7.63米焦炉上升管技术分析

7.63米焦炉上升管技术分析1概述炭化室作为炼焦最主要的设备，其压力调节担负着十分重要的作用。在炼焦过程中，使炭化室压力维持在一定范围内，可以有效抑制由炼焦过程中生成的荒煤气而引起的炉压变化对炉体的损害；在炼焦结束进行推焦过程时，为避免空气进入集气管产生爆炸危险，必须将炭化室与集气管隔离；在装煤时，为防止烟尘外溢对环境造成污染，要实现负压装煤，即使炭化室压力小于大气压力。京唐钢铁公司焦化作业部的焦炉采用的德国Uhde公司的炉压调节技术（PressureRegulationOven，简称PROven），正是针对焦炉各阶段对炭化室压力的不同要求提出的一套完整的解决方案。2炉压调节的工艺原理2．1主要设备在焦炉的每个炭化室顶部都有上升管，上升管通过鹅型管与集气管相连，集气管则最终连接到鼓风机，由鼓风机产生吸力将炼焦时产生的荒煤气吸到煤气净化区域进行相应处理。压力表集气管固定杯活塞上升管炭化室压力表集气管固定杯活塞上升管炭化室图1设备图在鹅型管上装有压力表，实时检测炉内压力，并将信号传给控制系统以作为压力控制的反馈值。在鹅型管根部装有固定杯，在固定杯中插有一个活塞，该活塞由连接杆与气压缸相连，可以通过该气压缸调整其位置，同时，有供水管道持续向鹅型管里喷洒氨水，由这两者配合可控制固定杯的液位，从而间接控制了由上升管放散到集气管的荒煤气的流量，并最终实现对炭化室压力的控制。气压缸通过ECKARDT公司的智能定位器控制，该定位器可以检测活塞的位置，同时还能通过控制系统给定的信号与反馈位置的差值，控制气压缸进行相应动作，以使气压缸准确定位到设定位置。图2定位器2．2工艺流程2．2．1炼焦过程在炼焦时，炭化室压力根据工艺，需要随着结焦不断进行，由20Pa开始逐级增加到120Pa，因此需要根据实际测量压力与当前设定压力的差异，自动调节活塞，控制荒煤气流量，以满足工艺要求。压力表定位器压力表定位器图3炼焦控制2．2．2推焦过程在炼焦即将结束时，由炼焦控制系统给出信号，PROven进入推焦过程，为使炭化室与集气管断开，需用活塞将固定杯完全关闭，同时打开快速填充阀，快速喷洒氨水以填满固定杯，使荒煤气无法进入集气管，此时炭化室完全封闭，同时由于荒煤气还在不断产生，故压力会逐渐增高，在压力达到一定值后，打开上升管盖，使荒煤气点燃后排出大气。此时，由PROven系统给推焦车允许推焦信号，推焦车开始推焦作业。快速填充阀上升管盖打开快速填充阀上升管盖打开图4推焦控制2．2．3装煤过程在推焦过程结束后，推焦车给出推焦完毕信号，PROven系统关上上升管盖，进入装煤阶段，为了不产生烟尘放散，要将炭化室和集气管完全连通，这需要将活塞打到全开模式，并借助鼓风机产生的吸力，使炭化室产生负压，从而实现无烟装煤。图5装煤控制在完成上述过程后，将自动对固定杯进行冲洗，以避免由于荒煤气中焦油的附着，引起设备动作失灵。之后，重新开始又一次控制的循环。3程序分析3．1程序架构分析上升管系统的程序采用西门子PCS7进行编写，其工厂视图的程序结构如下图所示。图6工厂视图在1号焦炉的上升管（Proven）程序中，包含了所有70个上升管程序，每个程序的构架完全相同，下面以1号上升管为例进行分析。如上图的右视图所示为该上升管的CFC程序，其中包括了定位器控制程序212CG001，用于读取并判断阀门定位器的位置；压力控制程序212CP001，用于读取上升管的压力，并根据工艺设定压力和实际压力进行PID控制，通过调节上升管活塞；启动电磁阀控制程序212CU101与212CU301，控制气动阀，包括上升管盖和快速氨水喷洒。此外，还有控制整个上升管工作流程的SFC001程序，在该程序中调用SFC-PROVENXX专用SFC程序。如下图所示3．2程序解读SFC-PROVENXX程序包括了全部上升管的动作过程，下面对该程序进行详细分析。该程序的起始部分如下图所示在程序启动（START）后，设备进行初始化动作，包括将活塞移动到最低，各电磁阀关闭等，如果没有操作人员按维护模式启动，则进入等待控制（waitforcontrol），如果有维护启动命令，则进入维护模式。维护模式判断条件如图所示若MAINTENANCEMODESTART_QO为1，则条件满足，该信号为操作人员通过上位画面对应的操作按钮给出命令，对应程序如下图所示。程序块OP_D即实现通过上位按钮给出命令控制下位程序，LINK_I对应上位按钮给出命令，LINK_ON为该信号的使能命令，若为1则该按钮可以使用，若为0，则该按钮被屏蔽，无法给出命令。BTRACK为无扰切换信号。当活塞下降到低位，且固定杯中已注水时间超过2分钟，则进入控制过程（CONTROL），该过程即对应炼焦过程，在过程中针对工艺中对炭化室压力的要求进行压力的PID条件，将命令作用到活塞上，以实现该功能。在控制过程中进行的动作如下图所示。其中，第一个命令PC_AUT_ON_OP为PID控制程序的自动命令，如下图所示。在此程序块中，该点可以切换PID调节进行自动控制，即该程序可根据目标压力和实际压力进行PID计算，并将计算结果作用到阀门定位器（输出LMN）。在炼焦过程即将结束时，通过COKEMASTER系统给出准备推焦命令，则进入推焦的处理过程，首先是进行断开命令，如下图所示。如果满足reqdiconnup的条件，则进入Disconnecting过程。其中，reqdiconnup的判断如下图所示。在该图中X200FCOPLC108为从四大机车的协调PLC给出的炭化室与集气观断