DOC《焦炉及化产回收部分》

焦炉及化产回收部分 行业解决方案 潘颖 杭州浙大中自股份有限公司 二零零四年三 工艺介绍 炼焦工艺就是煤在焦炉中干馏生产焦炭的过程,原料煤在焦炉的炭化室中在1100~1300℃左右的情况下,生成焦炭,并伴有大量荒煤气产生.

焦炭作为高炉炼铁的主要原料;

而荒煤气经过净化处理可以作为城市供气,同时回收生成粗笨等副产品. 图3.1输入输出示意图 焦炉系统主要有以下几个部分:燃气系统、废气系统、集气管系统及辅助系统. 对于单烧焦炉煤气的焦炉来说流程是这样的:从焦炉煤气主管来的煤气,从废气盘的焦炉煤气入口处进入煤气蓄热室内,再经斜道进入燃烧室立火道底部进行燃烧,并形成废气流(上升气流),高温的废气通过热辐射和热对流的行式,把热量传给温度较低的燃烧室侧的炉墙表面,然后热量以热传导的方式通过炉砖传到炭化室炼焦.换热后的废气在烟囱吸力的作用下,经双联立火道的另一火道进入斜道(下降气流),再进入蓄热室与空气换热后经小烟道、分烟道、总烟道,最后从烟囱排出. 焦炉生产产生的荒煤气中含有大量的焦油和H2S,还有在桥管部分冷却荒煤气时喷洒了大量的氨水,所以这时的荒煤气是不能直接送给用户使用的,要经过化产回收的各个工段,对煤气进行净化.化产回收的HPF流程主要经过的几个环节如下: 冷凝部分:荒煤气中含有大量的焦油,首先要经过初冷器冷凝回收大部分的焦油,产生的冷凝液循环冷凝回流量要调节. 电捕部分:电捕焦油器对从初冷器出来的煤气进一步去除含有的少量焦油,这里面电部绝缘箱的温度要控制在一定的范围内,超过范围要联锁,停鼓风机,电捕后煤器含氧量如果过高的话也要联锁停鼓风机. 槽区部分:初冷器冷凝产生的焦油,电捕焦油器捕到的焦油都汇集到槽区部分. 鼓风机:经过冷凝、电捕后煤气中大部分的焦油已经被去除了,进入鼓风机的环节,鼓风机在整个煤气净化过程中起着非常重要的作用,是煤气流动的动力所在,不同的厂家的鼓风机略有不同,但这里的联锁控制很复杂,比如: 鼓风机轴承温度联锁,盘车电机的联锁等. 硫部分的主要工艺设备是预冷塔和脱硫塔,通过和氨水的反应除掉煤气中含有的硫,主要流程及控制如下: 从脱硫出来的煤气中含有大量的氨,主要是因为在脱硫过程中用到了氨水,所以下一步就要去除这的氨,这里的主要设备是饱和器和蒸氨塔,饱和 器加入大量的浓硫酸,和氨反应生成硫酸氨晶体,蒸氨塔则是通过蒸汽加热的方式使氨气挥发出来,这里需要控制的是蒸氨塔顶的温度,是通过进蒸氨塔的蒸汽量调节的. 终冷洗苯是煤气净化出场的最后一道工序,主要是洗掉煤气中含有的苯,主要的工艺设备是终冷塔,通过冷凝水冷凝,洗出苯. 经过上面几个工段,煤气可以出场送入气柜了. 从终冷洗苯工段洗出来的富油再进入粗笨蒸馏工段,这里的主要设备是管式炉、再生器、蒸馏塔,在蒸馏塔中不同塔层的温度不同,产生不同的蒸馏组份. 除了这几个主要工段以外,整个焦化回收部分还包括一些辅助的工段,如制冷站、空压站、循环水等,主要是供给焦炉和回收部分需要的冷却水、制冷水、压缩空气等. 控制方案 1.焦炉部分调节项目表 机侧混合煤气压力调节 集气管荒煤气压力调节 焦侧混合煤气压力调节 焦炉煤气主管流量调节 机侧分烟道吸力调节 机侧混合用焦炉煤气流量调节 焦侧分烟道吸力调节 焦侧混合用焦炉煤气流量调节 针对不同生产工艺存在的具体问题,我们采用不同的控制算法和策略. A.集气管压力及鼓风机前吸力控制: 其目的是保护焦炉压力稳定,在集气管压力控制中,由于焦炉、鼓风机控制系统是多变量系统,存在复杂的耦合关系,使得各控制单回路之间相互干扰,振荡超调现象严重,由于控制对象的模型参数随焦炉工况变化而变化,PID控制很难兼顾减小超调和提高快速性的要求,尤其当存在压力大幅度瞬时跳变现象,常规控制算法无法实现控制.为此采用专家控制相结合的控制策略,实现各炉压力的稳定和快速控制,炉间、组间压力及与总管吸力的协调. B.焦炉加热燃烧流量控制系统: 其目的是控制焦炉温度稳定.根据结焦时间、装煤量等因素计算出焦炉所需的加热量,获取焦炉火道温度,建立焦炉加热温度与煤气流量的串级PID控制. C.焦炉煤气主管压力控制: 回炉煤气主管压力控制采用PID控制算法.该算法根据输入偏差及偏差变化率的不同,分别采用不同的PID参数. D.焦炉煤气总管压力控制: 回炉煤气总管压力控制具有压力波动范围大、调节不宜太频繁的特点.因此采用分段比例控制.回炉煤气总管压力通常要求在某一压力范围内波动. 当总管压力超过压力最高限或低于压力最低限时,投入外层最大比例PI,以使压力保持稳定;

当总管压力在上述两者之间时,依次减小比例系数P.以减小压力波动. E.焦炉交换机系统控制: DCS系统采集交换机系统的交换开始信号和交换结束信号.当采集到交换开始的信号以后,系统使所有煤气系统控制输出保持不变;

当采集到交换结束信号后的30S(此时间要求可人工改变),系统重新恢复控制,并自动读入交换前的自控设定值.交换机系统采用常规的PID控制. 2.煤气净化部分: 这里的PID调节很多,包括温度,压力,流量,液位等,大多是简单的PID调节,但复杂调节并不多,主要有分成调节、比例调节、串级调节,例如: 电捕工段终冷洗苯来的煤气和去鼓风机煤气的分程调节. 蒸氨工段蒸氨塔顶温度,和进塔蒸汽流量的串级调节. 整个焦炉和回收部分的测量和控制量是很大的,有些参数控制要求也是很严格的,这就需要有稳定的DCS操作系统来完成它的参数监控和调节控制.根据这种情况,我们选用我公司生产的TDCS9200系统.系统特点如下: I/O清单及系统配置 焦炉 煤气净化 合计 鼓冷 硫铵 终冷 粗笨 油库 热电阻输入

18 32

14 6

14 84 热电偶输入 E

6 2

8 K

3 3 4~20Ma有源电流输入 P

30 15

10 2

10 1

68 L

10 3

3 5

10 16

47 F

5 13

8 3

12 2

43 控制回路

15 5

4 3

9 36 报警信号(DO)

6 54

6 10

20 8

104 开关量输入DI

38 16

54 开关量输出DO

4 40

2 5

2 53 合计

94 162

85 45

85 29 总计

94 406

500 1.焦炉部分I/O点数、系统配置及报价清单 信号类型 实际点数 系统实配点数(30%余辆) AI

69 90 AO

15 20 DO

10 13 表1控制站配置清单及报价 定货号 说明 单位 数量 ST9111 6U工业标准机笼 块1ST9121 6U总线底板 块1ST9132 电源组件(冗余) 块2ST9134 24VDC电源组件 块1ST9133 散热组件 块1ST9005 机柜内附件 套1ST9161 控制模板(冗余) 块2ST9271 16-32路万能I/O调理模板 块8ST9315 单路全隔离万能AI模块 块90 ST9321 单路全隔离电流AO模块 块20 ST9341 双路光隔离DO模块 块7ST9003 标准机柜(2.0米) 台1ST9004 通讯电缆 套1ST9172 8路AI/O16路DI/O转接端子板 块14 ST9174 16路开关量输出转接端子板 块2表2 操作站/工程师站配置清单及报价 ST9614 21'操作站(含操作台/主机/显示器/通讯模板) 套2DELL笔记本 台1ST9632 专用键盘 块2ST9603 打印机台 台1ST9662 激光打印机(A4) 台1UPS(3000VA,在线时间30分钟) 台1表3软件配置清单及报价 ST9441 Windows2000 Protessional 操作系统 套1ST9432 SunyTech组态软件包 (512点开发运行版) 套1ST9435 SunyTech组态软件包 (512点运行版) 套1注:随机附送硬件使用手册,系统软件包,组态软件使用手册和PCC800维护手册.

二、TDCS9200系统煤气净化I/O点数、系统配置及报价清单 信号类型 实际点数 系统实配点数(30%余量) AI

184 240 AO

21 28 DI

54 71 DO

147 192 表1控制站配置清单及报价 定货号 说明 单位 数量 ST9111 6U工业标准机笼 块4ST9121 6U总线底板 块4ST9132 电源组件(冗余) 块8ST9134 24VDC电源组件 块3ST9133 散热组件 块4ST9005 机柜内附件 套4ST9161 控制模板(冗余) 块2ST9271 16-32路万能I/O调理模板 块26 ST9315 单路全隔离万能AI模块 块240 ST9321 单路全隔离电流AO模块 块28 ST9331 双路光隔离DI模块 块36 ST9341 双路光隔离DO模块 块96 ST9003 标准机柜(2.0米) 台4ST9004 通讯电缆 套4ST9172 8路AI/O16路DI/O转接端子板 块34 ST9173 16路开关量输入转接端子板 块5ST9174 16路开关量输出转接端子板 块13 表2 操作站/工程师站配置清单及报价 ST9614 21'操作站(含操作台/主机/显示器/通讯模板) 套3ST9632 专用键盘 块2ST9603 打印机台 台1ST9662 激光打印机(A4) 台1UPS(3000VA,在线时间30分钟) 台1表3软件配置清单及报价 ST9441 Windows2000 Protessional 操作系统 套1ST9432 SunyTech组态软件包 (2048点开发运行版) 套1ST9435 SunyTech组态软件包 (2048点运行版) 套1网络结构图 行业分析 近年来,随着钢铁行业的发展,高炉炼铁工艺正在大力发展氧煤炼铁技术.到2000年,我国钢产量达1.2亿吨时,焦炭需求量为9000万吨,另外,发达国家由于对环境保护的严格要求,已导致西方国家焦炭生产下降,增加了我国的焦炭出口量. 我国焦化工业的现状概括起来是:在主要技术环节上取得了可喜的成就,焦炉技术、的掌握上已进入世界先进行列,主要化工产品精制技术的应用已接近世界水平,各企业基础自动化水平有了较大发展,DCS系统已在新建和改建的焦化厂广泛应用,但仍在一定程度上存在炼焦工艺和煤炭资源不适应、焦化企业规模偏小、污染较严重、信息化水平不高等问题. 浙大中自将努力朝着提供最好的综合自动化整体解决方案供应商的方向发展.将我们在计算机、网络、控制方面的技术优势应用于焦化过程以提高焦化行业的竞争实力.以科技创新优化现有科技配置,促进焦化行业社会效益提高,这将是我们不懈的追求.