宝钢三期焦炉加热控制系统(一)

详细内容

宝钢三期焦炉设计有4座，每座50孔，每孔(炭化室)高6m、宽450mm、长15.98m，每2座炉合用1个煤塔，4座炉共用1个控制室，设计生产能力年产焦炭171万t，现暂建3座焦炉，采用鞍山焦耐院设计的58型焦炉，三电控制系统由日本三菱公司总包，其中焦炉加热控制技术由日本关西热化学公司提供。3座焦炉于1998年夏全部投产，加热控制系统亦随之投入，但尚未考核。
　　三期焦炉加热控制系统的硬件系统见图1，它是整个煤焦EI控制设备(采用MELTAS系统)中的焦炉控制站，此控制站、煤处理控制站、焦处理控制站及干熄焦控制站用EICBUS与上位机相连。所有控制站均包括电控及仪控2种功能，本站的电控功能有：交换机油压泵控制；煤气切换控制；推焦车、装煤车、导焦车及焦罐车控制；集尘机控制用PLC接口。仪表的控制功能有：焦炉与混合煤气流量控制；烟道吸力及烟气中含O2量控制；燃烧孔及上升管温度监视；荒煤气放散点火控制；地下室CO报警检出；煤气切换时间控制；火落时间判定；装煤、出焦及干熄焦运送实绩管理等。从煤处理控制站送入本控制站的信息有：煤塔库存量及煤水分、粒度等。仪表流程见图2。


　　焦炉加热控制系统主要完成：以燃烧孔温度测量为基础调节混合煤气流量的炉温控制，以混合煤气流量及烟气中含O2量进行烟道吸力的控制，以上升管温度测量为基础进行焦炭火落时间判定，参见图3，这也是宝钢三期焦炉控制系统的特点。下面分别介绍。

1　炉温控制系统
　　炉温控制系统是将全炉实际温度与全炉目标温度比较，得出调节煤气量的控制信号，参见图4。

1.1全炉实际温度计算
　　宝钢三期每座焦炉有50个炭化室，51个燃烧室。炭化室装煤，与燃烧室相邻，二者由耐火砖墙隔绝。每个燃烧室有32个燃烧孔，每2个燃烧孔组成一对，以1＃、2＃燃烧孔为例，当1＃孔燃烧时为上升气流，经2＃孔排出废气，为下降气流，交换后相反，其他15对燃烧孔也是如此。现取焦侧13＃、14＃一对燃烧孔顶部连通处作为燃烧室的测温点，而整个燃烧室有16对燃烧孔，各燃烧孔温度按工艺要求须有差异，对焦炉而言，这一差异即构成从机侧到焦侧的横向温度曲线，因此13＃、14＃孔的温度需要乘一个横向补正系数方能代表整个燃烧室的温度，横向补正系数=16对燃烧孔的平均温度/13＃、14＃燃烧孔的温度。
　　燃烧孔的温度受交换、装煤、出焦等影响呈周期性波动，其中主要是受交换的影响。空气、煤气都经蓄热室预热汇合而燃烧。交换开始时蓄热室温度最高，被预热的空气、煤气温度以及燃烧后的废气温度也高。随着时间的推移，因空气、煤气都从蓄热室带走热量，预热温度和燃烧后的废气温度逐渐降低，直到下一次交换温度又逐渐上升。交换时间为20min，所以取2个交换时间(40min)为一周期，以这周期内的温度平均值作为每个燃烧室的温度信号t1，简称40min平均。
　　因每个炭化室由相邻的两个燃烧室加热，故每个炭化室的温度t2最终可取其两侧燃烧室的平均温度，称为两侧平均。
　　最后将各炭化室温度乘以不同的系数(如反映测温热电偶老化程度的差异等)，再取其平均值即为全炉的实际温度t3。

式中B为补正系数；i为炭化室号；t2为炭化室温度。
1.2全炉目标温度的计算
　　根据装煤及计划出焦时间扣除焖炉时间后求出净结焦时间NCT，根据NCT按预定关系曲线求得各炭化室基准平均温度T0，根据装煤量、成型煤配比、装入煤水分和粒度进行补正(补正值Y0)，计算出炭化室目标平均温度T1。

式中YK为对应各变量的温度系数，℃。
　　按经验公式

式中K=1装煤量；K=2成型煤配比；K=3煤水分；K=4煤粒度；XK=装煤量现在值；SK=装煤量基准值；aK，bK均为常数。
　　根据各炭化室不同的特性乘上不同的补正系数，再取其平均值即为全炉目标温度T2。由于端部炭化室散热较多，焦炉使用一定年限后，个别炭化室会出现漏气漏火等异常情况，致使耗热量较大，也需补正。

式中C为补正系数。
1.3各补正系数的确定
　　各补正系数都是根据焦炉运行稳定后，从实际数据中归纳出来的，例如每个燃烧室16对燃烧孔与第7对测温燃烧孔的温度关系不是一成不变的，因此每月或每周需用光学高温计测每个燃烧室各燃烧孔的温度，绘制各燃烧室机焦侧方向的温度曲线，并修正横向补正系数。其他补正系数也要根据实际情况，定期修正。
1.4炉温控制方式
　　将全炉目标温度T2与实际温度t3比较，得到炉温控制信号，再经过煤气发热量补正后，即可调节加热用混合煤气流量。焦炉煤气虽也用来加热，但不经常使用，因此未参与炉温控制。
2　烟道吸力控制