陳曉峰

摘 要：由于高壓氨水系統(tǒng)在運行中氨水壓力保持恒壓，且壓力達不到工藝要求等原因，致使搗固焦爐在裝煤過程中有冒煙現(xiàn)象，對周圍環(huán)境有一定的影響，且高壓氨水一直保持高壓，也造成了能源浪費。通過對高壓氨水系統(tǒng)改造，整合集氣管壓力控制系統(tǒng)，不僅穩(wěn)定了集氣管壓力，而且改善了裝煤過程中的冒煙現(xiàn)象，降低了能耗。

關鍵詞：搗固焦爐；高壓氨水；冒煙治理；PLC改造

中圖分類號：F416.21 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0156-02

1 概述

我廠設計規(guī)模為130萬t/a的搗固焦爐于2009年建成投產(chǎn)，裝煤冒煙一直以來都是我廠的一個工作難點。高壓氨水噴射消煙是裝煤冒煙治理的常用方法。一直以來，我廠由于高壓氨水系統(tǒng)在運行中氨水壓力保持恒壓，且壓力、流量等達不到工藝要求，裝煤冒煙時有發(fā)生。

近幾年來，隨著周邊居民環(huán)保意識的提高和國家相關部門對環(huán)保問題的重視，裝煤冒煙矛盾變得更加突出，解決裝煤冒煙問題已刻不容緩。當然，裝煤冒煙治理是一個系統(tǒng)工程，需要工藝、設備方面技術人員共同努力。

2 現(xiàn)場工況或存在的問題

我廠焦爐為2*65孔5.5米搗固焦爐，工藝流程如圖1所示，焦側有4段集氣管，共用一套鼓冷系統(tǒng)。爐頂設備（包括導煙車、橋管翻板、高壓氨水三通閥和上升管水封蓋）均為人工操作控制。四條吸氣管上均安裝有電液調節(jié)翻版，有鼓風機2臺，一開一備，液偶調速控制，大循環(huán)管道配有電動調節(jié)閥。原高壓氨水控制為恒壓控制，且與集氣管壓力控制系統(tǒng)相對獨立，兩套系統(tǒng)之間沒有實現(xiàn)聯(lián)動控制，導致在裝煤過程中不僅時常冒煙，且易造成集氣管壓力不穩(wěn)。

3 改造方案

改造的最終目的是在解決焦爐裝煤冒煙問題的同時，既要穩(wěn)定集氣管壓力，又要不影響產(chǎn)品質量。為實現(xiàn)這個目標，我們需要分三步走，第一步是找出原系統(tǒng)和裝置存在的明顯設計缺陷和設備存在的重大問題，并提出解決辦法；第二步是對煤氣導入和導出系統(tǒng)各關聯(lián)參量進行綜合分析，找出造成裝煤冒煙問題的一般設計缺陷及原因，并提出解決辦法；第三步是配合工藝技術員進行現(xiàn)場測試、診查，在處理現(xiàn)場問題的同時，找出造成裝煤冒煙的細節(jié)問題，并提出解決辦法。

工藝原理：

無煙裝煤控制系統(tǒng)的基本特點可以概括為，裝煤時，控制系統(tǒng)跟著煤餅走，實現(xiàn)了高壓氨水壓力控制與集氣管壓力控制的聯(lián)動；不裝煤時，控制系統(tǒng)跟著集氣管壓力走。系統(tǒng)主要由三部分構成，這三部分相互作用，實現(xiàn)對焦爐煤氣的導入、導出及集氣管壓力的協(xié)調控制，從而達成穩(wěn)定集氣管壓力，實現(xiàn)無煙裝煤的目的。

（1）集氣管壓力控制部分

集氣管壓力控制部分主要由系統(tǒng)根據(jù)采集到的集氣管壓力信號，控制集氣管自動調節(jié)翻板來實現(xiàn)，其主要作用是解耦和平衡，即在焦爐正常操作的任何情況下，無論是出焦、裝煤、換向、機后用戶變化等，使用同一鼓冷系統(tǒng)的各焦爐各集氣管的煤氣壓力，以其設定值為中心保持相對平衡狀態(tài)——壓力高則全高，壓力低則全部低，避免各集氣管之間的壓力有高有低、頻繁震蕩的現(xiàn)象。

（2）高壓氨水控制部分

該部分的作用是通過采集裝煤車、推焦車上信號（主要包括裝煤車走行、推焦、抽板信號，推焦車走行、蓋爐門信號）、焦爐邊孔爐號等信號，以無線通訊的方式把信號傳輸至鼓風機控制室無煙裝煤系統(tǒng)，再根據(jù)工藝要求控制氨水壓力的大小，使氨水在裝煤過程中保持高壓噴射，形成大的吸力，把裝煤產(chǎn)生的大量荒煤氣抽入到集氣管；在不裝煤情況下氨水保持相對低壓，既降低了能耗，同時又減少了因氨水持續(xù)高壓所引起的三通閥故障現(xiàn)象。

（3） 預測控制部分

保證集氣管壓力穩(wěn)定對實現(xiàn)無煙裝煤至關重要。該部分主要作用是消除裝煤過程對集氣管壓力波動的影響。

該部分以裝煤車操作為前置信號，通過預測某一時間強擾動的幅度，提前調節(jié)鼓風機及集氣管壓力調節(jié)翻板等設備，在橋管翻板和高壓氨水三通閥打開時，恰好把裝煤時突然發(fā)生的大量荒煤氣導入或導出集氣管，抵消裝煤操作對集氣管壓力波動的影響。

該部分主要通過控制鼓風機轉速實施預測控制。由于鼓風機已由原來的液力耦合器調速改造成變頻器調速，為節(jié)能降耗，大循環(huán)電動調節(jié)閥在生產(chǎn)過程中基本處于全關狀態(tài)，因此對于預測控制部分的實施主要通過控制鼓風機轉速來實現(xiàn)。方案通過采集集氣管壓力信號、集氣管壓力調節(jié)翻板閥位反饋信號、高壓氨水信號、裝煤等信號，基于PID控制算法，實時自動預測控制風機轉速，實現(xiàn)風機調速對各種工況下的快速反應，保證了集氣管壓力的穩(wěn)定。

4 主要技術指標與功能

（1）裝煤時，集氣管壓力設定值根據(jù)具體裝煤動作設置，且集氣管壓力控制在設定值±100Pa左右，并在60秒左右調回；不裝煤時，集氣管壓力控制在設定值±30Pa左右。（2）可設定在裝煤過程中各動作如裝煤、抽板等時所需要的高壓氨水壓力。（3）系統(tǒng)具有自動和手動運行功能。自動運行時，系統(tǒng)對集氣管調節(jié)翻板、風機和高壓氨水泵等全自動控制；手動狀態(tài)時，既可通過鼠標點擊操作，也可通過手操器進行操作。（4）具有鼓風機轉速高低限報警等功能。（5）通過組態(tài)實時監(jiān)測相關參數(shù)，控制參數(shù)實時趨勢顯示和歷史趨勢記錄。

主控畫面如圖2所示。

5 無煙裝煤系統(tǒng)構成

硬件配置由1套西門子300系統(tǒng)PLC、2臺工控機和1套備用儀表操作盤構成， PLC系統(tǒng)和儀表盤互為備用。正常情況下，由PLC系統(tǒng)全自動控制運行，工控機主要用于人機對話，數(shù)據(jù)記錄和分析，PLC系統(tǒng)檢修時可便捷地切換至儀表盤進行手動操作。

無煙裝煤系統(tǒng)投運后，原西安中程集氣管壓力調控系統(tǒng)作為備用系統(tǒng)繼續(xù)使用。無煙裝煤系統(tǒng)與原西安中程集氣管壓力調控系統(tǒng)重疊的信號，均從原系統(tǒng)中引出，不影響原系統(tǒng)功能，無煙裝煤系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可根據(jù)操作說明，快速地切換到原控制系統(tǒng)并發(fā)揮作用，使其對生產(chǎn)影響降到最小。

6 結束語

無煙裝煤系統(tǒng)于2014年初投入使用，效果明顯，冒煙現(xiàn)象得到有效遏制，但由于各爐孔工況不一致等原因，某些爐號在裝煤過程中冒煙現(xiàn)象還是比較嚴重。隨后，通過在生產(chǎn)過程中進行不斷摸索，和與在冒煙治理上有成功經(jīng)驗的焦化廠進行交流，我們在工藝流程上和機械設備上做出了一些改進措施，如增加假爐門、改變煤餅的高度與寬度等，到現(xiàn)在為止，基本上已經(jīng)解決了裝煤冒煙問題，且能在裝煤過程中很好地保持集氣管壓力穩(wěn)定，達到了預期效果。

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