的质量,还会对下游设备的正常运行造成影响。

因此,深入研究焦炉集气管压力波动的原因及处理方法具有重要意义。

一、焦炉集气管压力波动的原因1.炉内煤气产生不稳定焦炉煤气的产生是一个复杂的过程,其中包括煤的热解、气体的化学反应等多种因素。

如果这些因素不稳定,就会导致炉内煤气的产生不稳定,从而引起焦炉集气管压力波动。

2.炉内温度变化大焦炉煤气的产生与炉内温度密切相关,如果炉内温度变化大,就会导致煤气产生不稳定,从而引起焦炉集气管压力波动。

3.集气管内部结构不合理焦炉集气管内部结构的合理性对于煤气的输送和压力的稳定性有着重要的影响。

如果集气管内部结构不合理,就会导致煤气的流动不畅,从而引起焦炉集气管压力波动。

二、焦炉集气管压力波动的处理方法1.优化炉内煤气产生过程通过优化炉内煤气产生过程,可以使煤气的产生更加稳定,从而减少焦炉集气管压力波动的发生。

具体措施包括优化煤的配比、控制炉内温度等。

2.改善集气管内部结构通过改善焦炉集气管内部结构,可以使煤气的流动更加畅通,从而减少焦炉集气管压力波动的发生。

具体措施包括增加集气管的直径、改善集气管的弯曲程度等。

3.加强集气管的监测和维护加强焦炉集气管的监测和维护,可以及时发现集气管内部的问题,并采取相应的措施进行修复,从而减少焦炉集气管压力波动的发生。

具体措施包括定期检查集气管的内部结构、清理集气管内部的积灰等。

综上所述,焦炉集气管压力波动是一个复杂的问题,其原因涉及多个方面。

为了减少焦炉集气管压力波动的发生,需要从多个方面入手,采取相应的措施进行处理。

只有这样,才能保证焦炉的正常运行,提高生产效率。

焦炉集气管压力控制方法的研究

焦炉集气管压力控制方法的研究

焦炉集气管压力控制方法的研究焦炉集气管压力控制方法的研究【摘要】焦化厂集气管压力是重要的工艺参数,在焦化生产过程中,它因受多种因素(出焦、装煤、喷洒高压氨水、换向、煤气发生量(生产周期的安排)、工艺设备及管道阻力等)的影响而常常发生波动,因而影响焦炭的质量和焦炉的寿命,本文结合神华蒙西焦化厂焦炉的实际情况,采用了PID控制,进行集气管压力的改造。

从近年来的运行情况看,经过改进的系统运行良好,稳定性很高,达到自动控制的要求,减少煤气外溢,保护环境减少污染物排放,延长炉体寿命。

【关键词】焦化;集气管压力;PID控制;模糊控制系统在焦炉炼焦过程中,会有大量荒煤气产生,荒煤气由集气管收集,倘若焦炉炉体内操作形成负压时,空气就会进入炉体,导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降、湿煤气中氧含量增加影响甲醇的正常生产,加重冷却系统的负担并缩短炉体使用寿命;压力过高时,荒煤气将会冒出,降低了荒煤气的回收率并污染环境。

因而对焦炉集气管压力进行控制使其稳定在生产工艺所需范围内是保证安全生产、提高产品质量、减少环境污染、延长炉龄的重要技术措施。

焦炉集气管压力系统是一个耦合严重、具有严重非线性、扰动频繁剧烈的多变量时变系统。

由于集气管压力控制对象没有精确的数学模型,因而采用常规方法很难实现有效调节,严重影响了生产的正常进行。

又因为通常两座焦炉的后续工艺设备(初冷器、风机等)是共用的,所以,当一个集气管内的压力波动时,就会使另一个集气管的压力随之波动。

若波动量较大时,就会使整个集气管压力控制系统造成拉锯式的振荡现象,很难用常规方法加以控制。

一、工艺分析我厂是两座58型焦炉每座焦炉有两个集气管,共用一套鼓冷系统。

两座焦炉各炭化室发生的煤气首先进入各自的煤气管,在集气管控制蝶阀后汇合进入煤气总管,再经气液分离器、初冷器、电捕和鼓风机将焦炉煤气送至后续工段。

工艺流程见图1。

集气管压力存在以下问题:(1)我厂采用的高压氨水喷洒无烟装煤系统,装煤时用3MPa左右的高压氨水在桥管氨水喷头处喷洒,桥管喷洒区域的后方及上升管内产生较大的负压,并在炭化室内靠近上升管底部区域形成负压,使荒煤气及烟尘由X+2、X+4炭化室经上升管、桥管吸入集气管内,以避免荒煤气从机侧装煤口处溢出,喷洒氨水时集气管压力达到300Pa~500Pa,使大量荒煤气外溢。

焦炉集气管压力波动的原因及处理方法

焦炉集气管压力波动的原因及处理方法

焦炉集气管压力波动的原因及处理方法2乌鲁木齐互利安康安保技术有限责任公司新疆乌鲁木齐 830022摘要:本文探讨了焦炉集气管压力波动的原因及其处理方法。

首先介绍了焦炉集气管的作用和重要性,指出了压力波动对生产效率、产品质量和设备寿命的不良影响。

然后详细讨论了压力波动的原因,包括操作误差、设备问题和磨损以及外部环境因素。

针对这些原因,提出了一系列的处理方法,包括定期维护和保养、精确的炉温控制、压力调节系统的改进和外部环境因素的应对。

通过案例分析,进一步验证了这些处理方法的有效性。

最后,总结了本文的主要观点,并展望了未来可能的改进方向。

关键词:焦炉集气管;压力波动;原因;处理方法;生产效率焦炉集气管作为冶金工业中重要的设备之一,其压力波动问题对生产过程和产品质量产生了严重影响。

了解焦炉集气管压力波动的原因,并采取相应的处理方法,对于提高生产效率、确保产品质量和延长设备寿命具有重要意义。

本文旨在深入探讨焦炉集气管压力波动的原因,分析其影响,并提供有效的处理方法。

通过阐明这些问题,我们可以为冶金工业中的相关从业者提供有价值的指导,以应对和解决焦炉集气管压力波动问题,提升生产效率和质量水平。

一、焦炉集气管压力波动的原因(一)操作误差和不稳定因素焦炉集气管压力波动的一大原因是操作误差和不稳定因素。

以下是几个常见的因素:(1)炉温控制不准确:焦炉炉温的变化会直接影响集气管的压力。

如果炉温控制不准确,温度波动会导致集气管压力的波动。

可能的原因包括温度传感器的偏差、控制系统的不稳定性或操作人员的疏忽。

(2)集气管进气量变化大:集气管进气量的变化也会引起压力波动。

进气量的不稳定性可能是由于燃料供应的问题、炉内燃烧的不稳定性或进气阀门控制不准确等原因导致的。

(3)压力调节系统故障:集气管的压力调节系统如果发生故障,例如压力调节阀失效或控制信号失灵,都会导致压力波动。

(二)设备问题和磨损焦炉集气管本身的问题和磨损也是导致压力波动的原因之一。

焦炉集气管压力控制的操作分析

焦炉集气管压力控制的操作分析

管。
2 集 气管压 力对 焦炉生 产 的影 响 实 际生产 操作 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 ,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 。焦炉 集 气 管压力 、鼓 风机 前 吸力 是炼 焦及化 产 回收生产工艺上需要控制好的两个重要参 数 。 其 中 焦 炉 集 气 管 各 部 位 压 力 值 的确 定 ,直接 关系 到焦 炉 的温度 控制 、炉 体寿 命 、焦炭 的质 量 、化产 回收 产品 质量及 收 率 、能 源消 耗和环 境污染 等 问题 。
黑化集 团公 司焦 化厂 是焦炉 炼焦 及化 产 回收一 体 的焦化 企业 ,主 要产 品为 冶金 焦炭 、煤 焦油 、粗 苯 、硫酸 铵等 ,年设 计 生产 能 力 为7 5 万 吨 焦 炭 、3 万吨 煤 焦油 、 1 万吨粗苯、0 . 7 万吨硫酸铵 ,其中焦炉系 统和 鼓风 机 系统是 焦炉 炼焦 生产 中 的重要 系统 ,焦 炉集 气管压 力 稳定 与否 ,关 系到 焦炉 生产 的稳 定 、荒煤 气 的输送 及后 续化 产 回收 、硝 酸铵 等生产 系统 的稳定 。 1 焦化 系统工 艺流程 简介 炼 焦 炉 的 荒 煤 气 从 焦 炉 逸 出 ,经 上 升 管 、桥 管 进 入 集 气 管 , 同 时用 循 环 氨 水 喷洒 ,使煤 气 温度 由6 5 0 o c 一 7 5 0 ℃降至 8 0 ℃ 8 5 ℃ ,通过 吸气管 和 气液 分 离器 , 将循 环氨 水及 煤 焦油排 出 。煤气 进入 初冷 器 ,用 江 水 间接 冷却 至 2 0  ̄ C 3 5 ℃。 由 罗 茨鼓风机吸人并提高煤气压力,经硫铵、 终冷 、苯洗 涤工 序送往 焦炉 和化肥 。 由气 液分 离器 中分离 的氨水 和 焦油 流 至机 械化 氨水 澄 清槽 。初冷 器 中冷凝 下来 的冷 凝液经 水封 而入冷 凝液 中间槽 。 煤气管道及鼓风机 中被分离及沉积 下 来 的冷 凝 液 经 水 封 槽 流人 冷 凝 液 中 间 槽 ,再送至机械化氨水澄清槽 ,并于其中 分离 成三 层 ,氨水 、煤 焦油 、焦 油渣 。氨 水 从上 部 自流至 氨水 中间槽 ,泵送 回焦 炉 集 气管 作为 冷却 煤气 之用 ,因而氨水 形 成 个循 环 :集气 管一 气液 分离器 一机 械 化 氨水澄清槽e w Te c h n o l

焦炉集气管与压力控制研究

焦炉集气管与压力控制研究

焦炉集气管与压力控制研究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,通过输气管网由鼓风机送往后续工段处理。

由于产气量随结焦时间而变化,集气管中的压力不断改变,特别是在炭化室进行推焦、装煤时会造成集气管压力大幅波动。

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,导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降。

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;空气还会促使荒煤气燃烧,使煤气系统温度增高,从而加重了冷却系统的负担,产生不必要的能源消耗。

当炉体内的压力过高时,荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出,一方面造成跑烟冒火,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[1>。

综上所述,集气管压力的稳定不但影响焦炭的质量,也关系到焦炉的寿命。

所以我们必须对集气管压力进行控制,使其维持在设定的压力范围内,考虑到焦炉集气管压力控制对象的数学模型难以建立,本文以湘钢焦化厂工艺过程控制技术改造项目为研究对象,利用经典控制与智能控制相结合进行集气管压力的控制。

2 工艺分析2.1 工艺流程目前湘钢焦化厂现有四座焦炉、三台初冷器(2开1备)以及四台鼓风机(2开2备)。

由于中间的闸阀都关死了,整个系统可以看成两套独立的系统Ⅰ和系统Ⅱ。

系统Ⅰ包括1#初冷器、1#和2#鼓风机(1开1备),连接1#和2#焦炉;系统Ⅱ包括3#初冷器、3#和4#鼓风机(1开1备),连接3#和4#焦炉,系统Ⅰ和系统Ⅱ鼓风机输出端合并,2#初冷器备用。

焦炉煤气从各炭化室通过上升管,并在上升管被循环氨气冷却到80~90°C,然后进入集气管。

在气液分离器与焦油、氨水分离,进入初冷器,在初冷器冷却到35~40°C,然后通过鼓风机送往下道工序。

如图1所示。

2.2 影响集气管压力的因素通过分析,影响焦炉集气管压力的因素[2>:①炭化室内间歇地装煤和推焦对集气管压力产生较大的冲击;②各焦炉之间的相互耦合,在器前吸力稳定的情况下,任一焦炉压力的波动,都会影响另一焦炉压力;③器前吸力变化的影响,在鼓风机抽力不变的情况下,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,进而引起器前吸力的变化,在煤气发生量稳定的情况下,该吸力势必引起集气管压力的波动;④结焦时间的变更和加热制度的变化使得产气量存在明显波动;煤的成分、装煤量的变化以及实际推焦时间的变化也会影响到集气管的压力变化;⑤循环氨水流量和温度的变化,荒煤气冷却系统是否畅通、阻力大小也影响压力的稳定及气量传输的动态特性,鼓风机入口排液系统、鼓风机后管线是否畅通直接影响压力系统的稳定;⑥荒煤气的温度高低直接影响输气系统正常运行,过高时风机负荷加重且易发生危险,过低时则会导致冷却系统结萘;⑦炉门、炉盖密封不严引起集气管压力降低;⑧氨水量的变化形成瀑布,从而增加荒煤气的流动阻力。

焦炉集气管压力系统PID参数寻优控制策略仿真研究

焦炉集气管压力系统PID参数寻优控制策略仿真研究

值为Q 。 5 ) 如 果 QL < Q R < Q , 利用 X R 代替 X H 并 形 成 一 个 、 时变性 、 扰 动变化 激烈 的多变量 系统 , 多 年 来, 国 内 外 在这 方 面 的研 究 一 直从 未 间 断 , 各 种 先 进 的控 制方 法 与 控 制 理论 运 用 在 焦 炉 集 气 管 压 力 控 制 方 面 ,然 而 经 典 的 P I D 控 制 仍 为 主 流 方 法 …。 焦 炉集 气 管 压 力 控 制 系统 的 P I D 参 数 优 化 在 本质 上来 说 属 于 无 约束 的 优化 问题 。优 化 的方 法有 很 多种 : 最 速 下 降法 、 变 尺 度 法、 共 轭梯 度 法 、 和 单纯 形 法等 。 因单 纯形 法具 有 控制 参 数 收敛 快 、
可达 到 优 化 目的 。 最 后 , 仿 真 结 果 和 分 析 表 明 了此 方 法是 适 用 的 , 改 善 了控 制 系统 的 动 态性 能 。 关键词 : 焦 炉集 气 管压 力 系统 , 控制 器, 单纯形法, 优 化
Abs t r a c t
F o r c ok e o v en co l l ec t or pr e s s ur e c on t r ol s y s t em pa r a me t er op t i mi z at i o n p r o bl e m, t hi s pa per pr e s e nt s a n adv a nc e d
张世 峰 陈佳 彬 杨 成 金 科
( 安徽工业大学电气信 息学院, 安徽 马鞍 山 2 4 3 0 0 2 )
摘 要
对 于 焦 炉 集 气管 压 力控 制 系统 参 数 优 化 问 题 , 提 出一 种 先 进 方 法 , 采 用 时 间 和 误 差 的 绝 对 值 乘 积 的积 分 ( 即l T A E 准 则) 作 为 目标 函数 , 采 用 单 纯 形 法 来进 行 P I D参数寻优 , 运 用 临界 灵 敏 度 法 进 行 P I D 参数 初 始整 定 , 使 得 目标 函数 为 最 小 就

焦化厂焦炉集气管压力模糊控制应用研究

焦化厂焦炉集气管压力模糊控制应用研究

焦化厂焦炉集气管压力模糊控制应用研究焦炉的集气管压力是焦化厂生产过程中重要的技术参数。

焦炉正常运行就需要集气管的压力在正常值范围。

若集气管压力不处于正常值域会影响生产出来的焦炭质量和影响生产工具焦炉的使用寿命。

同时,还会造成环境污染。

所以焦炉集气管压力的稳定对钢铁企业和环境有重要作用,也是减少污染和节约资源的主要手段之一。

在焦炉运行过程中,肯定存在着多种不确定因素干扰着集气管压力的稳定。

炭化室的压力和加热变化对其有着直接影响;鼓风机、外送压力等对其有间接影响。

在实际过程中是很难以精确的数学模型来控制的,只能采用模糊控制对集气管压力进行控制。

标签:焦化厂;集气管压力;模糊控制1 概述焦炉集气管压力是生产过程中重要指标之一,它的波动不稳一直是焦化厂难以攻克的难题。

当多座焦炉共用一套系统时候,集气管压力的不稳定更为突出,焦炉不堪重负出现冒火冒烟的情况,严重的影响了焦炉的使用寿命。

同时,一个集气管压力不稳定会引起另一个集气管压力的波动,出现振荡现象。

焦炉经常性的冒火冒烟造成炭化室的荒煤气外溢,影响焦炉煤气和化学产品的回收。

如果这样的情况持续的话,会恶化操作环境,破坏炉体,严重影响焦炭质量。

对于这样的一个强干扰、非线性、强耦合的控制对象,利用模糊控制和常规PID调节结合,对集气管压力系统进行控制。

模糊控制是利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。

在传统的情况下,控制系统模式的精确性会影响到控制的优劣。

若系统动态的信息详细,就越能进行精确控制。

变量太多的复杂系统里,想描述系统的动态是非常难的,传统的控制系统又对此无能为力,所以工程师采用了模糊数学来处理这些棘手的控制问题。

2 焦化厂焦炉集气管压力普遍存在的问题焦炉集气管压力不稳定给正常生产带来极大困难。

经过生产和对工艺的深刻研究,结合实际的操作经验,不断探索集气管压力的变化工作,在多数企业生产过程中,不仅仅是要解决加煤时候的高压氨水对集气管压力影响,还要解决多个问题。

浅谈焦炉集气管压力控制

浅谈焦炉集气管压力控制

浅谈焦炉集气管压力控制一、集气管压力控制的重要性。

我公司集气管压力定为120Pa,要求控制波动范围为±20Pa。

集气管压力过高,会引起炭化室内压力过大,造成炉门冒烟冒火,污染环境,影响化产回收。

集气管压力过低,会导致炭化室产生负压,一方面会造成炭化室与燃烧室之间的串漏,影响焦炉寿命。

另一方面,使焦炭灰分增高,化产品回收率和煤气热值降低,还会使荒煤气燃烧而温度升高,增加后续煤气冷却系统压力。

影响集气管压力的主要因素有:装煤操作、换向、开启高压氨水清理作业等。

二、压力控制系统设备概述。

1、控制系统。

炼焦中控、风机中控、化产中控、备煤中控、循环水、筛焦等,均使用和利时DCS和PLC系统。

集气管压力调节、高压氨水控制设在风机中控。

2、集气管压力调节设备。

沈鼓鼓风机两台,配套1120kw 10kv电机两台,东方日历高压变频器两台。

无锡工装大循环气动调节阀一台。

每个集气管均安装两台EJA120微差压变送器,一台备用,信号同时送入DCS。

一方面方便实时判断压力信号是否准确,另一方面可通过常用、备用自动切换提高信号采集可靠性以及实现无干扰维护校验变送器。

集气管使用进口罗托克电动执行器。

高压氨水泵两台,配套上海和平变频器,正常装煤高压氨水压力最高可升至3.7MPa。

三、控制方式。

1、鼓风机保护与电机定子三相线圈温度、电机轴承温度、风机轴瓦温度、轴位移、油站供油压力等连锁。

转速可与煤气量、风机前吸力、集气管压力连锁,实现自动调速。

同时采集高压氨水流量信号实现装煤补偿提速、采集换向信号实现换向补偿提速,也可根据实际煤气量选择不投入补偿或改变补偿幅度。

由于风机转速的改变对集气管压力的影响非常明显,DCS调节灵敏度要降低。

根据我们实际工况,生产中风机转速一般采用手动控制,并投入装煤补偿、换向补偿以及机前吸力超限补偿。

2、大循环执行器自动控制可选择与集气管平均压力或者初冷器前吸力连锁。

平时调整风机转速使大循环开度有一定调节余量。

焦炉集气管压力控制系统研究样本

焦炉集气管压力控制系统研究样本
一、课题的目的、意义和应用价值
1、 课题的目的和意义
焦炉的生产在冶金行业中主要是为高炉提供一种高热量, 高质量的燃料。焦炭在钢铁的生产中是不可或缺的一种燃料, 高炉的生产能够用喷煤粉的技术, 但在炉内必须有高热值的焦炭来进行生铁冶炼。因此, 高炉的生产在一定程度上就受焦炉生产的制约, 包括焦炉的产量, 焦炭的质量等等。能够说, 焦炉是钢铁生产中的燃料环节, 焦炭的质量直接影响着炼铁和炼钢的质量, 而当前焦炉的自动控制水平还非常低, 基本上只局限于能生产出合格的焦炭, 而没有考虑焦炉里面的压力控制对焦炉本身的寿命和对焦炭质量的影响以及对焦炉化产部分的控制影响。
4、 稳定集气管的压力调节:由于采用单孔炭化室的压力调节, 相当于是对每一孔焦炉在不同的阶段都实再压力检测及控制, 从而使集气总管的压力更加的稳定, 使鼓冷风机的控制更加的稳定, 降低了操作人员的操作强度。
二、课题所属领域国内外研究现状和发展趋势
1、 炭化室集气管压力控制的工艺流程
集气管的压力控制是焦炉生产过程中的一道工序,所有的焦炉生产都将经过一套集气管设备,再经过鼓风机的抽风,把焦炉内的烟气从焦炉炭化室抽到化产工段。焦炉结焦过程本身就是一种动态的过程,从装煤阶段开始,在焦炉的炭化室内就开始燃烧并进行结焦,在结焦过程中将会产生大量的烟尘及有毒的二氧化碳、一氧化炭、氢气等有毒及可燃烧的气体,在整个结焦过程中,炭化室的压力也是不稳定的,如果只是经过鼓冷风机的抽风,只调节集气管总管的压力,则针对具体的炭化室的压力就起不到调节的功能,因为每一孔的炭化室内的烟气排出是有一定的设计的,在产生大烟气的阶段,由于排出系统的原因,会使压力升高很大,而且针对炭化室的控制工艺要求来说,把炭化室的压力控制在微正压力状态是最有利于焦炉的生产的。
2、 提高焦炭的质量: 如果单孔炭化室的压力维持一定程度的稳定, 将大大的提升焦炭的质量, 使焦炭更紧密, 而且提高焦炭的热值。

7.63米焦炉集气管压力平衡控制方法

7.63米焦炉集气管压力平衡控制方法

7.63米焦炉集气管压力平衡控制方法摘要:本文主要阐述了焦炉集气管压力平衡控制在焦炉生产中的重要性及为了保证集气管压力稳定所采取的控制方法、措施。

关键词:焦炉荒煤气集气管压力鼓风机初冷器中图分类号:tu855 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2013)23-367-01一、引言:集气管压力是焦炉生产中重要的工艺参数,在焦炉生产过程中,它因受(出焦、装煤、换向、生产周期的安排、工艺设备及管道阻力等)因素的影响而常常发生波动。

当集气管压力过低时,会造成碳化室负压,空气进入炭化室,导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降,而且焦炭燃烧后的灰分在高温下会侵蚀炉墙砖,造成炉体损伤;另外,漏入的空气会烧掉一部分荒煤气,使化产品产量减少、煤气热值降低;当压力过高时,荒煤气将从炉门及其他不严密处漏入大气,造成炉门冒烟冒火烧坏护炉设备,降低荒煤气的回收率并恶化、污染环境。

因此,对焦炉集气管压力进行控制使其稳定在生产工艺所需范围内是保证系统安全生产、提高产品质量、减少环境污染、延长炉龄的重要技术措施。

二、控制方案和措施介绍:兖矿国际焦化7.63米焦炉是亚洲首家特大型焦炉,引进德国先进技术,系统有两座对称的焦炉组成,集气管压力采取分段控制(具体结构见图1),设计要求集气管压力稳定在140pa--160pa之间,才能保证结焦末期炭化室底部压力不会形成负压(≥5pa),同时保证焦炉在生产过程中避免炉门冒烟冒火现象,保护护炉铁件不受损伤。

图1焦炉煤气简要流程在焦炉实际生产中,主要通过以下手段对集气管压力的波动进行调节以实现集气管压力平衡:1、通过集气管中段的电液执行机构自动调节,带动翻板阀动作,消除每段集气管小范围的压力波动。

电动执行的调节采取传统的pid控制,由取压点采集的压力信号值(prcsa01)作为参考,通过简单的反馈回路达到控制压力的目的(如图2)。

2、由于整个系统的煤气是汇集后由煤气总管送往后续工段,不同段集气管离总管的距离不一样,造成吸力有所差异,为了平衡吸力,通过调节集气管末端的电动闸阀开度,合理分配吸力,消除段间严重不平衡。

焦炉集气管压力工业过程控制的研究

焦炉集气管压力工业过程控制的研究
的变化 , 以看成 是一 个负 反馈 的工 艺结 构 , 可 在生 产
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焦炉集气管压力优化控制策略探析

焦炉集气管压力优化控制策略探析

焦炉集气管压力优化控制策略探析本文以我公司正在使用的焦炉集气管作为研究对象,提出一种行之有效且适用范围广泛的焦炉集气管压力调节性控制策略,希望可以为同行工作者提供理论性的参考。

标签:焦炉集气管;压力;控制策略引言集气管压力是焦炉在生产过程中的重要控制参数之一,集气管压力稳定是焦炉正常生产、焦炉使用寿命延长及环境保护的重要保障。

集气管压力是焦炉炉内具体压力的表征,如果这一指标达不到使炉内微正压的要求,便会导致炉内压力过高或过低。

炉内压力过高则引发炉门、炉框等处冒烟冒火,同时对工作人员的健康造成危害。

炉内压力过低则会导致空气吸入炉内,不但会进一步破坏焦炉的密封性,还将直接导致焦炭及荒煤气损失。

集气管压力控制不稳定还会导致荒煤气放散,對厂区及周边环境造成污染。

1 焦炉集气管案例简介本文以我厂二期焦化的两座焦炉为例,该焦炉炉型为JNDK55-07,集气管布置在焦炉焦侧,集气管为双吸气管,焦炉与回收车间水平高差47米(焦炉为低端),两座焦炉集气管的4根吸气管汇集到一起,最终通过鼓风机将荒煤气送入回收车间回收与净化,鼓风机后设置有大回流阀。

两座焦炉的集气管压力使用同一系统控制,均应用DDZ-II型的仪器单回路PI进行调整与控制。

因为系统本身的特殊性以及结构特点,集气管的压力控制效果一直不稳定,无法有效的控制在合理范围之内,标准范围为130至160Pa,但是实际控制效果只能够满足110至170Pa。

借助在焦炉现场对焦炉集气管的压力仪表单回路控制系统进行多次实验分析之后,借助分析实验的数据以及压力记录的曲线、现场勘查结果等,发现三个方面的问题:①两座焦炉的集气管压力控制在同一系统下,单回路仪表的控制系统之间存在相互干扰、影响以及耦合的现象,同时只有一个压力参数改变的情况下,不但引发自身系统的执行机构的改变,同时导致其余压力都会出现改变,这样的循环性改变特性很难保障系统整体压力的合理性,导致集气管压力处于大幅波动状态,无法满足压力控制要求;②焦炉生产过程中的推焦、装煤、集气管清扫、打开上升管以及焦炉本身存在缺陷等情况下,均有可能导致集气管压力异常;③控制系统设计的缺陷,未将生产工况(如入炉煤水分改变时)的影响纳入考虑。

浅谈焦炉集气管压力控制

浅谈焦炉集气管压力控制

浅谈焦炉集气管压力控制鑫森 5.5米捣固侧装煤高压氨水消烟除尘王玉平一、集气管压力控制的重要性。

我公司集气管压力定为120Pa,要求控制波动范围为±20Pa。

集气管压力过高,会引起炭化室内压力过大,造成炉门冒烟冒火,污染环境,影响化产回收。

集气管压力过低,会导致炭化室产生负压,一方面会造成炭化室与燃烧室之间的串漏,影响焦炉寿命。

另一方面,使焦炭灰分增高,化产品回收率和煤气热值降低,还会使荒煤气燃烧而温度升高,增加后续煤气冷却系统压力。

同时炭化室频繁负压,还会造成过多粉尘吸入集气管,带入后续管道造成管道堵塞。

影响集气管压力的主要因素有:装煤操作、换向、开启高压氨水清理作业等。

二、压力控制系统设备概述。

1、控制系统。

炼焦中控、风机中控、化产中控、备煤中控、循环水、筛焦等,均使用和利时DCS和PLC系统。

集气管压力调节、高压氨水控制设在风机中控。

2、集气管压力调节设备。

沈鼓鼓风机两台,配套1120kw 10kv电机两台,东方日历高压变频器两台。

无锡工装大循环气动调节阀一台。

每个集气管均安装两台EJA120微差压变送器,一台备用,信号同时送入DCS。

一方面方便实时判断压力信号是否准确,另一方面可通过常用、备用自动切换提高信号采集可靠性以及实现无干扰维护校验变送器。

集气管使用进口罗托克电动执行器。

高压氨水泵两台,配套上海和平变频器,正常装煤高压氨水压力最高可升至3.7MPa。

三、控制方式。

1、鼓风机保护与电机定子三相线圈温度、电机轴承温度、风机轴瓦温度、轴位移、油站供油压力等连锁。

转速可与煤气量、风机前吸力、集气管压力连锁,实现自动调速。

同时采集高压氨水流量信号实现装煤补偿提速、采集换向信号实现换向补偿提速,也可根据实际煤气量选择不投入补偿或改变补偿幅度。

由于风机转速的改变对集气管压力的影响非常明显,DCS调节灵敏度要降低。

根据我们实际工况,生产中风机转速一般采用手动控制,并投入装煤自动补偿、换向自动补偿。

详谈焦炉集气管压力控制张长胜王玉平

详谈焦炉集气管压力控制张长胜王玉平

详谈焦炉集气管压力控制张长胜王玉平详谈焦炉集气管压力控制张长胜王玉平一、集气管压力控制设备。

控制系统为和利时DCS;风机使用东方日立高压变频器;大循环为无锡工装气动调节执行器;南北集气管各一台进口罗托克电动执行器;每个集气管分别安装两台EJA120微差压变送器,信号均接入DCS系统一备一用,可实现无干扰切换。

二、控制要求。

1、机前吸力:1.2KPa―2KPa初冷器前吸力:600Pa―1.3KPa2、集气管压力:120±20Pa三、控制方式。

1、集气管执行器。

与各自集气管压力连锁,设上限为80%(气体流体特性,控制阀开度达到70%―80%时,将失去调节效果),下限为25%(保证机前吸力不超高)。

2、大循环执行器。

与集气管压力平均值连锁,同时与初冷器前吸力连锁。

对于集气管执行器和大循环执行器,为了避免出现过调导致压力震荡,通过程序实时采样比较压力值,来判断压力的不同变化趋势,自动改变PID调节的微分增益值。

正差上升、负差下降时,要提高灵敏度;正差下降、负差上升时,要降低灵敏度。

当压力超限时,直接给定一个合适的比例、积分参数,快速调整。

3、风机。

平时手动控制,设装煤自动提速补偿、换向自动提速补偿,关炉门自动降速补偿,机前吸力超限降速补偿。

风机调整到合适转速,集气管执行器、大循环执行器投入自动,当煤气量发生大的变化、集气管执行器和大循环执行器同时达到极限开度时,调整风机转速。

三、机前吸力、初冷器前吸力控制。

1、初冷器前吸力的大小,直接关系到集气管压力的调节效果。

另外,初冷器、电捕阻力正常时,机前吸力的大小与初冷器前吸力成比例变化,所以控制重点为初冷器前吸力。

2、控制方式。

集气管执行器和大循环执行器,平时均设给定值为120Pa,当初冷器前吸力大于900Pa时,程序自动更改大循环给定值,例如改为140Pa,那么大循环就会缓慢的自动增加开度,集气管压力随着会缓慢增大,同时集气管执行器为了降低集气管压力,也会缓慢自动增加开度,初冷器前吸力就会缓慢降低。

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焦炉集气管压力控制方法的研究
焦炉集气管压力控制方法的研究
【摘要】焦化厂集气管压力是重要的工艺参数,在焦化生产过程中,它因受多种因素(出焦、装煤、喷洒高压氨水、换向、煤气发生量(生产周期的安排)、工艺设备及管道阻力等)的影响而常常发生波动,因而影响焦炭的质量和焦炉的寿命,本文结合神华蒙西焦化厂焦炉的实际情况,采用了PID控制,进行集气管压力的改造。

从近年来的运行情况看,经过改进的系统运行良好,稳定性很高,达到自动控制的要求,减少煤气外溢,保护环境减少污染物排放,延长炉体寿命。

【关键词】焦化;集气管压力;PID控制;模糊控制系统
在焦炉炼焦过程中,会有大量荒煤气产生,荒煤气由集气管收集,倘若焦炉炉体内操作形成负压时,空气就会进入炉体,导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降、湿煤气中氧含量增加影响甲醇的正常生产,加重冷却系统的负担并缩短炉体使用寿命;压力过高时,荒煤气将会冒出,降低了荒煤气的回收率并污染环境。

因而对焦炉集气管压力进行控制使其稳定在生产工艺所需范围内是保证安全生产、提高产品质量、减少环境污染、延长炉龄的重要技术措施。

焦炉集气管压力系统是一个耦合严重、具有严重非线性、扰动频繁剧烈的多变量时变系统。

由于集气管压力控制对象没有精确的数学模型,因而采用常规方法很难实现有效调节,严重影响了生产的正常进行。

又因为通常两座焦炉的后续工艺设备(初冷器、风机等)是共用的,所以,当一个集气管内的压力波动时,就会使另一个集气管的压力随之波动。

若波动量较大时,就会使整个集气管压力控制系统造成拉锯式的振荡现象,很难用常规方法加以控制。

一、工艺分析
我厂是两座58型焦炉每座焦炉有两个集气管,共用一套鼓冷系统。

两座焦炉各炭化室发生的煤气首先进入各自的煤气管,在集气管控制蝶阀后汇合进入煤气总管,再经气液分离器、初冷器、电捕和鼓
风机将焦炉煤气送至后续工段。

工艺流程见图1。

集气管压力存在以下问题:(1)我厂采用的高压氨水喷洒无烟装煤系统,装煤时用3MPa左右的高压氨水在桥管氨水喷头处喷洒,桥管喷洒区域的后方及上升管内产生较大的负压,并在炭化室内靠近上升管底部区域形成负压,使荒煤气及烟尘由X+2、X+4炭化室经上升管、桥管吸入集气管内,以避免荒煤气从机侧装煤口处溢出,喷洒氨水时集气管压力达到300Pa~500Pa,使大量荒煤气外溢。

装煤结束停止氨水喷洒时,集气管压力负向波动有时在0Pa以下。

(2)焦炉耦合。

集气管系统包括四个集气管管段的压力控制,四个集气管压力控制之间由于管道互通,共用一台鼓风机,因此存在非常强的耦合效应,导致各个集气管压力的调节相互干扰,互相激励,难以稳定。

(3)焦炉换向。

焦炉换向期间焦炉停止加热。

在使用焦炉煤气加热的情况下,回炉煤气量减少,使得机后压力改变,进而改变风机的吸气量,影响集气管压力,成为“诱发”集气管压力不稳定的根源之一。

(4)焦炉产气量波动。

每座焦炉在结焦的不同阶段产生的荒煤气的量是变化的,对于同一座焦炉,不同的结焦周期下单位时间内产生的荒煤气的量也是不同的。

(5)初冷器和管道阻力变化。

荒煤气中部分杂质会粘凝在初冷器和煤气管道内,实际的煤气流通截面面积相应变化,导致阻力变化,阻力越大,集气管压力对风机吸力越不灵敏。

二、控制方案
四个集气管压力调节翻版、冷鼓的大循环调节的执行机构全部投入PID调节,以适应自身的压力调节所需。

鼓风机变频器采用手、自动调节转速,手动时用电位器调节转速,自动时用DCS控制系统中的PID调节转速。

其中集气管和大循环执行机构设为集气管压力调节的主要调节对象,鼓风机转速调节只是辅助调节,以避免频繁调节转速可能将风机转速调幅过大,把焦炉生产的各个信号(装煤开始、装煤结束、推焦开始、推焦结束、交换)通过MODBUS协议接入DCS系统,以确定喷洒氨水的时刻,在大循环PID调节中加入开始氨水喷洒、停止氨水喷洒和交换这些固定扰动的提前量,保证初冷器前吸力稳定。

只要初冷器前吸力稳定集气管压力的变化量就不会太大,依靠集气管压力调节翻板PID调节基本上可以达到集气管压力的稳定。

具体如
下:(1)1#压力测量根据1#压力给定值进行调节,2#压力测量根据2#压力给定值进行调节。

见图2集气管压力调节原理图。

(2)当系统采集到装煤信号时,系统自动识别所装煤的炉号,并将此炉号对应的集气管翻板打开一顶开度,同时调节大循环翻板,从根本上解决了装煤瞬间集气管压力突然增大,导致煤气外溢。

(3)装煤结束时,高压氨水压力降低,集气管压力瞬间降低,此时集气管翻板和大循环翻板动作,将瞬间减小的压力通过翻板补偿调节,达到了集气管保持正压操作,确保煤气含氧量不超标。

(4)废气交换时,系统采集交换信号,将交换所引起机后压力的变化通过调节大循环翻板,最大程度的减小对集气管压力的扰动。

通过大循环调节翻板实现初冷器前吸力动态控制。

为及时应对焦炉装煤、推焦、换向和机后阻力的变化,动态地调整初冷器前吸力。

以上控制基本上实现了集气管压力的自动PID控制,为了进一步提高集气管的控制精度,将集气管压力控制在非常理想的范围内,又采用了在PID基础上的模糊控制系统。

模糊控制系统基本原理是将人的思维方式和操作经验赋予计算机,使之智能跟踪焦炉压力的变化,输入变量采用1#、2#焦炉集气管压力信号和初冷前吸力信号,控制变量分别用于控制1#、2#焦炉集气管调节翻板和大循环控制翻板,输入变量根据压力偏差和压力偏差变化率定出其论域,其次给出模糊量级,偏差e具体分为7级(模糊控制规则见下表1),偏差变化率△e分为5级。

本次改造实现了不装煤90%的时间段内,集气管压力控制在P 给??0Pa,允许10%的时间段内P给??0Pa;在每一炉装煤过程中,90%时段内控制在P给??0Pa,10%的时段集气管压力在0Pa~250Pa 间波动,即开高压氨水阀门瞬间集气管压力正向波动最大值不允许超过250Pa,关高压氨水阀门瞬间,集气管压力负向波动最小值不允许低于0Pa。

实现了集气管压力的可控性。

参考文献
[1]潘立慧,魏松波.炼焦新技术[M].冶金工业出版社,2006:254~256
[2]倪献智.炼焦生产技术中的数学模型[J].煤炭转化.2004,27(1):18~23
[3]吴晓苏,张中明.焦炉集气管压力工业过程控制的研究[J].煤炭转化.2007,30(1):27
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