焦炉自动测温、加热控制系统

在线实测火道温度
粗煤气温度
煤气流量 控制单元 （显示）
设定值 分烟道吸力
吸力模型
标准温度修正 调节阀 孔板流量计
焦炉
3、专利设备-红外光纤温度计
光学系统
红外光纤
仪表系统
探测器
信号 放大
校正、 线性化
小炉盖
峰值/瞬
V/I
时值
鼻梁砖
标准信号 输入计算机
专利：ZL200620071265.1
6 焦饼表面温度测量
焦饼中心温度是反映焦炭均匀成熟的重要指标； 是判断横向加热与高向加热均匀性的指标； 焦饼中心温度的直接测量困难。 统计表明，焦饼表面温度比中心面温度约低20-40℃； 在导焦栅的入口处测量焦饼表面温度，可基本反映焦饼中心温度的变化。
火落点
推焦装煤
火落点后，挥发份很少，粗煤气温度快速下降 焦炭趋于成熟，经过4-6小时焖炉后即可推焦
5.2 炼焦指数/火落时间
用粗煤气温度随结焦时间变化规律判断结焦终了时间
炼焦指数模型：CI =τ c/τ m CI与焦炭成熟度相关，根据不同的情况确定一个最佳的CI
83#粗煤气温度 66#炭化室火落时间为17.2小时
自动、在线、连续测量直行温度 火落时间与焦炭成熟度判断 焦饼温度长期测量 自动调整加热煤气流量和分烟道吸力 优化标准温度 实时监测异常炉号、及时发现生产隐患
主要内容： 技术目标 技术手段 立火道温度全自动测温—红外光纤温度计 加热优化控制 粗煤气温度测量与焦炭成熟度判断 焦饼温度在线连续测量 经济效益分析 业绩单位
4、 加热优化控制与数学模型
根据自动测温数据，实时调整加热煤气流量
根据煤气流量和烟气残氧量、看火孔压力等调 整分烟道吸力
根据配煤水分的变化调整加热煤气流量或标准 温度
控制系统框图
配煤水分
结焦时间
目标火道温度模型
标准温度修正
加热均匀性调整 焦炭成熟度模型
火道温度的多模式 模糊控制
在线实测火道温度
16 15.8 15.6 15.4 15.2
0
y = 0.3193x + 12.391 R2 = 0.9848
5
10
15
配煤水分（%）
配煤水分增加1%，火落时间推迟20分钟
5.5、标准温度与水分变化的关系
日期
配煤水分 火落时间
标准温度
火落时间
6月10-11
13.3
16.7
1200/1220
15.3
不怕高温，不怕烟熏、火燎；寿命6年以上
观察测量点
3.1 全自动测温的优点
测温点与人工测温点一致； 测温点固定/测温时间固定； 没有人为误差； 精度高/维修方便/维护量很小/ 寿命长，是热电偶寿命的3倍以上； 可将三班测温改成白班巡查。
立火道底部
3.2 人工测温的缺点
测温点有误差； 测温时间有误差；4℃/min； 不同的操作工有个体偏差； 测温工劳动环境差，夜间数据可信度低。
快速升温区间 （小时）
温度变化趋缓
上部
0-3
中部
0-5:30
下部
0-1
第三装煤孔（焦侧）
3-10 5:30-13:45 1-6
10小时后 13:45后 6小时后
温度变化很小 11:30
上部 中部 下部 粗煤气温度
0-3 0-8:30 0-1 装煤时间 0
3-16 8:30-16:30 1-13
16小时后 16:30后 13小时后 火落时间 16:30
⑧ 实时监测焦饼温度，提高高向加热均匀 性和横排均匀性；
2、技术手段/措施
① 实现立火道温度全自动检测； ② 加热优化控制与数学模型； ③ 粗煤气温度监测与火落时间判断； ④ 焦饼温度长期在线连续监测。
控制系统框图
配煤水分
结焦时间
目标火道温度模型
标准温度修正
加热均匀性调整 焦炭成熟度模型
火道温度的多模式 模糊控制
测温点 2009年 4.3米捣固焦炉
测温点 2010年 JN60型焦炉
测温点 安装、防护逐步完善 -- 2010年 安装改进
5.5米捣固焦炉
下降气流，交换后20秒 上升气流，火焰
装煤/推焦时刻 立火道温度呈周期性波峰/波谷变化 50~60 ℃
人工测温/4小时
自动测温/全炉平均 测温频率高、调节及时
粗煤气温度
煤气流量 控制单元 （显示）
设定值 分烟道吸力
吸力模型
标准温度修正 焦饼温度测量
煤气
空气
调节阀 孔板流量计
焦炉
5、粗煤气温度测量与焦炭成熟度判断
温度测点在上 升管清扫孔处
温度测点在桥管处
5.1 粗煤气温度测量
K型热电偶，耐高温钢套管
立火道温度测量点 粗煤气温度测量点
粗煤气温度
1、技术目标：
① 实现火道温度的全自动测量，取消三班测温 ② 提高炉温的稳定性/安定系数； ③ 加热优化控制，降低吨焦耗热量;
④ 粗煤气温度与火落判断，判断焦炭成熟情况；
⑤ 制定最合理的标准温度；
⑥ 实时监控高温、低温、异常炉号以及加热生 产上的异常操作，为调火提供操作指导；
⑦ 在保证焦炭质量的前提下，适度降低标 准温度和炉顶空间温度，提高焦油产率；
1
3.3 热电偶测温的缺点
热电偶插在蓄顶或立火道跨越孔位置；
热电偶测量的是废气温度，与砖表面温度
不一致；
4
温度数学模型精度差，受多因素影响 ；
3
蓄顶热电偶反映的是炉头附近温度；
受其它因素影响较大
M
K
热电偶寿命短（寿命为2年左右）；
COG
2
5
M
K
COG
测温点 2008年 7.63米焦炉，
0
0
6月14-15
12.2
16.2
1190/1210
15.6
10
0.3
6月21-22
9.5
15.45
配煤水分每增加1%，火落时间要延长20分钟左右 标准温度每增加10℃，火落时间要缩短约0.3小时左右 初步结论：
水分每增加1%，标准温度应增加6-10℃左右 水分每减少1%，标准温度可降低6-10℃左右
82#炭化室的炼焦指数为1.80
5.3 焦饼温度与火落时间关系
温度趋缓
装煤时刻
火落点
焦 饼
成
熟
时
刻
焦饼温度开始快速上升
4~6小时
推焦时刻
粗煤气温度与焦饼中心温度变化趋势对应图
蓝色—粗煤气温度曲线 红色、黑色—焦饼中心温度(热电偶)
结焦时间为23小时，焦饼温度变化情况分析
第二装煤孔（机侧） 低温区区间 （小时）
20:30 22:00 22 推焦时间 23:00
初步结论
• 火落点后4-6小时后，焦饼的上、中、下温度都变化很小， 温度基本均匀，因此可判定此时焦炭已经成熟;
• 焦饼各处成熟时间不同，焦饼上部成熟的较快，底部次之， 成熟最慢的是中部温度；
5.4 配煤水分与火落时间关系
火落时间
16.8 16.6 16.4 16.2