焦炉交换机的自动化改造和应用

1、焦炉交换机的自动化改造和应用王建明 （唐山东方炼焦制气有限公司）（摘要）焦炉交换机是焦炉加热设备的一部分，它的作用是改变焦炉加热系统中煤气、空气和废气的气体流向。一般为30分钟交换一次，按照焦炉的操作规程要求时间误差不超过±30秒；如果不按时交换，换向周期过长则会使格子砖吸热和放热效果降低，烟道温度升高，使热效率变差；换向时间过短则会增加交换次数，可引起炉温波动，并损失一部分煤气，影响焦炉系统加热。因此焦炉需要按时定时交换，交换机需要自动定时控制，才不会出现事故。（关键词）焦炉交换机 定时换向 PLC1. 引言我公司现有4.3m焦炉一组，采用两分侧入式加热技术，交换机一直以来采用人工

2、操作换向。交换机为JM-4型液压交换机，焦炉煤气和废气各用一个油缸带动一根拉条，当焦炉交换时，需要人工先启动油泵，然后开启1#电磁阀，焦炉煤气油缸动作带动拉条关毕煤气交换旋塞；当把煤气交换旋塞关闭后，经过短暂间隔后启动2#电磁阀，废气油缸动作带动拉条开始交换空气和废气；交换完毕后；经过短暂间隔再开启1#电磁阀，焦炉煤气油缸动作带动拉条打开煤气交换旋塞完成一个换向过程。因为采用人工换向，换向周期不稳定，换向周期过长则会使格子砖吸热和放热效果降低，烟道温度升高，使热效率变差；换向时间过短则会增加交换次数，可引起炉温波动，并损失一部分煤气，影响焦炉系统加热。另外在换向时煤气关闭后要有一短暂的间隔时间

3、再进行空气和废气的交换，可以使残余煤气完全烧尽；空气和废气交换后也要有一短暂间隔再打开煤气，可以使燃烧室内有足够的空气，煤气进入后能立即燃烧。所以人工换向不但不能保证焦炉加热的稳定性，也具有一定的危险性，会对焦炉造成危害。因此在焦炉加热系统中交换机需要长期按时定时交换，所以对焦炉交换机进行自动化控制改造的必要性显而易见。2. 改进设计原电气控制过于简单，只是用四个按钮控制四个继电器动作，打开和关闭电磁液压换向阀。因此先对控制线路进行改造，增加了时间继电器1个，中间继电器5个，万能转换开关1个，PLC西门子S7-200(CPU224)一套。可实现自动和半自动控制，其控制原理图如下：图1 换向机电

4、气控制原理图3. 控制原理当交换机交换时，如钮子开关SB5处于打开位置，则控制系统在半自动状态；先按下按钮SB2启动油泵；按下按钮SB3中间继电器K1、K3吸合，液压电磁阀YY1动作，焦炉煤气油缸动作带动拉条关毕煤气交换旋塞；行程开关SQ3闭合，继电器K3释放K4吸合，时间继电器KT得电，液压电磁阀YY2动作，废气油缸动作带动拉条进行空气、废气交换；废气交换完成后，时间继电器KT延时吸合，继电器K3吸合液压电磁阀YY1动作，焦炉煤气油缸动作带动拉条打开煤气交换旋塞，按下按钮SB1停油泵，整个交换过程完成。当钮子开关SB5处于闭合位置时，则控制系统在自动状态；到达交换时间后，PLC Q0.0 Q

5、0.1动作，继电器K11 K12吸合，完成上述交换过程；下一循环PLC Q0.0 Q0.2动作，继电器K11 K13吸合，完成交换过程。4.定时控制原理 利用西门子S7-200型PLC 的STEP 7-Micro/WIN软件的时钟指令，先读取系统时钟，然后利用转换指令输出整数字，再利用比较指令判断时间后输出一个动作信号，达到定时控制的效果。5.使用效果通过改造，现在焦炉换向精度提高到±5秒，能达到设计要求。日常巡检除检查控制线路有无老化、破损、行程开关有无松动外，基本无其他问题出现。现在运行半年后我公司焦炉换向工反映一切正常。该改造设计仅增加了一套PLC 和几个继电器，费用成本低，得到了公司的好评，同时也保障了焦炉的正常生产运行。参考文献（1） 杨建华 阚东兴 石熊保，炼焦工艺与设备，化学工业出版社，2010,6874.（