焦炉集气管压力控制系统研究.docVIP

一、课题的目的、意义和应用价值 1、课题的目的和意义 焦炉的生产在冶金行业中主要是为高炉提供一种高热量，高质量的燃料。二、课题所属领域国内外研究现状和发展趋势 1、炭化室集气管压力控制的工艺流程 集气管的压力控制是焦炉生产过程中的一道工序，所有的焦炉生产都将通过一套集气管设备，再通过鼓风机的抽风，把焦炉内的烟气从焦炉炭化室抽到化产工段。焦炉结焦过程本身就是一种动态的过程，从装煤阶段开始，在焦炉的炭化室内就开始燃烧并进行结焦，在结焦过程中将会产生大量的烟尘及有毒的二氧化碳、一氧化炭、氢气等有毒及可燃烧的气体，在整个结焦过程中，炭化室的压力也是不稳定的，如果只是通过鼓冷风机的抽风，只调节集气管总管的压力，则针对具体的炭化室的压力就起不到调节的功能，因为每一孔的炭化室内的烟气排出是有一定的设计的，在产生大烟气的阶段，由于排出系统的原因，会使压力升高很大，而且针对炭化室的控制工艺要求来说，把炭化室的压力控制在微正压力状态是最有利于焦炉的生产的。 因此从整个焦炉工艺来看，对集气管的压力控制是起到改善焦炉生产，提高焦炭质量减少对环境污染及减少对人员伤害的一种工艺控制。从工艺角度来看并不复杂，从检测方面来看也不复杂，但从控制设备的设计及控制来看，由于是对压力的微差压控制，所以对控制程序及精度都要求很高。 焦炉集气管的压力控制工艺主要由以下方面组成： 1.1、炭化室内的信号检测。炭化室内的压力由于工艺的制约，并不能直接通过检测设备进行检测，因为炭化室内都是燃烧的红焦炭，而且空间也不一定，如果直接想通过压力仪表来检测的话，将及大的提高成本以及维护的难度，因此我们在工艺允许的情况下，选择在炭化室的上升管处来进行对烟气的引压检测，同时需要检测这个引压点的温度值。 1.2、上升管的烟气冷却。由于从炭化室出来的烟气都是高温有毒并且带有很多灰尘颗粒的气体，因此在上升管处安装了一套工艺设备，这套工艺设备起到把烟气冷却，同时除掉大部分烟气中的灰尘的目的，这套设备是通过喷洒氨水来实现的，氨水的喷洒可以不进行控制流量控制，只要生产就可以一直喷淋，同时增加了防堵措施，也就是增加一路喷淋系统，进行轮流喷淋。 1.3、工艺控制设备。喷氨水工段是整个焦炉集气管压力控制的重要一个环节，在焦炉集气管压力控制中，就是通过控制在上升桥断部分的喷淋出来的氨水的高度来进行烟气流量的大小，进而进行对炭化室压力控制的调节，这部分是集气管压力控制的关键设备，主要由一套PLC控制的气缸设备组成，这套气缸设备包括气源的流量控制，同时对气缸的行程进行回路控制，也需要采集气缸的行程量，包括气缸的行程与氨水高度位置的对应关系，这部分是我们程序控制的关键点，当然，这一套设备是机械工艺提供的特殊设备，也是为焦炉集气管压力控制而开发出来的特殊机械设备，在其它焦炉中也还没有用到。 1.4、控制描述。由于炭化室产生的烟气是随结焦时间变化而变化的，但在初始装煤阶段将产生最大的煤气量，而在炼焦成熟阶段将基本上不产生煤气，因此，想要对炭化室的压力进行调节，使炭化室的压力保持在一个微正压力状态，就需要对产生的煤气进行按量排放，从而通过煤气流量的排出来控制炭化室内的煤气量，进而达到调节压力的目的，排出煤气的主要动力可来自鼓冷风机的抽几力度，但如果在煤气产生量很小的后期阶段，同样开度的情况下，就将会对炭化室产生一个负压力，含氧的空气就将进入到炭化室，对焦炭产生非常不利的影响，为此就需要建立一个对煤气流量的调节。根据工艺的要求，在装煤开始炼焦阶段，控制氨水高度的气缸实行全开控制，使炭化室内的煤气能尽快的排出炭化室，以降低炭化室的压力，而在结焦后期，气缸生程达到最到，全关煤气排出口，保持炭化室内的微正压力，只在这二个阶段的正常结焦阶段进行氨水的高度控制，因此，通过控制气缸的行程就可以实现炭化室压力的控制。 2、焦炉自动控制技术简介 随着自动化技术的发展和计算机技术的进步，大量的计算机控制应用到了钢铁生产线中，当然在焦炉的生产控制中，也引入了计算机控制技术。在焦炉自动控制中，一般都会使用智能仪表进行数据采集，再通过PLC来计算及处理采集进来的数据，并根据制作相关的程序，控制数据的输出，控制现场设备的精确运行，并把相关的数据送到计算机终端，也就是HMI上显示，同时通过HMI可以直接把生产指令下到PLC，再通过程序的运行和执行，把指令转化为数据入信号通过输出模块送到现场的执行设备上，进而实现调节的目的。目前在冶金自动控制技术广泛应用的生产线上，可以提高工厂设备的装备水平，并且节约能源，促进生产的柔性化和集成化，提高劳动生产率以及提高产品的产量和质量。焦炉集气管压力控制的目的是为了提高产品的质量，减少环境污染，提高操作人员的安全，并延长焦炉的使用寿命而开发的一套控制系统。在新开发的这套焦炉集气管压力控制系统中使用的自动控制技