焦炉集气管
1 引言
在焦炉炼焦过程中，会有大量的荒煤气产生，荒煤气由集气管收集,通过输气管网由鼓风机送往后续工段处理。由于产气量随结焦时间而变化，集气管中的压力不断改变，特别是在炭化室进行推焦、装煤时会造成集气管压力大幅波动。当炉体内操作形成负压时，空气就会从炉门、炉盖等处进入炉体，导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降。进入的空气还会同炉体建筑材料发生化学反应，导致炉体剥蚀，缩短炉体使用寿命；空气还会促使荒煤气燃烧，使煤气系统温度增高，从而加重了冷却系统的负担,产生不必要的能源消耗。当炉体内的压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面造成跑烟冒火，污染环境；另一方面降低了荒煤气的回收率，造成能源的浪费[1]。综上所述，集气管压力的稳定不但影响焦炭的质量，也关系到焦炉的寿命。所以我们必须对集气管压力进行控制，使其维持在设定的压力范围内，考虑到焦炉集气管压力控制对象的数学模型难以建立，本文以湘钢焦化厂工艺过程控制技术改造项目为研究对象，利用经典控制与智能控制相结合进行集气管压力的控制。
2 工艺分析
2.1 工艺流程
目前湘钢焦化厂现有四座焦炉、三台初冷器（2开1备）以及四台鼓风机（2开2备）。由于中间的闸阀都关死了，整个系统可以看成两套独立的系统Ⅰ和系统Ⅱ。系统Ⅰ包括1#初冷器、1#和2#鼓风机（1开1备），连接1#和2#焦炉；系统Ⅱ包括3#初冷器、3#和4#鼓风机（1开1备），连接3#和4#焦炉，系统Ⅰ和系统Ⅱ鼓风机输出端合并，2#初冷器备用。焦炉煤气从各炭化室通过上升管，并在上升管被循环氨气冷却到
80~90°C，然后进入集气管。在气液分离器与焦油、氨水分离，进入初冷器，在初冷器冷却到35~40°C，然后通过鼓风机送往下道工序。如图１所示。
2.2 影响集气管压力的因素
通过分析，影响焦炉集气管压力的因素[2]：①炭化室内间歇地装煤和推焦对集气管压力产生较大的冲击；
②各焦炉之间的相互耦合，在器前吸力稳定的情况下，任一焦炉压力的波动，都会影响另一焦炉压力；③器前吸力变化的影响，在鼓风机抽力不变的情况下，机后设备的阻力发生变化或煤气用户的用量发生变化时，都会引起机后压力的变化，进而引起器前吸力的变化，在煤气发生量稳定的情况下，该吸力势必引起集气管压力的波动；④结焦时间的变更和加热制度的变化使得产气量存在明显波动；煤的成分、装煤量的变化以及实际推焦时间的变化也会影响到集气管的压力变化；⑤循环氨水流量和温度的变化，荒煤气冷却
系统是否畅通、阻力大小也影响压力的稳定及气量传输的动态特性，鼓风机入口排液系统、鼓风机后管线是否畅通直接影响压力系统的稳定；⑥荒煤气的温度高低直接影响输气系统正常运行，过高时风机负荷加重且易发生危险，过低时则会导致冷却系统结萘；⑦炉门、炉盖密封不严引起集气管压力降低；⑧氨水量的变化形成瀑布，从而增加荒煤气的流动阻力。
2.3 原有系统的情况
经过很长一段时间对原有系统的观察，发现湘钢焦化厂的原有控制系统存在如下情况：①集气管压力波动大，在焦炉加高压氨水或者机后压力很大的时候，压力有时能达到400Pa左右，焦炉严重冒烟,有时煤气发生量小或者机后压力很小的时候，压力能达到-300Pa左右；②初冷器前吸力经常达到最大值，并且经常出现急剧上升和下降的现象；③当集气管处于高压或者低压，并且长时间不能下来或者上去时，操作人员不得不开大或者关小机前闸阀，这种情况在每个班都要出现好多次，特别是夜班更多。④1#和2#，3#和4#集气管压力耦合现象严重。如图2、图3所示。
图2 原有系统在正常工况下集气管压力和器前吸力曲线
图3 原有系统在大扰动工况下集气管压力和器前吸力曲线
3 控制策略
不管是系统Ⅰ还是系统Ⅱ，首先我们要稳定的是初冷器前的吸力，只有这个吸力大致稳定了，集气管的压力才能得到很好的控制。因此，我们制定了下列的控制策略。本次改造工程中采用西门子S7-300系列PLC(CPU315-2DP)与西门子SIMOVERT MV变频器作为控制核心，PLC和变频器之间通过Profibus-DP通讯，上位机监控软件采用杰控的FameView。
3.1 器前吸力的控制
对于系统Ⅰ，以初冷器前吸力为被调量，以横管上蝶阀的开度为控制量组成单回路的闭环控制系统，采用常规PID控制算法来控制蝶阀达到稳定器前吸力的目的。对于系统Ⅱ，采用了变频器组成单回路的闭环，也是以初冷器前吸力为被控对象，通过改变频率进而改变鼓风机的转速达到稳定初冷器前吸力的目的（此时横管上的蝶阀手动处于全开状态），也是采用的常规PID算法。
3.2 集气管压力的控制
对于四个集气管压力，都是以集气管压力为被调量，以集气管上的蝶阀的开度为控制量组成单回路闭环控制系统，采用变参数PID控制算法；鉴于压力在正常范围波动时，固定参数PID控制能取得很好的效果，但是当压力很高或者很低时，调节就显得力不从心，本应该快速地开大阀门或者本应该快速关小阀门，这时候却做不到这些。因此，我们将压力分段考虑，压力在不同的区段用不同的P值，通过改变P值来做到快速的调节阀门开度来脱离高压或者低压状态。
4 专家系统控制
尽管采用上述的控制策略能应付大多数情况，但是当集气管的阀位为全开而压力依然很高或者当集气管的阀位为全关而压力依然很低时常规PID算法的收敛速度难以满足调节要求，这时候采用专家系统就显得很有效。专家系统总的思想是通过对集气管压力和阀位的考虑来改变初冷器前吸力的设定值，让集气管压力快速地脱离极限状况。
对于系统Ⅰ来说，在下面两种情况下增大初冷器前吸力1的设定值：①1#焦炉集气管压力P1〉P1max, 1#焦炉集气管阀位V1〉V1max, 2#焦炉集气管压力P2〉P2max；②2#焦炉集气管压力P2〉P2max, 2#焦炉集气管阀位V2〉V2max，1#焦炉集气管压力P1〉P1max。在下面两种情况减小器初冷前吸力1的设定值：①1#焦炉集气管压力P1〈P1min, 1#焦炉集气管阀位V1对于系统Ⅱ来说，在下面两种情况下增大初冷器前吸力2的设定值：①3#焦炉集气管压力P3〉P3max, 3#焦炉集气管阀位V3〉V3max, 4#焦炉集气管压力P4〉P4max；
②4#焦炉集气管压力P4〉P4max, 4#焦炉集气管阀位V4〉V4max，3#焦炉集气管压力P3〉P3max。在下面两种情况减小初冷器前吸力2的设定值：①3#焦炉集气管压力P3〈P3min, 1#焦炉集气管阀位V35 改造后系统运行效果
系统改造后，对于系统Ⅱ来说，由于变频器调节能力很强，器前吸力波动很小，集气管压力基本能控制在80±20Pa，在装煤、加氨水等大扰动情况下，压力能在很短时间内恢复正常。对于系统Ⅰ来说，横管上蝶阀的调节能力远远不如变频器那么强，初冷器前吸力相对波动比较大，集气管压力能基本控制在80±50Pa，在装煤、加氨水等大扰动情况下，压力能在较短时间内恢复正常。如图4、图5所示。
图4 改造后系统在正常工况下集气管压力和器前吸力曲线
图5 改造后系统在大扰动工况下集气管压力和器前吸力曲线
6 改造后系统依然存在的问题
对于系统Ⅱ来说，基本不存在什么问题，但对于系统Ⅰ，在煤气发生量很小或者机后压力很高时，横管上的蝶阀处于较低开度或者较高开度阀位时，蝶阀对初冷器前吸力的调节能力显得很弱，有时甚至吸力不可控，这种情况下也造成集气管压力处于很低或者很高的状况，并且很长时间也不能恢复，现场的操作人员不得不去把机前的闸阀关一点或者开一点，每个班发生这种情况一到两次，这种现象可能与蝶阀本身工作方式有关。
7 结束语
实践表明，本文提出的一些控制策略在湘钢焦化厂的此次焦炉集气管压力自动控制系统改造中是很有效的，改造是成功的，得到了湘钢焦化厂的一致认可。另外，系统Ⅱ所用的变频器是湘钢焦化厂使用的第一台变频器，起初他们是不认同变频器的，但系统Ⅱ最后达到如此好的控制效果改变他们起初对变频器的观点。
焦炉集气管压力自动控制方法及其实现
2008-10-29 9:41:41 【文章字体：大中小】推荐收藏打印
［摘要］通过对焦炉煤气集气管压力系统的分析研究，建立控制系统的集气管压力协调控制方案，使得系统在传统PID控制的基础上，能够按照系统实际运行状况智能选择控制策略。通过SUPCON JX-300X DCS集散控制系统，实现压力变送器、电动执行机构、调节阀、热电阻等等监测信号在DCS中达到计算机实施监控和控制，在上位机上，均可进行监控和数据程序的管理。
焦炉是冶金行业中最复杂的炉窑。焦炉的加热过程是单个燃烧室间歇、全炉连续并受多种因素干扰的热工过程，是典型的大惯性、非线性、时变的复杂系统。
集炉集气管压力是焦炉生产中重要的工艺参数。通过对焦炉煤气集气管压力系统的分析研究，建立控制系统的集气管压力协调控制方案，使得系统在传统PID控制的基础上，能够按照系统实际运行状况智能选择控制策略。通过SUPCON JX-300X DCS集散控制系统，经过相应的程序运算，实现对集气管压力生产过程自动控制。
1 控制方案
控制系统设计如图1所示，包括3个单独的闭环控制回路：1#炉集气管压力控制回路，2#炉集气管压力控制回路及风机吸力控制回路。1#炉2#炉集气管压力控回路通过各自集气管压力调节阀门完成各自系统的闭环控制，风机吸力控制回路通过调节鼓风机转速来调节整个系统的吸力（即风机入口吸力）。3个控制回路共同作用的结果决定了两座焦炉集气管的压力。
其中，风机吸力控制回路的取压点应设置在初冷器前，这是因为初冷器一般有2～3座冷却塔串联组成，塔内容积较大，不仅造成调节性能的滞后，而且会引起初冷器前压力的频繁波动，极不利于集气管压力的控制。
通过对现场实际情况和控制系统的测试及分析，发现可以利用风机吸力对整个管道系统煤气压力的控制作用来降低长乃至消除两个相互干扰的集气管压力之间的耦合，同时根据两座焦炉的工况调整各自集气管压力阀门，维持两者的平衡，保证焦炉压力的稳定。因此，必须将1#炉集气管压力，2#炉集气管压力，风机吸力3个参数综合起来考虑，各个单独的闭环控制回路的调节动作由控制策略运算模块根据整个系统压力和两集气管压力的变化情况统一协调，以降低两集气管压力间的耦合程度。
1.1 数字PID控制算法
在焦炉集气管压力控制系统中，执行机构采用防爆电动执行机构去驱动阀门，控制器的输出相对于控制量的增加，此时控制器应采用数字PID增量式控制算法。
增量式算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次偏差采样值有关，计算误差对控制量计算的影响较小。增量式算法得出的是控制量的增量，例如在阀门控制中，只输出阀门开度的变化部分，误动作影响小，必要时还可通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。增量式算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。在焦炉集管压力控制系统中执行机构带积分部件，因此应当选用增量式算式。
1.2 集气管压力控制
保证集气管压力稳定是焦炉生产的重要指标。
目前的控制方案以PID控制规律为基础，在正常工况时，采用PID单回路分别调节2个集气管压力，2个集气管压力采用均匀控制，以保证集气管压力均衡。
当压力发生大幅变化时，PID调节回路无法兼顾减小超调和快速响应的要求，此时须采用规则表对集气管压力进行快速调节。
压力变化情况分为两种：
（1）换向时，集气管压力会产生剧烈变化，集气管调压阀在接受到换向开始信号时，应保持阀位输出，换向结束后，此阀位还应保持一定的时间，以使集气管压力恢复到平稳状态。
在实际的工艺生产过程中，每30min一次的炉底换向剧烈扰动将引起集气管压力大幅度波动，调节跟踪不上，很难平衡。为了避免调节过程中由于炉底换向导致的调节不及时，采用时间最优PID控制，也叫快速时间最优控制原理，它是研究满足约束条件下获得允许控制的方法。而且依照一定法则加以切换，使系统从一个初始状态转到另一个状态所经历的过渡时间最短，这种类型的最优切换系统称为开关控制系统。通过软件程序上设置一个阀位保持器，利用液压交换机上送来一换向信号，当系统接收到换向信号时，集气管压力在换向时自动切到手动，换向结束30s后自动回到自动状态切换为换向前回路状态。即系统保持30s换向前的阀位输出。这样一来当交换完成时，系统将很快调整好集气管压力。
（2）推焦、装煤等情况时，集气管压力也会产生大幅变化，此时采用规则表，采集集气管压力的变化率、偏差范围等参数，根据压力变化范围、偏差范围等设定集气管压力的输出信号。
1.3 鼓风机前吸力控制
由于2根集气管最终都汇集到一根总管，总管吸力的调节对各集气的压力影响都很大。正常控制时，采用串级控制，2个集气管压力平均值作为外环，总管吸力作为内环。同时根据各管开度、当前压力以及机前吸力情况，对总管蝶阀开度作出修正。
1.4 PID参数的确定
在凑试时，对参数实行先比例，后积分，再微分的整定步骤。
（1）首先只整定比例部分。即将比例系数由小变大，并观察相应的系统响应，直到得到反应快，超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差已小到允许范围内，并且响应曲线已属满意，则只需用比例调节器即可，最优比例系数可由此确定。
2 计算机控制系统实现
根据焦炉的生产规模和控制要求，分析目前计算机过程控制和DCS系统的特点及应用，采用DCS控制系统实现焦炉集气管压力过程控制，有利于焦炉工艺操作条件和化产回收工艺条件，提高控制质量，稳定焦炭质量，提高化产回收率，延长设备使用寿命。
根据工艺设计的实际要求，结合公司目前的实际情况，并参考工程经验，依据系统的可靠性、系统操作和维护的方便性、系统配置的合理性。焦炉生产过程计算机控制系统，组成如图5所示的总体结构。系统采用浙大中控技术有限公司生产的SUPCON JX-300X DCS系统。
压力变送器、电动执行机构、调节阀、热电阻等监测的信号送往DCS中，实现计算机实施监控，在上位机上，均可进行监控和数据程序的管理。经过相应的程序运算，实现对集气管压力生产过程自动控制的目的。
2.1 DCS系统构成
系统主要由下列单元组成：工程师站（ES）；操作站（OS）；通讯网络（SCnetⅡ）；过程控制站（PCS）；系统软件。
2.2 DCS系统操作及维护的方便性
操作人员通过屏幕的监控操作站，可以实现对现场工艺流程的监控、实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、历史数据存储与查看、生产过程报表生成与输出等功能。大大降低了操作人员的劳动强度、提高了生产过程的自动化控制水平。
DCS系统的热插拔技术、在线维护、在线下装及独具特色的故障诊断功能，使系统维护与操作更加方便可靠。
3 结论
（1）实现了焦炉集气管压力控制系统。在减少人为误差、减轻工人劳动强度、加强现代化管理等方面有着积极的意义。
（2）稳定了焦炉集气管压力的波动，控制在120Pa±40Pa范围内，有利于稳定和提高焦炭质量，以达到有利于环保和节能的目的，达到清洁工厂的目的。
（3）每天节约入炉煤气3600m3；按厂内价焦炉煤气0.1元／立方米，则全年可创效益约13.14万元。同时在提高焦炭质量、延长一代炉龄方面所创效益不可估量
项目概述
某焦化厂煤气鼓风机，设计是处理两座6米焦炉的煤气量，现采用工频恒速驱动方式，通过调节风机前后阀门和开关循环管的方法来调节焦炉集气管压力，浪费能源，严重影响焦炉集气管压力的稳定。
焦炉集气管压力系统是一个耦合严重、具有严重非线性、时变特性、扰坳变化剧烈的多变量系统；当一个焦气管压力产生波动时，就会引起另一个集气管压力的波动。采用经典控制理论其基本算法是PID或它的延伸，当波动较大时，就会造成整个焦气管系统拉锯，出现振荡现象，难以保证集气管压力的稳定。
针对上述存在的问题，本公司开发的BP3Y系列煤气生产输配高压变频调速系统主控单元硬件设备采用S7-300 PLC+工业控制计算机、美国ROBICON公司高压变频器；控制软件是根据现代控制理论，由我公司技术部独立开发成功的自寻优模糊控制软件系统，具有解除各控制回路之间的耦合，并根据不同波形采取不同的控制参数来响应，达到焦炉集气管压力稳定的目的。该系统不改变原有工频运行条件，不变动原有设备基础，不另购新电机，不影响生产，仅用一个月左右的时间完成改造并投入运行。
系统参数及控制要求：
鼓风机型号、额定流量、数量：D900--23、B52m3/min、2台。
鼓风机电机：800kW、6000V、2级、2台。
控制参数：集气管压力。
监控参数：
脱硫系统前煤气压力
初冷塔前吸力
初冷塔后压力
循环氨水主管出口压力
各座焦炉氨水分压
循环水进初冷塔温度（I段、II段）
循环水出初冷塔温度（I段、II段）
机前煤气温度
机后煤气温度
集气管温度
燃气发电煤气流量
焦炉煤气总管流量
控制对象：一台800kW/6kV ROBICON高压变频器——高压电动机、两座6米焦炉段集气管电动执行器变频调速装置任选手动/自动变频运行方式，具有远程/就地控制功能。
工控系统故障时，变频器手动运行；变频器故障时，工控系统仍能对机前吸力和集气管压力进行自动调节。主控单元采用SIEMENS S7-300 PLC，具有耐冲击，耐强电能力，通过信号隔离器与外界信号隔离。
计算机控制系统提供联网通讯接口。
变频器选用，必须符合国家的电气标准规范，要充分考虑焦化厂的2次条件，环境条件。
变频器要工作可靠，维护检修方便，要具有良好的调速性能，谐波分量要小。
两台鼓风机可选其中任意变频调速，并有工频运行、手动变频运行、自动变频运行三种方式，变频和工频可在鼓风机运行时，不停机安全切换，切换过程中仍能保证焦炉集气管压力稳定。
优化焦炉集气管压力控制，确保焦炉集气管压力稳定同时获得最佳的节能效果，集气管压力要稳定在130±5Pa范围内。
变频系统要具有过载、过流、过热、过压、欠压保护功能，变频设备要有防止雷击引起的电网电压波动保护功能。变频系统要有故障报警，故障诊断功能。
变频系统在特殊情况下，突发故障停运时，在一定时间内，要保证鼓风机维持变频时的转速运行，并发出重故障报警，以给工艺一段调整时间，后切换到工频。
变频控制系统要有较强抗扰能力，工业控制机的选用要考虑与焦化厂原有计算机的通讯，联网。
与变频器配合的高压开关柜设计要符合国家规定的电气标准规范，高压柜内元件要选用经久耐用，质量较好的部件。
计算机显示画面要美观大方，系统稳定，安全。要有工艺流程，设备运行状态显示，历史趋势，密级管理、操作查询、报警打印等功能。
电气设计要符合防爆标准规范。
与变频器配合的高压开关柜要有安全联锁装置，防止违章切换对工艺设备及变频设备造成损坏。
高压柜设在焦化厂中央变电所备用柜处，变频器及操作台设在鼓风机室。
控制系统方案描述：
方案描述
工艺过程控制方案
由于该焦化厂新炉为双焦炉，故可以将机前蝶阀尽量开大，通过调节煤气鼓风机的转速来稳定焦炉集气管压力。鼓风机工频运行时，维持一个较大的机前吸力，一般机前调节蝶阀开度只有50%，靠调节机前蝶阀来调节焦炉煤气生产中因人工操作（加煤、开、关氨水）引起的压力波动峰值。鼓风机变频运行时，机前蝶阀是全开的，机前吸力很小，鼓风机转速较低，节能效果很好。
但采用高压变频调速器驱动的煤气鼓风机又有其特殊性，即转速升、降均需一定的时间才能达到设定转速。而焦炉生产中人工操作（加煤、开、关氨水）时压力波动幅值很大，要求变频运行鼓风机必须在短时间内通过调节转速使机前吸力满足集气管压力变化的要求。在非人工操作时，变频鼓风机调节频繁又影响系统的稳定性和控制精度。由此可见，采用经典控制理论的PID调节无法满足焦炉集气管的压力系统稳定的技术要求。
我们在其它焦化厂煤气鼓风机高压变频改造高度过程事实证明确实如此。根据焦炉生产过程中人工操作的突发性强、焦炉集气管压力瞬间波动幅值大的特别，根据现代控制理论，采用模糊控制软件系统，采用逻辑判断、去扰动，根据不同波形采用不同的控制参数进行瞬息万变判断、自组织、多参数响应的方法，根据集气管压力变化波形不断自动调整、较正控制参数，达到敏感性和稳定性的统一。优化焦炉生产工艺参数，确保集气管压力稳定的同时获得最佳节能效果。
方案特点
本技术方案可完全满足“风机参数及控制要求”及“变频改造要求”内容。
在分析控制对象的基础上提出了一种自判断、自组织、多参数的自寻优控制方法：根据集气管压力变化波形、工控机不断自动调整、校正控制参数，达到敏感性和稳定性的统一。优化焦炉生产工艺参数，确保焦气管压力稳定的同时获得最佳节能效果。
设计专用二维模糊控制器对焦炉集气管的压力系统进行自动控制，以达到技术要求。
当变频器需要快速反应时，采用双频制动技术，使系统可以既获得良好的动态性能，又不致于在大惯性负载应用场合出现减速过电压故障停机。
数据采集配置灵活
简单易用的组态手段和工具
具有丰富、实用、友好的实时监控界面模块安装方便、维护简单
卡件可配电输出
信号点点隔离
系统配置灵活，可在线修改组态
集气管压力二维模糊控制软件
系统功能
监视系统的模拟量和数字量
显示工艺流程画面
建立趋势画面并获得趋势信息
显示并确认报警
显示操作指示
自动和手动控制方式的选择及调整过程设定值和偏置
焦炉集气管压力模糊控制
管理各类报表及打印
可在线、离线进行参数设定、检查与修改，并完成控制功能
操作监视
现场测控
打印输出
超限报警全部超出正常值的检测点具有报警功能，可以实现音响报警
集气管压力自动调节系统使用说明(DOC)
集气管压力自控系统使用说明 操作要点 (斜体字部分为可选项，可能与实际不符) 1.工控机USB口上的U盘状运行锁一定不要在运行时取下，否则将损坏工控机！ 2.若某一集气管压力变送器有故障（或未投产的焦炉），须将该集气管蝶阀的 控制方式转为“手动”，并将该集气管压力的设定值设成“0”，这样可以保证工控机对其它集气管的正常自动控制。 3.当故障恢复后转回为“自动”时，一定不要忘记将该集气管压力的设定值恢 复成正常值。 4.若集气管压力发生振荡而较长时间不能稳定下来时，可将振幅较大的集气管 压力控制方式转为“手动”——用鼠标小范围的修改阀位输出值，待系统稳定后再将其转回“自动”。 5.一旦鼓风机转速超出“高高限——低低限”的范围，工控机将发出语音报警， 弹出“鼓风机控制”界面，并同时将该鼓风机的控制方式转为“手动”。 6.在“鼓风机控制”界面内，根据鼓风机的实际情况，正确设置鼓风机状态— —界面上显示的鼓风机状态(运行或停止)要与该鼓风机的实际状态相符。 7.鼓风机转速超过上限、鼓风机前吸力低于低限、机后压力高于上限时，鼓风 机都将不再自动增速。 8.当“大循环”手动时，要通过“大循环”的辅助调节，使偶合器转速保持在 上下限的范围内——当偶合器转速接近下限时适当开大“大循环”、当偶合器转速远离下限时适当关小“大循环”。 9.当采用“循环优先”且转速手动时，要通过鼓风机转速的辅助调节使“大循 环”阀位在合适（上下限）的范围内。 10.当遇有停电时，要在UPS停止供电前将控制方式转到 DCS 或“手动”控制， 然后按停机操作步骤停工控机——工控机绝不许非法关机。 一.功能简述 该装置是以工控机作为控制单元，以集气管蝶阀执行器、鼓风机偶合器（大循环蝶阀执行器）为执行机构的工业自动控制装置。 我们知道，焦炉煤气的发生量是波动的，为了保证集气管压力的稳定，必须
焦炉集气管制作安装工法详解
现代蓄热式焦炉集气管制作安装工法 xxx 二00七年十二月三十日
现代蓄热式焦炉集气管制作安装工法 xxx 现代蓄热式焦炉是生产焦炭和焦炉煤气的工业窑炉，是国内近年来推广的一种大型焦炉。我公司近年来先后承揽了多项该类型焦炉的安装工程。此类型焦炉集气管位于焦炉机侧炉柱顶部的集气管座架上，其面向焦炉中心一侧有沿集气管全长均匀分布的若干个法兰联接短管（根据各型焦炉的年生产能力，集气管法兰联接短管数量不等，如4350D型生产能力为35万t/a机械捣固式焦炉，法兰联接短管为50个），法兰联接短管中心间距一般为1200mm，与焦炉顶部的桥管阀体相联接。如下图所示：由于焦炉集气管长度大，与其相连的法兰联接短管数量多、间距小并 位于集气管同侧。集气管制作时，开孔、焊接工序或操作方法不当，集气管将会产生严重的弯曲变形，集气管严重的弯曲变形不但造成集气管安装时允许偏差超出规范要求甚至无法安装，而且会造成与集气管法兰联接短管相连接的桥管阀体、上升管安装时法兰密封不严或无法连接，还可能造成上升管中心位置及垂直度超出规范要求，进而造成上升管与炉体密封不严，生产后造成大气污染，达不到环保要求。由于短管制作安装工程量大，精度要求高，一般情况下在安装现场开孔费时费力，很难保证工期要求。如何在保证制作精度、缩短安装工期的前提下完成集气管的安装工程，我们在总结集气管制作安装工程施工经验的基础上，经过不断探索完善，形成了一套科学实用的焦炉集气管制作安装工法。 1 特点
1.1采用此工法施工能缩短施工工期，缩短焦炉冷态安装时间。 1.2提高钢材的利用率，降低材料费和机械费的支出。 1.3制作工作在加工场地进行，能保证产品精度，确保施工质量。 1.4减少高空作业，保证安全施工，提高工作效率。 2 适用范围 本工法适用于现代蓄热式焦炉集气管的制作安装。 3 工艺原理 3.1改变以往集气管各管段的联接管孔在安装现场开孔的作法，采用在加工场地开孔预组对，再分段安装的方法，来减少安装时工程量，从而缩短焦炉冷态安装时间。 3.2卷管时科学排板，合理选择钢板规格，提高钢材的利用率，降低材料费和机械费用支出。 3.3 采用“先焊接后开孔”、及“对称分段退焊法”减少主管弯曲变形量和法兰弯曲变形量，保证制作精度。 4 施工工艺流程及操作要点 4.1工艺流程 劳动力、材料、机具、场地准备→主管卷制→联接短管组装、焊接、开孔→分段吊装、组对、焊接→焊缝检验 4.2操作要点 根据集气管制造技术条件要求：集气管各管段的联接管孔均需在安装现场开孔，以保证联接短管法兰的极限偏差要求。但在安装现场开孔不但高空作业工程量大，安全隐患多，而且工期长，焦炉冷态安装时间长。通过采取一定的技术措施可以在加工场地将集气管划分为若干个安装段，对集气管主管预组对，并开孔焊接联接短管，最后将各安装管段运至安装现场进行安装。此方法可以保证制作精度，保证产品质量，缩短工期。 4.2.1主管卷制
焦炉集气管焊接安全技术示范文本
焦炉集气管焊接安全技术 示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
焦炉集气管焊接安全技术示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 集气管道是收集焦炉荒煤气的主要设备之一，从各个 碳化室产生的荒煤气都汇集到集气管里，然后，通过与集 气管连接的吸气管把荒煤气送到净化车间。 集气管道里，上部是荒煤气，荒煤气是以一氧化碳为 主的混合气体，它易燃易爆，而且容易让人中毒。通过氨 水冷却后，在集气管内大约是750℃，下部是循环氨水， 循环氨水大约是85℃，很容易造成人员的烫伤，氨水里面 有氨气析出，氨气也是易燃易爆的气体，而且对人的刺激 性特别强，还会造成窒息性伤害。 由于安装的施工质量、材质等原因，很多焦炉的集气 管道都会发生断裂、漏气等现象，焦炉不能停产检修，就 需要在线对集气管道进行维护检修，甚至是动火作业。维
护作业的安全难度系数非常的大，如果安全防护不到位，就有可能造成集气管道爆炸、焦炉爆炸，甚至直接危及净化系统的安全。造成对作业人员的人身安全威胁，甚至发生群死群伤的安全事故。 由于集气管道底部断裂，华北分公司开滦项目部组织了两次焊接。在作业前，项目部就多次考虑，用科学的方法和态度进行了反复的推敲，在理论上确定安全方案后，再在现场实际勘察，确保作业安全方案确实可行。经过严谨、反复的讨论，最后安全地完成了两次特殊危险级动火作业。以下是焊接作业的安全方法，如还有安全隐患，请告之，将不胜感激。 焦炉集气管道焊接安全方法： 1、办理特殊危险级别动火作业证，请工厂的急救、消防到位，现场协助，预防为主。 2、焊接方法：使用抱箍焊接，用槽钢根据集气管尺寸
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统
焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统在炼焦过程中，集气管中的压力不断改变，特别是在焦炉装煤时，会造成集气管压力大幅波动。集气管压力过低时，空气会进入炉体，导致焦炭燃烧，降低煤气质量，如果大量空气吸人到炭化室及荒煤气中，甚至会引起生产事故。当压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面可能烧毁炉门铁件，污染环境，另一方面降低了荒煤气的回收率。压力波动过大，还会对焦炉除尘系统造成不利影响。 由于影响因素多而且难以克服，各调节回路间又存在较复杂的耦合作用，使集气管压力调节成为焦炉控制中的一个技术难题…。针对这种典型的具有工况复杂、强干扰、多变量、耦合、 时变、非线性等特点的装置 ] ，中冶焦耐工程技术有限公司设计了焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统，目前已在山西洪洞、辽宁本溪、江苏张家港等国内多家大型焦化厂成功应用，并取得满意的控制效果。 1 控制目标 根据炼焦生产的原理，要求集气管压力维持在适当范围内，才能保证结焦末期炭化室底部不出现负压，焦炉又不出现冒烟现象。焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统能实现多座焦炉的解耦控制，快速消除干扰，同时使多座焦炉集气管压力稳定，减小环境污染，并通过自动调整鼓风机前的吸力，实现鼓风机前整个煤气系统的自动控制。 1． 1 对象特性分析某典型焦化厂焦炉集气管压力系统如图 1 所示，焦炉荒煤气从各炭化室通过上升管时被低压循环氨水冷却，然后进入集气管，从集气管到初冷器分为两个吸气系统，即1，2 号焦炉为 一个系统， 3，4 号焦炉为一个系统，经过初冷器和电捕焦油器后，由鼓风机送往化产工序。多座焦炉共用鼓风、冷凝系统及集气管并联成一根总管进入初冷器，构成集气管之间的压力耦合，对其中任何一个对象的调节都会影响到另一个对象，由于气体具有可压缩性，一旦煤 气发生量、用户负荷或鼓风机转速等波动较大，就会造成系统的不稳定。 1． 2 主要影响因素集气管压力受到焦炉煤气发生量、调节阀的开度、鼓风机吸力、机前和机后阻力等多方面因素的影响，还会遇到多组焦炉煤气管道的不对称性，以及管网压力的波动等问题 J 。这些因素的影响是动态和不确定的，无法求得对象准确的数学模型。焦炉正常生产过程中，集气管压力的主要影响因素如下： (1) 焦炉操作的影响 焦炉炭化室处在不同的结焦时刻，荒煤气的发生量不相同。在我国多数焦化厂的装炉煤水分偏高，水汽化后的体积要增大 1 000多倍，在装炉的2. 5?3 min内，只要有1 /10的水汽 化，就可以产生上百 m 的蒸汽，使荒煤气发生量较结焦末期瞬时增加，造成本座焦炉集气管压力急剧升高，这将加剧装煤过程烟尘外泄 J ，并可能使集气管压力调节阀快速进入不灵敏区，从而失去调节作用。 (2) 常规调节系统的局限性 由于常规调节系统的参数整定是在一定工艺状况下进行的，而焦炉集气管压力却是时变和非 线性的，所以调节系统本身参数整定具有局限性。焦炉集气管在初冷器前管道互通，对任何一座焦炉集气管压力的调节过程必然影响到其它焦炉集气管压力的稳定，从而形成典型的集 气管并联耦合振荡现象，这种振荡在装煤和喷洒高压氨水的过程中尤为严重。 2 系统结构 焦炉集气管压力与鼓风机综合控制系统硬件设备利用已有集散控制系统(DCS)的系统资源， 不再增加额外的硬件投资；应用软件采用模块化结构，利用DCS内部控制模块及内部语言编写，部分采用C语言编写的模块，通过OPG!信技术和DCS间无缝连接，与国内外DCS兼容性好。图 2 所示为应用软件模块结构。
焦炉集气管
1 引言 在焦炉炼焦过程中，会有大量的荒煤气产生，荒煤气由集气管收集,通过输气管网由鼓风机送往后续工段处理。由于产气量随结焦时间而变化，集气管中的压力不断改变，特别是在炭化室进行推焦、装煤时会造成集气管压力大幅波动。当炉体内操作形成负压时，空气就会从炉门、炉盖等处进入炉体，导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降。进入的空气还会同炉体建筑材料发生化学反应，导致炉体剥蚀，缩短炉体使用寿命；空气还会促使荒煤气燃烧，使煤气系统温度增高，从而加重了冷却系统的负担,产生不必要的能源消耗。当炉体内的压力过高时，荒煤气将会从炉门、炉盖等处冒出，一方面造成跑烟冒火，污染环境；另一方面降低了荒煤气的回收率，造成能源的浪费[1]。综上所述，集气管压力的稳定不但影响焦炭的质量，也关系到焦炉的寿命。所以我们必须对集气管压力进行控制，使其维持在设定的压力范围内，考虑到焦炉集气管压力控制对象的数学模型难以建立，本文以湘钢焦化厂工艺过程控制技术改造项目为研究对象，利用经典控制与智能控制相结合进行集气管压力的控制。 2 工艺分析 2.1 工艺流程 目前湘钢焦化厂现有四座焦炉、三台初冷器（2开1备）以及四台鼓风机（2开2备）。由于中间的闸阀都关死了，整个系统可以看成两套独立的系统Ⅰ和系统Ⅱ。系统Ⅰ包括1#初冷器、1#和2#鼓风机（1开1备），连接1#和2#焦炉；系统Ⅱ包括3#初冷器、3#和4#鼓风机（1开1备），连接3#和4#焦炉，系统Ⅰ和系统Ⅱ鼓风机输出端合并，2#初冷器备用。焦炉煤气从各炭化室通过上升管，并在上升管被循环氨气冷却到 80~90°C，然后进入集气管。在气液分离器与焦油、氨水分离，进入初冷器，在初冷器冷却到35~40°C，然后通过鼓风机送往下道工序。如图１所示。 2.2 影响集气管压力的因素 通过分析，影响焦炉集气管压力的因素[2]：①炭化室内间歇地装煤和推焦对集气管压力产生较大的冲击； ②各焦炉之间的相互耦合，在器前吸力稳定的情况下，任一焦炉压力的波动，都会影响另一焦炉压力；③器前吸力变化的影响，在鼓风机抽力不变的情况下，机后设备的阻力发生变化或煤气用户的用量发生变化时，都会引起机后压力的变化，进而引起器前吸力的变化，在煤气发生量稳定的情况下，该吸力势必引起集气管压力的波动；④结焦时间的变更和加热制度的变化使得产气量存在明显波动；煤的成分、装煤量的变化以及实际推焦时间的变化也会影响到集气管的压力变化；⑤循环氨水流量和温度的变化，荒煤气冷却
集气管压力调节系统技术要求
集气管压力调节系统技 术要求 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
集气管压力调节系统 技术要求 1、要求制定切实可行的技术方案，有20家以上的集气管压力成功案例。 2、为保证鼓风机等核心设备运行安全，控制系统设备必须采用德国西门子S7-300 PLC以上系统，上位计算机必须实现双机热备冗余（实现软件智能自动切换，切换过程不需要人工进行任何干预，不得采用继电器切换）。要求提供符合本条要求的5家以上业绩用户名称，提供地址、电话、联系人供考察。不接受低于本要求的控制设备配置方案。 3、提供相关资质和技术证书（原件及复印件）。 4、集气管压力稳定控制要求：实现焦炉集气管压力全自动智能分析和稳定控制，实现鼓风机全自动变频调速，不需要人工经常整定调节参数。正常生产工艺条件下，焦炉集气管压力稳定控制在设定值±20Pa；在加煤、换向等导致压力升高时，要求控制系统使压力在20秒迅速接近正常，在焦炉炉门正常清扫良好密封情况下，杜绝因焦炉集气管压力不稳导致的炉门跑烟冒火和长时间负压运行的恶劣工况。鼓风机转速控制必须平稳，不得频繁大幅波动。 5、解决焦炉之间压力相互耦合的问题。 6、解决煤气输送距离不一对焦炉压力调节存在的影响。
7、解决推焦、装煤、换向和喷洒高压氨水扰动作用。 8、各座焦炉压力控制范围控制在设定值＋/－20Pa。 9、在系统出现波动时，必须要在2个波峰内进行调整，且时间不能超过30S。 10、焦炉的压力控制要求有三种方式：自动、中央手动、手操器操作。 11、上位机、下位机通讯时间为ms级。 12、压力要求有分级显示。 13、系统要求有报警，历史记录查询，报表查询等功能
影响集气管压力稳定的因素
关于集气管压力控制方面存在的问题集气管压力要求保持在100--140pa之间，相当于人正常呼吸时呼出的气体压力，压力相当低，系统中任何一个微小的因素都会引起集气管压力波动。根据仪表人员的长期调试观察，目前存在的影响集气管压力稳定的因素主要有以下几点： 一、鼓风机转速。 1、相对于目前煤气量风机转速偏高。由于鼓风机的喘振点的限制，风机转速已经无法下调。 2、2#鼓风机转速不稳定，在给定速度信号不变的情况下，风机转速自动波动，波动范围为30到50转之间，频率为每2分钟一次。风机转速提高30转，集气管压力就会下降60--80pa。风机转速不稳定，不仅严重影响集气管压力，而且各个自动调节阀门也会随之频繁动作使用寿命会大大缩短。 处理意见：变频器质量问题，2#风机开始投入使用就存在此问题，要求厂家处理。 二、系统稳定时保持同一个压力，南北集气管执行器开度相差在40%左右，南边开度小北边开度大，这就造成在北边装煤时北集气管压力偏高降不下来而南边压力偏低升不上去。 原因：1、北边集气管压力确实比南边高。（可能性不大） 2、南北集气管手动翻版开度不一致，或者旁通阀以及放散阀有关闭不严的情况。 3、集气管长期存积杂物有堵塞现象，导致管道气体流通截面积减小
气体流通不畅。 4、煤气主管与南北集气管分支点与南北集气管距离不一样而且管径也不相同。分支点距离南集气管15米，管径大；分支点距离北集气管距离为30米，管径细。主管吸力一定，自动翻版开度一定，北集气管压力相对比南边高。 处理意见：仔细检查个手动阀门状态，再通过调整南北集气管进口手动翻版以达到南北吸力相同。 三、高压氨水。开启或者关闭高压氨水，集气管压力会产生很大变化。正常情况高压氨水只在装煤时使用，装煤时打开高压氨水阀门，控制系统检测到氨水流量超过设定值后水泵就会加速运转以达到要求压力，装煤完毕后必须关闭阀门使流量降到设定值以下，否则下次装煤开阀门时压力不会自动提升。 目前大部分时间高压氨水阀门在装煤完毕后关不到位，有时候高压氨水连续喷洒8个小时。出现类似情况，对系统有一下几点坏处： 1、阀门关死之前，装煤使压力不会自动提升，会导致冒烟。 2、影响炉体寿命，影响焦炭质量。 3、导致集气管压力不稳定，波动大。 处理意见：焦炉岗位工加强责任心认真操作；风机房认真监控高压氨水流量，发现本次装煤完毕高压氨水流量未降到正常范围，及时通知调度。实施考核制度。 电仪车间 2013年6月16日
焦炉集气管焊接安全技术
焦炉集气管焊接安全技术 集气管道是收集焦炉荒煤气的主要设备之一，从各个碳化室产生的荒煤气都汇集到集气管里，然后，通过与集气管连接的吸气管把荒煤气送到净化车间。 集气管道里，上部是荒煤气，荒煤气是以一氧化碳为主的混合气体，它易燃易爆，而且轻易让人中毒。通过氨水冷却后，在集气管内大约是750℃，下部是循环氨水，循环氨水大约是85℃，很轻易造成职员的烫伤，氨水里面有氨气析出，氨气也是易燃易爆的气体，而且对人的刺激性特别强，还会造成窒息性伤害。 由于安装的施工质量、材质等原因，很多焦炉的集气管道都会发生断裂、漏气等现象，焦炉不能停产检验，就需要在线对集气管道进行维护检验，甚至是动火作业。维护作业的安全难度系数非常的大，假如安全防护不到位，就有可能造成集气管道爆炸、焦炉爆炸，甚至直接危及净化系统的安全。造成对作业职员的人身安全威胁，甚至发生群死群伤的安全事故。 由于集气管道底部断裂，华北分公司开滦项目部组织了两次焊接。在作业前，项目部就多次考虑，用科学的方法和态度进行了反复的推敲，在理论上确定安全方案后，再在现场实际勘察，确保作业安全方案确实可行。经过严谨、反复的讨论，最后安全地完成了两次特殊危险级动火作业。以下是焊接作业的安全方法，如还有安全隐患，请告之，将不胜感激。
焦炉集气管道焊接安全方法： 1、办理特殊危险级别动火作业证，请工厂的急救、消防到位，现场协助，预防为主。 2、焊接方法：使用抱箍焊接，用槽钢根据集气管尺寸预制U型抱箍，抱箍围绕漏点一周。槽钢抱箍必须预制三个带阀门的管，这三个管的作用是放泄漏的氨水、泄压及充蒸汽的安全保护。三个泄压管的位置为：抱箍两端各一个，中间一个，两真个一个接蒸汽管，一个泄蒸汽压力，中间的排放泄漏的氨水及泄蒸汽压力。 3、在动火全过程中，专人看护集气管道上的氧含量监测仪，集气管中的氧含量必须低于1%，保证管内混合气体在爆炸极限之外，假如氧含量超过1%，严禁动火，必须查明氧气超标的原因，找到漏点，阻止空气进进。 4、确定施工方案前，由设备点检用测厚仪检测管道壁的厚度，确保焊接时不会焊穿管壁。假如管壁已经腐蚀变薄，焊接时可能穿透，那么不能直接作业，只能使用其他方法。（一般情况下，集气管不会严重腐蚀） 5、作业职员要求。一定是有丰富经验的焊工，在焊接作业时，尽量的在管壁这边浅一点，确保不焊穿，否则，就会发生正压着火的事故。另外，临时的检验平台一定要宽大，有撤离通道，便于万一有事情时的及时撤离。 6、保持正压，正压是非常关键的一步，由于净化吸气机不停的抽气，
集气管压力的影响因素
集气管压力的影响因素及改进措施 高明利（中冶焦耐工程技术有限公司，鞍山114002) 钱如刚李法柱（沙钢焦化厂，张家港215625) 焦炉集气管是焦炉荒煤气导出的重要设备之一，其压力控制得好坏是焦炉稳定生产的重要因素，解决集气管压力波动大的问题已经成为焦化行业的共同难题。沙钢焦化厂1～4号焦炉的集气管压力相对比较稳定，90％以上的时间可稳定在设定值的±20Pa，而5～6号焦炉则存在集气管压力波动较大的问题，在焦炉自身DCS自动调节的情况下无法保持稳定，波动范围在－70～300Pa之间，甚至会出现长时间负压或冲开上升管导致放散的情况，对安全生产和环保节能均带来了一定的影响。 1 影响集气管压力的因素分析 影响焦炉集气管压力稳定的因素主要有吸煤气管道的调节灵敏度、装煤操作的均匀性、稳定性、高压氨水使用的规范性、鼓风机前吸力调节、机后压力的稳定性及加热系统的换向均匀性等。 沙钢焦炉的操作水平较好，K 系数均保持在0.9以上，只有3号和4号焦炉 3 使用的是焦炉煤气加热，其他焦炉均使用高炉煤气加热。
由图1、图2比较可看出，一回收与二回收相比，工艺布置有所不同，一回收与焦炉距离相对较远，且在出煤气净化系统后与配套的煤气柜相连，洗苯塔后煤气压力波动小于500Pa , 1～4号焦炉粗苯后煤气压力通常为7.5～7.8kPa。而因地理位置的原因，二回收与焦炉距离比较近，加上与此配套的煤气柜离焦化厂达数公里远，而与煤气柜相连的煤气管道上还有直接用户，洗苯塔后的煤气压力波动经常超过1kPa 。 5号和6号炉粗苯后煤气压力通常为8.5～9.2kPa，影响煤气鼓风机前后压力的稳定。 初冷器前的吸力受到鼓风机前后回收系统的影响，如回收车间各工段的煤气系统阻力变化以及回炉煤气受到焦炉交换的影响等，最终会影响到集气管压力的稳定。二回收的初冷器前吸力波动较大，主要靠人工通过大循环进行调节，波动范围在600～1600Pa之间。
焦炉集气管压力控制方法的研究
焦炉集气管压力控制方法的研究 焦炉集气管压力控制方法的研究 【摘要】焦化厂集气管压力是重要的工艺参数，在焦化生产过程中，它因受多种因素（出焦、装煤、喷洒高压氨水、换向、煤气发生量（生产周期的安排）、工艺设备及管道阻力等）的影响而常常发生波动，因而影响焦炭的质量和焦炉的寿命，本文结合神华蒙西焦化厂焦炉的实际情况，采用了PID控制，进行集气管压力的改造。从近年来的运行情况看，经过改进的系统运行良好，稳定性很高，达到自动控制的要求，减少煤气外溢，保护环境减少污染物排放，延长炉体寿命。 【关键词】焦化；集气管压力；PID控制；模糊控制系统 在焦炉炼焦过程中，会有大量荒煤气产生，荒煤气由集气管收集，倘若焦炉炉体内操作形成负压时，空气就会进入炉体，导致焦炭燃烧、灰分增加、焦炭质量下降、湿煤气中氧含量增加影响甲醇的正常生产，加重冷却系统的负担并缩短炉体使用寿命；压力过高时，荒煤气将会冒出，降低了荒煤气的回收率并污染环境。因而对焦炉集气管压力进行控制使其稳定在生产工艺所需范围内是保证安全生产、提高产品质量、减少环境污染、延长炉龄的重要技术措施。焦炉集气管压力系统是一个耦合严重、具有严重非线性、扰动频繁剧烈的多变量时变系统。由于集气管压力控制对象没有精确的数学模型，因而采用常规方法很难实现有效调节，严重影响了生产的正常进行。又因为通常两座焦炉的后续工艺设备（初冷器、风机等）是共用的，所以，当一个集气管内的压力波动时，就会使另一个集气管的压力随之波动。若波动量较大时，就会使整个集气管压力控制系统造成拉锯式的振荡现象，很难用常规方法加以控制。 一、工艺分析 我厂是两座58型焦炉每座焦炉有两个集气管，共用一套鼓冷系统。两座焦炉各炭化室发生的煤气首先进入各自的煤气管，在集气管控制蝶阀后汇合进入煤气总管，再经气液分离器、初冷器、电捕和鼓
焦炉集气管焊接安全技术
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 焦炉集气管焊接安全技术 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-2291-77 焦炉集气管焊接安全技术 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 集气管道是收集焦炉荒煤气的主要设备之一，从各个碳化室产生的荒煤气都汇集到集气管里，然后，通过与集气管连接的吸气管把荒煤气送到净化车间。 集气管道里，上部是荒煤气，荒煤气是以一氧化碳为主的混合气体，它易燃易爆，而且容易让人中毒。通过氨水冷却后，在集气管内大约是750℃，下部是循环氨水，循环氨水大约是85℃，很容易造成人员的烫伤，氨水里面有氨气析出，氨气也是易燃易爆的气体，而且对人的刺激性特别强，还会造成窒息性伤害。 由于安装的施工质量、材质等原因，很多焦炉的集气管道都会发生断裂、漏气等现象，焦炉不能停产检修，就需要在线对集气管道进行维护检修，甚至是动火作业。维护作业的安全难度系数非常的大，如果安全防护不到位，就有可能造成集气管道爆炸、焦炉
浅谈焦炉集气管压力控制
浅谈焦炉集气管压力控制 5.5米捣固侧装煤高压氨水消烟除尘 一、集气管压力控制的重要性。 我公司集气管压力定为120Pa，要求控制波动范围为±20Pa。 集气管压力过高，会引起炭化室内压力过大，造成炉门冒烟冒火，污染环境，影响化产回收。 集气管压力过低，会导致炭化室产生负压，一方面会造成炭化室与燃烧室之间的串漏，影响焦炉寿命。另一方面，使焦炭灰分增高，化产品回收率和煤气热值降低，还会使荒煤气燃烧而温度升高，增加后续煤气冷却系统压力。 影响集气管压力的主要因素有：装煤操作、换向、开启高压氨水清理作业等。 二、压力控制系统设备概述。 1、控制系统。 炼焦中控、风机中控、化产中控、备煤中控、循环水、筛焦等，均使用和利时DCS和PLC系统。集气管压力调节、高压氨水控制设在风机中控。 2、集气管压力调节设备。 沈鼓鼓风机两台，配套1120kw 10kv电机两台，东方日历高压变频器两台。 无锡工装大循环气动调节阀一台。 每个集气管均安装两台EJA120微差压变送器，一台备用，信号同时送入DCS。一方面方便实时判断压力信号是否准确，另一方面可通过常用、备用自动切换提高信号采集可靠性以及实现无干扰维护校验变送器。 集气管使用进口罗托克电动执行器。 高压氨水泵两台，配套上海和平变频器，正常装煤高压氨水压力最高可升至 3.7MPa。 三、控制方式。 1、鼓风机保护与电机定子三相线圈温度、电机轴承温度、风机轴瓦温度、轴位移、油站供油压力等连锁。转速可与煤气量、风机前吸力、集气管压力连锁，实现自动调速。 同时采集高压氨水流量信号实现装煤补偿提速、采集换向信号实现换向补偿提速，也可根据实际煤气量选择不投入补偿或改变补偿幅度。 由于风机转速的改变对集气管压力的影响非常明显，DCS调节灵敏度要降低。 根据我们实际工况，生产中风机转速一般采用手动控制，并投入装煤补偿、换向补偿以及机前吸力超限补偿。
焦炉集气管压力控制系统改进
焦炉集气管压力控制系统改进 一、引言 焦炉集气管通过桥管和上升管与碳化室相连通，其压力大小直接反映了碳化室压力的变化，是炼焦生产过程中一个非常重要的指标，其稳定性不仅仅关系到焦炉的寿命，更直接影响着煤化工产品的质量和产量。因此，对焦炉集气管压力的稳定调节一直以来都是焦化厂普遍关心的问题。 在炼焦生产过程中，需保证各焦炉煤气压力在80～120Pa之间的稳定是焦炉正常生产的重要保证。若压力过高会导致炉子跑烟冒火、污染环境并且严重影响操作安全，造成能源的浪费；若压力过低，会使大量空气从炉门等不严密处进入炭化室，与焦炭及煤气燃烧造成损失，降低煤气和焦碳质量，同时也影响炉子寿命。 二、集气管压力控制影响因素分析 1、集气管压力调节回路之间的强耦合效应。焦炉集气管到初冷器前管道互通，任何一座焦炉集气管的压力波动都将影响其它各座焦炉集气管压力。在常规调节方式下，各个集气管压力独立调节，没有沟通和协调，任何一座焦炉集气管压力的调节过程必然影响到其它焦炉集气管压力的稳定，进而触发其调节机构的动作。不同焦炉集气管压力的调节过程相互影响，从而形成典型的集气管并联耦合振荡现象。这种振荡在推焦、装煤和喷洒高压氨水的过程中更加严重。 2、初冷器前吸力不稳定。鼓风机后的煤气压力波动剧烈导致鼓风机前吸力的持续变化，并通过初冷器前吸力的波动直接影响焦炉集气管压力及调节过程，如果初冷器前吸力不稳定，将直接诱发集气管压力波动并触发振荡。目前，初冷器前吸力仅仅通过鼓风机进口翻板的开度进行粗略控制，吸力实际仍然处于连续的大幅度的波动状态，这无疑严重破坏了集气管压力的稳定。初冷器前吸力的扰动因素很多，例如焦炉加热换向、使用或停用高压氨水、鼓风机后压力的变化、焦炉产气量变化、初冷器阻力变化以及煤气用户用量的变化等等。 3、以前集气管压力控制采用DCS系统单回路控制处于孤立状态，缺乏相互顾及和协调。后来对集气管压力的控制采用程序控制，针对不同的状况采用不同的控制方式，但收效甚微。鼓风机后压力调节、鼓风机前吸力的变化、初冷器前吸力监控都是集气管压力控制的重要的因素，但这三个参数本身就变化大并且又相互影响，所以集气管压力的稳定控制就无法保证。 4、鼓风机前的吸力完全依靠机前翻板的开度进行调节。为了保障鼓风机的稳定运转，防止气流变化太快导致风机出现异常，因此鼓风机前的翻板不可能快速调整，当鼓风机后的压力出现大幅度变化时，鼓风机前的吸力依靠机前翻板的调整来平稳机前吸力就显得比较困难，从而导致初冷器前的吸力剧烈波动，因此无法快速克服瞬间的集气管系统气量波动。气量的波动将恶化各个焦炉集气管的
确定正确的集气管压力
确定正确的集气管压力 尚文彬 [编者按]本文作者针对焦炉集为生产过程中的集气管压力气管压力制度提出了不同的看法，并通过分析和确定了新的原则。本着百家争鸣的方针，现刊发此文。 在焦炉的工艺管观中，焦炉各部位压力值的确定，直接关系到焦炉的温度控制、炉体寿命、产品质量、环境污染等问题，其重要性普遍为焦炉专家及炼焦生产的管理者所重视。焦炉的压力控制分为燃烧系统压力控制和炭化室压力控制两部分。燃烧系统压力的确定经过了科学的理论分析及理论计算，形成了一项比较完善的压力制度。炭化室压力的大小由集气管压力控制，集气管压力是根据“炭化室底部压力在结焦末期不小于0.5毫米水柱”这一原则，测量结焦末期炭化室底部压力来确定的。与燃烧系统压力制度的形成比较，确定集气管压力的原则实际上没有建立在科学理论分析和理论计算之上，而是片面地分析了炼焦生产中的一些问题，规定了这一原则。 如何确定集气管压力呢？旧原则及理论是这样闸述的：“为保证炭化室在整个结焦时间内各部位的压力稍大于加热系统的压力，并防止吸入外界的空气，以炭化室底部压力在结焦末期不小于0.5毫米水柱为原则，确定集气管压力。这样可以保持炭化室产生的荒煤气，不与燃烧系统相互串漏，因为新砌焦炉的炭化室墙砌体不可能非常严密，但规定了上述集气管压力，最初荒煤气会通过砖缝串入燃烧系统，砖缝逐渐被荒煤气热解生成的游离石墨填塞而密封。若集气管压力不能保持炭化室底部结焦末期为正压，或压力低于燃烧系统，则炭化室砌体砖缝中的石墨将被烧掉，引起串漏。严重时砌体还会出现熔洞和渣蚀现象”。这一理论有三个要点，下面逐一分析其错误所在。 (一)“为保证炭化室在整个结焦时间内各部位的压力稍大于加热系统的压力，并防止吸入外界的空气，以炭化室底部压力在结焦末期不小于0.5毫米水柱为原则，确定集气管压力。”当确定了投化室底部在结焦末期不小于0.5毫米水柱时，因燃烧系统为负压，所以在客观上已经不存在炭化室压力梢大于加热系统压力，而应该说它们之间存在相当大的压差。由于确定的集气管压力较高，使大量的荒煤气从炉门、框后、加煤口、上升管等部位漏出进入大气，这样既浪费了能源，又污染了大气，恶化了操作环境，同时这也是导致焦炉着火烧坏炉门、炉框及护炉铁件的原因所在。护炉铁件的损坏与失效，加速了炉体的老化。 (二)“这样可以保持炭化室产生的荒煤气，不与燃烧系统相互串漏，因为新砌焦炉的炭化室墙砌体不可能非常严密，但规定了上述集气管压力，最初荒煤气会通过砖缝漏入燃烧系统，逐渐由于砖缝被荒煤气热解生成的游离石墨填塞而密