摘要：焦炉是焦化厂和炼焦制气厂最重要的装置之一，其控制和管理自动化水平由于代表了工厂的整体水平而倍受管理者和业界人士所关注。然而，由于多种因素的影响，我国焦炉整体自动化水平不仅与国际先进水平差距较大，与国内的石化和炼油等行业相比也相对较低，制约了发展和管理水平的提高。
关键词：焦炉机械；自动化技术；应用
1 焦炉机械设备的发展现状
随着社会经济的发展以及科技的进步，我国焦化机械设备发展经历了从无到有、从低级逐渐向高级演化的历程。由最初只能靠引进国外的设备和技术模式慢慢摸索，到研究突破技术的瓶颈，先后试制成功5.5m焦炉和装备、设计和制造6m焦炉机械、实现了电磁铁揭炉盖等骄人战绩。然而我们不能仅仅看到成绩，更应该看到问题。我国焦化机械设备存在的第一个问题是原材料消耗大，效率低，没有开发研制高效设备；没有充分运用先进装备和新的结构装置。第二个问题是没有配套好设备与技术，虽然已经有了堆取料机、大容积焦炉机械和五炉距推焦车等主体设备，但是缺乏与之配套的技术和操作系统。目前我国已经研制出了6m、5m、4.3m、2.8m、2.5m等不同型号的顶装焦炉和3.8m、3.2m不同大小的侧装捣固焦炉。大连重型机器厂所使用的6m焦炉机械设备已经能够设计和制造上述焦炉机械设备，能够投入生产，已经拥有了国际的水平。而且6m焦炉机械设备在设计和制造焦炉机械的过程中显示出了一定的特色，比如，给装煤车装上双曲线斗嘴，简化其结构，便于装煤操作，大大节省了装煤的时间，最大的优势是它利用了南方多雨的气候条件和煤料富含水分的物质特性，并且设计制造了螺旋给料和转盘给料的装煤车，多项技术有机配合完成了高压氨水消烟装煤这一操作，同时，带有探针式料位计的研制使用让可控程序装制不再是一个梦。除此之外，推焦传动、液压传动等技术的应用上也取得了一定的进展。
2 自动化技术
2.1 前馈控制结合温度修正系统
(1)炉温自动管理。采用带存储装置的便携式红外高温计测量直行和横墙温度，通过标准接口传送至计算机中，由计算机自动计算S均、S安等系数，并生成直行和横墙温度曲线及报表。根据人工智能和模糊控制原理开发的直行温度控制算法则用来进行加热控制修正或人工调火指导。
(2)作业自动管理。包括推焦计划自动编制和推焦装煤操作自动管理两个方面内容。一般情况下，依推焦计划模块计算出的推焦和装煤操作顺序可编制出正常的推焦计划、结焦时间变更时的更新计划和乱签后的撵炉计划。只要操作人员将初始数据输入计算机，就可计算出大循环计划表和每天5班6的出炉计划。通过系统中位置识别装置、无线通讯装置等，对推焦操作的自动跟踪，完成推焦车的位置识别、推焦装煤信息的自动采集、传送和显示，计算机连续记录推焦和装煤的操作过程，自动计算S3、S1、S4，并打印推焦操作报表，从而达到管理和指导焦炉推焦和装煤操作的目的，同时消除了人为因素的影响，为提高管理水平创造了有利条件。
(3)优化控制功能。控制功能是系统的核心，包括加热系统控制和燃烧系统控制。控制功能的实现，关键在于控制策略的运用。加热系统控制采用前馈控制结合炉温修正的方案，即将影响焦炉加热的主要因素如加热煤气特性、配合煤的特性和焦炉操作等纳入流量控制模块。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于控制算法中包含了影响焦炉加热稳定的主要参数，以此为基础的控制模式能正确反映焦炉加热需求，具有很强的实用性，而且该模式还能够对焦炉操作的状态作出积极反应，使调火和操作管理相结合。燃烧控制系统采用以加热煤气量作为前馈参数调节烟道吸力的方法，考虑到废气含氧量受诸多因素影响，将其作为吸力调节的修正因素，取得了良好的效果。
(4)标准的显示管理功能。系统提供丰富的曲线、报表和显示画面，并具有操作指导功能，使操作和管理人员能全面准确地了解焦炉生产和操作状态，从而大大提高了焦炉的管理和操作水平。
2.2 温度反馈控制系统
(1)主要控制功能
通过在精心选定的测温火道上设置特制热电偶连续自动测量火道温度，并充分考虑炼焦用煤和加热煤气特性参数变化，通过调节加热煤气流量，使焦炉的平均炉温符合目标值。为减少电偶数量，对每一燃烧室仅选取一个代表火道进行测温，所测温度除用于焦炉控制外，还将用于温度管理。
(2)管理功能
管理功能主要包括操作管理、火落管理和温度管理三方面的内容。
A.操作管理。该部分包括推焦计划编制、自动传送和推焦装煤操作的自动管理等功能。
B.推焦计划自动编制功能可按要求编班、日和若干天的推焦计划。在发生延迟和乱笺时，还可依情况重新制订或调整计划。所编计划可按要求实时传至作业车辆上，供大车自动联锁、定位和推焦装煤操作使用。
C.采用无线诱导母线方式精确识别炉号并双向传递信息，配合由矢量控制变频器、变频专用交流电动机等构成的新驱动装置，实现各车辆的一次自动定位及推焦联锁:电机车实现无人操作。
D.推焦装煤操作自动管理系统通过采集装煤量以及推焦车上传送来的车位信号、推焦信号、平煤信号、推焦电流信号以及摘、关炉门信号，结合推焦计划，对推焦、装煤操作实行自动管理，形成相应的报告和曲线，消除人为因素影响，提高管理水平。
2.3 实现“四项技术”的功能管理
(1)作业自动管理。包括推焦计划自动编制和推焦装煤操作自动管理两个方面内容。系统包括位置识别装置、无线通讯装置等，完成推焦车的位置识别、推焦装煤信息的自动采集、传送和显示等，从而达到管理和指导焦炉推焦和装煤操作的目的。一般情况下，依推焦计划模块计算出的推焦和装煤操作顺序可编制出正常的推焦计划。通过对推焦操作的自动跟踪，计算机连续记录推焦和装煤的操作过程，自动计算K3、K1、K4，并打印推焦操作报表。
(2)炉温自动管理。采用带存储装置的便携式红外高温计测量直行和横墙温度，通过标准接口传送至计算机中，由计算机计算K均、K安等，并生成直行和横墙温度曲线及报表，该温度还可用来进行加热控制修正或人工调火指导。
(3)装煤量自动记录和管理。由煤塔电子秤提供的单孔装煤量由计算机自动记录，形成相应的报表。
(4)煤气流量的自动补偿和记录。利用现有测量装置，由系统自动采集煤气压力、温度和流量，实现煤气流量的温度、压力自动补偿，并自动生成报表。
3 焦炉机械设备的发展趋势
随着资源稀缺，环境保护与经济发展的矛盾的日益突出，原材料的稀缺使得人们不得不抛弃那种高消耗低效率高污染的焦炉，致力于开创一种低消耗高效益无污染的环保型焦炉。我国研发的内热式直立炭化炉已经顺利投产，该直立炭化炉采用清水、热环、冷环的循环系统，生产过程中没有水从系统中排出，采用湿法除焦的方式解决粉尘外冒的问题，集中存放少量焦油用作燃料或是粘结剂，采用间接冷却的工艺净化配套系统，节约了20%的用水量，提高了焦油的回收率。
4 结语
完成焦炉机械电气系统的硬件设计与软件编程，掌握了焦炉设备的工艺及电气设计思路。实现焦炉设备自动化与过程自动化控制，焦炉生产现场设备和生产状况在线监控等功能。不但提高了生产效率，而且改善了工作环境．为生产的顺利进行提供了可靠保证，取得了较好的经济效益。
参考文献：
[1]李克成.焦炉机械设备的发展现状与趋势[J].工程建设与设计.2016(08)
[2]李俊卿.焦炉机械设备的发展现状与趋势[J].企业技术开发.2017(12)
[3]刘国强,于涛.焦炉机械设备调试概述[J].现代制造技术与装备.2016(04)
论文作者:侯荣新
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/4
标签：焦炉论文; 操作论文; 计划论文; 温度论文; 机械设备论文; 装置论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第35期论文;