焦炉自动测温控制、火落判断系统

焦炉自动测温、自动火落判断与加热优化控制

专业的队伍

数十年的技术积累和孜孜以求

唯一的目标就是为您提供完善的焦炉加热控制方案

自动、在线、连续测量直行温度

火落时间与焦炭成熟度判断

焦饼温度长期测量

自动调整加热煤气流量和分烟道吸力

优化标准温度

实时监测异常炉号、及时发现生产隐患主要内容：技术目标技术手段立火道温度全自动测温—红外光纤温度计加热优化控制粗煤气温度测量与焦炭成熟度判断焦饼温度在线连续测量经济效益分析业绩单位1、技术目标：①实现火道温度的全自动测量，取消三班测温

②提高炉温的稳定性/安定系数；③加热优化控制，降低吨焦耗热量;④粗煤气温度与火落判断，判断焦炭成熟情况；⑤制定最合理的标准温度；⑥实时监控高温、低温、异常炉号以及加热生产上的异常操作，为调火提供操作指导；⑦在保证焦炭质量的前提下，适度降低标准温度和炉顶空间温度，提高焦油产率；⑧实时监测焦饼温度，提高高向加热均匀性和横排均匀性；2、技术手段/措施①实现立火道温度全自动检测；②加热优化控制与数学模型；③粗煤气温度监测与火落时间判断；④焦饼温度长期在线连续监测。吸力模型设定值煤气空气焦炉调节阀孔板流量计煤气流量控制单元（显示）分烟道吸力火道温度的多模式模糊控制在线实测火道温度目标火道温度模型焦炭成熟度模型粗煤气温度标准温度修正配煤水分结焦时间焦饼温度测量加热均匀性调整标准温度修正控制系统框图3、专利设备-红外光纤温度计红外光纤探测器信号放大校正、线性化峰值/瞬时值V/I光学系统标准信号输入计算机鼻梁砖

小炉盖仪表系统专利：ZL200620071265.1不怕高温，不怕烟熏、火燎；寿命6年以上观察测量点3.1全自动测温的优点测温点与人工测温点一致；测温点固定/测温时间固定；没有人为误差；精度高/维修方便/维护量很小/寿命长，是热电偶寿命的3倍以上；可将三班测温改成白班巡查。立火道底部3.2人工测温的缺点测温点有误差；测温时间有误差；4℃/min；不同的操作工有个体偏差；测温工劳动环境差，夜间数据可信度低。3.3热电偶测温的缺点热电偶插在蓄顶或立火道跨越孔位置；热电偶测量的是废气温度，与砖表面温度

不一致；温度数学模型精度差，受多因素影响；蓄顶热电偶反映的是炉头附近温度；

受其它因素影响较大热电偶寿命短（寿命为2年左右）；25143MCOGKMKCOG2008年7.63米焦炉，测温点2009年4.3米捣固焦炉测温点测温点2010年JN60型焦炉安装、防护逐步完善--

2010年安装改进测温点5.5米捣固焦炉下降气流，交换后20秒上升气流，火焰装煤/推焦时刻立火道温度呈周期性波峰/波谷变化50~60℃自动测温/全炉平均测温频率高、调节及时人工测温/4小时4、加热优化控制与数学模型根据自动测温数据，实时调整加热煤气流量根据煤气流量和烟气残氧量、看火孔压力等调整分烟道吸力根据配煤水分的变化调整加热煤气流量或标准温度吸力模型设定值煤气空气焦炉调节阀孔板流量计煤气流量控制单元（显示）分烟道吸力火道温度的多模式模糊控制在线实测火道温度目标火道温度模型焦炭成熟度模型粗煤气温度标准温度修正配煤水分结焦时间焦饼温度测量加热均匀性调整标准温度修正控制系统框图棒图高度代表炭化室结焦时间5、粗煤气温度测量与焦炭成熟度判断温度测点在桥管处温度测点在上升管清扫孔处5.1粗煤气温度测量K型热电偶，耐高温钢套管粗煤气温度测量点立火道温度测量点粗煤气温度推焦装煤火落点粗煤气温度推焦装煤火落点火落点后，挥发份很少，粗煤气温度快速下降焦炭趋于成熟，经过4-6小时焖炉后即可推焦5.2炼焦指数/火落时间

用粗煤气温度随结焦时间变化规律判断结焦终了时间炼焦指数模型：CI=τc/τm

CI与焦炭成熟度相关，根据不同的情况确定一个最佳的CI

66#炭化室火落时间为17.2小时83#粗煤气温度82#炭化室的炼焦指数为1.80粗煤气温度与焦饼中心温度变化趋势对应图装煤时刻火落点推焦时刻焦饼温度开始快速上升温度趋缓焦饼成熟时刻5.3焦饼温度与火落时间关系4~6小时蓝色—粗煤气温度曲线红色、黑色—焦饼中心温度(热电偶)第二装煤孔（机侧）低温区区间（小时）快速升温区间（小时）温度变化趋缓温度变化很小上部0-33-1010小时后中部0-5:305:30-13:4513:45后下部0-11-66小时后11:30第三装煤孔（焦侧）上部0-33-1616小时后20:30中部0-8:308:30-16:3016:30后22:00下部0-11-1313小时后22粗煤气温度装煤时间火落时间推焦时间016:3023:00结焦时间为23小时，焦饼温度变化情况分析火落点后4-6小时后，焦饼的上、中、下温度都变化很小，温度基本均匀，因此可判定此时焦炭已经成熟;焦饼各处成熟时间不同，焦饼上部成熟的较快，底部次之，成熟最慢的是中部温度；初步结论5.4配煤水分与火落时间关系配煤水分增加1%，火落时间推迟20分钟日期配煤水分火落时间标准温度火落时间6月10-1113.316.71200/122015.3006月14-1512.216.21190/121015.6100.36月21-229.515.455.5、标准温度与水分变化的关系配煤水分每增加1%，火落时间要延长20分钟左右标准温度每增加10℃，火落时间要缩短约0.3小时左右初步结论：水分每增加1%，标准温度应增加6-10℃左右水分每减少1%，标准温度可降低6-10℃左右6焦饼表面温度测量焦饼中心温度是反映焦炭均匀成熟的重要指标；是判断横向加热与高向加热均匀性的指标；焦饼中心温度的直接测量困难。统计表明，焦饼表面温度比中心面温度约低20-40℃；在导焦栅的入口处测量焦饼表面温度，可基本反映焦饼中心温度的变化。6.1焦饼温度测量原理(专利ZL201020215932.5)吹灰光纤仪表电台焦炭刚出炭化室就立即测量焦炭刚出炭化室就立即测量吹灰光纤仪表电台推焦方向焦炭刚出炭化室就立即测量现场图片可长期连续测量测量数据无线传送自动形成报表可确定高向均匀性可确定横排均匀性6.2焦饼温度实时/历史曲线和报表7、经济效益分析节约煤气3%以上；焦饼温度均匀性提高/焦炭质量稳定；安定系数提高；及时发现高温、低温和异常炉号；适度降低标准温度和炉顶空间温度，提高焦油产量；减少人工测温次数和测温工。7.1直接效益（仅计算节约煤气部分）节能量：假设：两座焦炉的煤气消耗量为20000m3/h，节能效率按3%计算，年节约煤气24x365x20000m3/hx3%=5256000m3/h焦炉煤气的价格为0.75元/m3

节能量部分的经济效益：5356000x0.75=3942000元/年

7.2间接效益焦炉操作管理自动化水平有了很大的提高；对焦炉的调火提供了操作指导；炉温的稳定，有利于延长炉体寿命；焦炭质量的提高;焦油/苯的产量提高；可预防生焦、过火焦等焦炉生产事故的发生

7.3投资回报率

投资回报率高（按直接经济效益计算，未考虑间接部分）按直接经济效益计算，仅5—10个多月即可收回全部投资。系统的设计寿命为6年以上，投资回报率高。8、近期的主要业绩单位马钢煤焦化公司（新区，7.63米）2008年9月–效果：标准温度下降15℃，推焦电流下降，炉顶空间温度下降20℃，

安定系数提高；

太原煤气化第二焦化厂（JN60型）2010年10月—效果：标准温度下降10-15℃，安定系数提高；节约煤气4.36%山东东阿东昌焦化厂（4.3米捣固）2009年07月安定系数明显提高陕西黄陵煤焦化有限公司5.5米捣固；2011年12月内蒙古乌海美方（家景）煤化工公司5.5米捣固；2011年12月今年的项目：

山东临沂恒昌焦化、山西焦化、通钢焦化、铜陵新亚星焦化、黑龙江建龙焦化在前期准备

主要业绩单位

第一代产品：焦炉加热优化控制

（1996年—2010年）1马钢焦化厂6#焦炉

JN60安徽1996年耗热量降低107.5KJ/Kg煤1、用热电偶测量蓄热室顶部温度；2、根据蓄顶温度拟合立火道温度；3、根据拟合火道温度调整加热煤气流量，根据煤气流量的变化调整分烟道吸力；4、加热控制采用多模式模糊控制；2莱钢焦化厂3#焦炉

JN60山东1999年耗热量降低136.3KJ/Kg煤3攀钢焦化厂5#、6#焦炉

JN60四川2000年耗热量降低100.6KJ/Kg煤4攀钢焦化厂1#、2#、3#、4##焦炉

JN43四川2001年5昆焦1#2#焦炉JN60云南2001年耗热量降低90.0KJ/Kg煤6水钢焦化厂3#焦炉

JN60贵州2001年耗热量降低99.0KJ/Kg煤7南钢焦化厂1#焦炉

JN43江苏2002年耗热量降低92.0KJ/Kg煤8济钢焦化厂5#焦炉

JN60山东2002年节能量为2.98%9济钢焦化厂1#2#焦炉

JN60山东2003年节能量为2.98%10上海焦化厂5、6#炉JN43上海2003年节能量为2.98%11邯钢焦化厂1、2#炉

JN43河北2003年节能量为2.98%12石家庄焦化厂南炉、北炉JN43河北2004年节能量为2.9%13马钢焦化厂3#焦炉

JN43安徽2004年节约煤气量为1.9%14平顶山天宏焦化厂1、2、3焦炉

JN43河南2004年节约煤气量为2.9%15济钢焦化6#、7#炉

JN60山东2004年节约煤气量为3.5%16柳钢焦化厂4#、5#炉

JN60广西2004年节约煤气量为3.2%17上海宝钢炼焦分厂3A、3B、4A、4BM型上海2004年节约煤气量为2.8%18攀钢焦化厂新1、2#焦炉

JN60四川2005年节约煤气量为3.1%19南钢焦化厂2#焦炉

JN43江苏2005年节约煤气量为2.6%20南钢新区3~5#焦炉

JN60江苏2008年节约煤气量为1.8%21昆钢焦化公司安宁分公司3、4焦炉

JN60云南2010年节约煤气量为3.5%序号使用单位省份投运时间效果系统特点1马钢1#焦炉

JN43安徽2006年技术方案验证用红外光纤温度计直接测量立火道温度，技术可行；现场设备的防护：防火、防尘设计不完善，维护量大，维护工作繁琐；2柳钢焦化厂1#焦炉

JN60广西2007年技术方案验证3江西景德镇焦化煤气总厂1#焦炉

4.3米捣固江西2008年工程验证第二代（改进）焦炉立火道直接测温与加热优化控制（2008年--）1马钢新区焦化厂7.63米焦炉1、2#焦炉安徽2008年1、与人工测温误差为-3～3℃;2、吨焦耗热量明显下降3、炉顶空间温度降低4、推焦电流下降20A5、安定系数平均提高0.2对设备的防护进行设计完善自动、在线连续测量立火道温度；可减少或取消三班人工测温；根据焦炉推焦串序特点，增加前置控制模式；设备运行稳定、可靠；设备维护量小、方便。2东阿东昌焦化有限公司3#焦炉

4.3米捣固山东2009年安定系数平均提高0.3与人工测温误差为-5～5℃主要业绩单位

第二代产品：焦炉立火道温度直接测量与加热优化控制（2005年—2009）主要业绩单位

第三代产品：焦炉综合测温与加热优化控制（2010年—）1太原煤气化股份公司第二焦化厂1、2#焦炉

JN60山西2010年1、与人工测温误差为-5～5℃;2、标准温度下降15℃；3、安定系数平均提高0.2；4、节约煤气为4.36%1、在第二（改进）的基础上对设备进行了重新设计，设备的可靠性、稳定性大幅度提高；2、设备几乎不需要维护，维修方便；3、炉温的波动进一步减小；4、增加了粗煤气温度监测与焦炭成熟度判断、焦饼温度长期在线监测等功能；2黄陵煤化工有限公司1--4#焦炉

5.5米捣固陕西2011年在考核中3内蒙古乌海美方焦化有限公司1#焦炉

5.5米捣固内蒙2011年在考核中获奖一览表序号项目名称鉴定单位水平或获奖时间1焦炉加热优化串级控制系统安徽省科学技术厅省科技进步奖二等奖2004-11-302焦炉用混合煤气加热数学模型的研究及在优化串级调控中的应用山东省科学技术厅山东省冶金行业国际先进二等奖2002-12-203焦炉用混合煤气加热数学模型的研究及在优化串级调控中的应用中国冶金行业科技进步奖三等奖2003-104焦炉加热优化串级调控系统研究与应用安徽省科学技术厅省科技进步奖三等奖2002-085焦炉四大车连锁、走行定位、操作管理自动化系统安徽省科学技术厅省科技进步奖三等奖2006-11-186焦炉全自动测温与加热优化控制国家专利ZL200620071265.120077焦饼温度在线自动测量系统国家专利ZL201020215932.520109、与国外主流系统的比较日本光西热化学芬兰RAUTARUUKKI安徽工业大学

化工自动化研发中心加热自动控制系统焦炉过程管理系统焦炉综合测温与加热优化控制系统1、参数检测测量立火道温度；（在线双铂铑热电偶）检测粗煤气温度；检测废气含氧量、

废气中CO含量；煤气热值在线检测；煤水分在线检测推焦力/电流输入推焦作业计划测量立火道温度；（人工-便携式红外温度计）检测粗煤气温度；检测废气含氧量、

废气中CO含量；煤气热值在线检测；煤水分在线检测推焦力/电流检测焦饼温度输入推焦作业计划测量立火道温度；（在线式红外温度计、直接）检测粗煤气温度；检测废气含氧量；煤水分人工输入；推焦电流（参考）长期测量焦饼温度；输入推焦作业计划日本光西热化学芬兰RAUTARUUKKI安徽工业大学

化工自动化研发中心2、控制思路控制指标：火落时间；标准温度随平均火落时间动态调整；全炉平均温度仅作参考值；控制模式：调整加热煤气流量；燃烧控制以废气含氧量为标准，兼顾看火孔压力控制指标：炼焦指数；炼焦指数目标值由前馈供热量模型、焦饼温度和专家经验给出；全炉平均温度仅作参考值；控制模式：暂停加热时间燃烧控制以废气含氧量为标准，兼顾看火孔压力控制指标：火道温度标准温度由炼焦指数、焦饼温度、煤水分和专家经