荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)開發(fā)與應用研究

摘要：荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)作為一種新型的控制系統(tǒng)，有效減小了由于荒煤氣放散管翻板動作幅度過大而對集氣管造成的壓力波動影響，提高了焦爐壓力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時也減少了焦爐冒煙造成的環(huán)境污染，是一種經(jīng)濟、安全、可靠的控制系統(tǒng)，其在很大程度上改善了焦爐運行環(huán)境，延長了爐體使用壽命?；诖耍瑢拿簹庾詣狱c火放散控制系統(tǒng)的開發(fā)設計與應用進行了研究，以期為焦爐的設計和應用提供一些建議。

關鍵詞：荒煤氣;自動點火放散控制系統(tǒng);控制流程

0 引言

焦爐在運行過程中煤氣的使用量存在一定波動，如果由于煤氣使用量波動而導致焦爐管網(wǎng)壓力不穩(wěn)，或者出現(xiàn)突然斷電、荒煤氣疏導系統(tǒng)故障等，會造成集氣管壓力持續(xù)升高不降的現(xiàn)象，必須采取放散方式釋放煤氣。荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的應用改變了常規(guī)人工放散操作的弊端，減少了對環(huán)境的污染，保障了操作人員的人身安全，同時有利于節(jié)約煤氣，放散操作過程更加科學、先進。

1 荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)開發(fā)設計

1.1? ? 自動點火放散控制流程設計

荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的開發(fā)設計首先要明確其控制流程，通常情況下，在焦爐中應用荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)需要按照相關的控制流程進行系統(tǒng)設計。焦爐的煤氣集氣管壓力不斷上升，待其上升到設計壓力承受上限時會自動激發(fā)自動點火放散控制系統(tǒng)的報警功能，并且在延時5 s后自動開啟點火放散控制系統(tǒng)[1]。荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)首先開啟的是放散閥門，緊接著在延時5 s后開啟自動點火器并持續(xù)點火30 s后停止?；拿簹庾詣狱c火放散控制系統(tǒng)的放散閥門打開大小隨集氣管壓力的大小而改變，當焦爐煤氣集氣管的壓力降到壓力下限或達到正常值以后，荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)會在延時20 s后將放散閥門自動關閉，并進行荒煤氣滅火，整個控制過程完成。

1.2? ? 系統(tǒng)設備組成與應用

荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)主要由集氣儀表、電氣設備以及PLC控制設備組成，具體包括了荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)控制柜、壓力變送器、放散閥門、點火器、調(diào)節(jié)翻板、滅火閥以及攏火閥等?；拿簹庾詣狱c火放散控制系統(tǒng)是將焦爐集氣管壓力信號導入系統(tǒng)控制柜中，并且根據(jù)壓力值大小自動確定是否開大放散閥門并進行點火操作。

1.3? ? 配套硬件設施

荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的自動點火設備包括激發(fā)點火設備和不銹鋼火焰?zhèn)鬏斊?、引風混風氣以及結構支架等。激發(fā)點火設備具有火花能量大、點火可靠性高以及自潔能力強、抗水、抗污染等特點，點火頻率可達每秒3～16次，點火次數(shù)可達20萬次以上，并且可以循環(huán)連續(xù)使用[2]。其中，高能激發(fā)器作為激發(fā)點火設備的核心組成，由觸發(fā)線路和點火線路構成，觸發(fā)線路會在點火線路發(fā)出火花脈沖前形成一個高壓脈沖，并且利用電桿嘴前端的半導體材料進行放電，從而產(chǎn)生火花。而點火線路則是使用放電管進行放電，屬于集中能量釋放，單個火花電流即可達到數(shù)百安培，以此確保了荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)可以在極短時間內(nèi)實現(xiàn)點火一次成功。

不銹鋼火焰?zhèn)鬏斊魍ǔＰ枰褂脙蓚€，并間接使用，同時需要配套使用兩個自動點火設備，在凈煤氣壓力不足的情況下，直接對荒煤氣進行點火操作，也可以實現(xiàn)順利點火。間接點火火焰?zhèn)鬏斊鞯氖褂锰岣吡它c火設備的使用性能，延長了點火設備的使用壽命，減少了相關配件的更換次數(shù)和強度。

不銹鋼引風混風器在結構設計上使用了耐熱性能好的不銹鋼材，并運用了射流卷引原理實現(xiàn)一次混風。不銹鋼引風混風器中還增設了空氣流向導板，進行二次混風，進而形成氣體旋流，將空氣和荒煤氣進行充分混合，提高混合氣體的燃燒率，將煤氣中各種有害的物質都燃燒掉，降低污染物排放。

2 荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)應用

2.1? ? 自動點火放散控制系統(tǒng)操作難點

通過對焦爐設備上安裝應用的荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)進行調(diào)試，同時對其應用過程中各種參數(shù)的歷史曲線進行長期觀察和分析，可以得出影響荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的重要因素，進而找到了荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的操作難點?；拿簹庾詣狱c火放散控制系統(tǒng)的操作難點主要集中在自動放散點火停止的過程中，這是因為現(xiàn)在使用的自動點火放散閥門均為開關切斷閥門，在關閉放散閥門的過程中，焦爐集氣管內(nèi)的煤氣壓力會在短時間內(nèi)上升到設計壓力上限報警值以上，但是焦爐的集氣管壓力調(diào)節(jié)閥由于來不及對壓力進行調(diào)節(jié)，會導致荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的再次啟動，進而重復自動點火放散操作流程[3]?；诖?，為了加強荒煤氣自動點火放散控制，需要將自動放散開關切斷閥換成自動調(diào)節(jié)閥，并且研究如何實現(xiàn)焦爐集氣管調(diào)節(jié)閥和自動放散閥的協(xié)調(diào)控制，從而確保自動放散結束后集氣管內(nèi)氣體壓力的穩(wěn)定。

2.2? ? 自動點火放散控制系統(tǒng)的設施安裝和應用

荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)在實際應用過程中，要注意設施的安裝問題，由于焦爐頂部的空間普遍比較狹小，且具有很多煤氣設備，如果在焦爐頂部增加荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)設備，既要考慮設備的實用性，又要保證設備的安全性，不能對焦爐原有設備造成影響?；拿簹庾詣狱c火放散控制系統(tǒng)中的放散水封閥體積較大，所以在選擇氣動執(zhí)行機構時要選用長行程的機構。另外，焦爐凈煤氣以及蒸汽的管段徑均比較小，且內(nèi)部壓力低，所以選擇動作迅速的電磁閥即可，但需要注意的是，用來控制蒸汽的電磁閥要選擇具有耐高溫性能且散熱好的電磁閥。焦爐凈煤氣和蒸汽的流通都存在冷凝水情況，為此在安裝和應用荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)時，要在凈煤氣管道和蒸汽管道上、電磁閥前安裝氣液分離器，并且做好排水操作。

荒煤氣與城市居民使用的凈煤氣相比具有一些差異，荒煤氣因為沒有經(jīng)過系統(tǒng)的凈化處理，使得荒煤氣中具有很多的有機物和雜質，有機物大多是單環(huán)、多環(huán)或者稠環(huán)芳烴類有機物或衍生物。這類有機物質量比較大，且碳氫比大，導致荒煤氣的燃燒需要大量的空氣與之混合，才能得到有效燃燒，反之則會產(chǎn)生含有碳顆粒的飄塵或燃燒不充分的荒煤氣[4]。另外，荒煤氣在火焰?zhèn)鬏斊鲀?nèi)也要有充足的空氣進行助燃，才能保證點火用凈煤氣的燃燒，達到點火的實際需求，否則就會影響荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的應用效果，導致點火成功率下降。

3 荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)應用展望

荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)在投入使用后，控制效果良好，焦爐的集氣管壓力穩(wěn)定性得到了有效提高，減少了荒煤氣的外溢，提高了荒煤氣的燃燒率，進而延長了焦爐的使用壽命，極大地改善了焦爐放散操作的工作環(huán)境。在今后的研究和應用中，荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)要朝著智能化和集成化方向發(fā)展，通過將人工智能技術應用到荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)操作人員對荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的遠程控制和應用監(jiān)測，進而全面提高荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的應用效果，進一步減少焦爐對環(huán)境造成的污染，同時降低荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)應用成本和維護成本，提高其經(jīng)濟效益和社會效益。另外，加大設備的日常維護檢查和定期全面專項檢查力度，做好設備的隔熱、防凍工作，降低設備出現(xiàn)故障和損壞的概率。

4 結語

綜上所述，荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的開發(fā)與應用消除了常規(guī)人工點火放散存在的弊端，有效提高了放散的準確性和安全性，具有很高的應用價值。在開發(fā)和應用荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)時，要嚴格考慮到焦爐的實際運行環(huán)境和集氣管壓力波動情況，以此為基礎對荒煤氣自動點火放散控制系統(tǒng)的設備和工作流程進行改進和優(yōu)化，創(chuàng)新點火放散工藝，使其得到更廣泛的實踐應用。

[參考文獻]

[1] 殷倩倩.萊鋼焦爐荒煤氣自動放散系統(tǒng)開發(fā)與應用[J].自動化應用，2018（11）：28-29.

[2] 黃愛.氯化氫合成爐自動點火系統(tǒng)改造及應用[J].中國氯堿，2018（6）：28-29.

[3] 袁富康，毛旭濤，陳佳元.熱風爐自動點火裝置故障分析及解決方法[J].儀器儀表用戶，2018（1）：50-52.

[4] 翟超超.高爐煤氣放散系統(tǒng)優(yōu)化[J].冶金動力，2019（7）：25-27.

收稿日期：2020-03-02

作者簡介：張愛萍（1971—），女，河北張家口人，高級工程師，從事電氣自動化管理工作。