新钢公司干熄焦控制系统的优化与改进
中图分类号：TQ520 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0080-01
1 项目背景
1.1 工艺概况
新钢公司共计3套干熄焦，其中1#、2#共计90 t/h，3#为155 t/h，共计335 t/h，年处理焦炭约260万 t，年产汽约120万t。所产焦炭全部供高炉炼铁使用，产汽则驱动汽轮机进行发电。
干熄焦是指（Coke Dry Quen ching）是一种利用炽热焦炭和惰性气体换热的新型工艺，惰性气体吸收焦炭显热，并利用余热锅炉来与惰性气体进行热交换，惰性气体在干熄焦系统内不断循环使用，使焦炭不断被冷却，锅炉吸收热量并产生蒸汽，用于发电。
新钢干熄焦系统主要由干熄炉、装入装置、排焦装置、提升机、电机车及焦罐台车、焦罐、一次除尘器、二次除尘器、干熄焦锅炉系统、循环风机、除尘地面站、水处理系统、自动控制系统、发电系统等部分组成。
1.2 干熄焦控制系统组成：
干熄炉本体的计算机控制系统，由CPU 414-4 H PLC控制器和PCS7系统共同组成。由于干熄焦系统的重要性，为了确保干熄焦控制系统的可靠性及安全性，PLC采用冗余CPU、冗余电源和冗余通讯网络设计。系统分为主站及远程站，主站下设17个分站，主站与分站通过PROFIBUS-DP进行通讯，HMI与CPU通过工业以太网进行数据交换。
2 干熄焦控制系统优化和技术改进
新钢公司焦化干熄焦干熄率虽然达到95%以上，但自动化控制系统仍出现了一些问题，如焦罐车提升机在往行/复行时，锅炉水位显示值产生巨幅波动、检修闸板未设计联锁关断易造成人身或设备事故等。这些问题使控制系统不能满足现场生产实际控制和安全要求，为了使自动化系统控制更加合理，提高设备运行安全、可靠性、稳定性，确保生产正常运行，自动化部专门成立攻关小组，对整个干熄焦自动化系统进行梳理和改进，对干熄焦控制系统做了如下改进，是全系统真正实现了计算机控制，做到了自动无人操作，为干熄焦的高效和稳定运行提供了可靠的保障。
2.1 改进了提升机和装入装置的电气系统
焦化2#干熄焦提升机系统曾出现焦罐下降时，焦罐会超过待机位，焦罐下降过程中出现速度失控，检修闸板与排焦装置联锁不起作用等现象，因此对电气系统的元件、程序控制系统进行改造。
（1）提升机编码系统的改进：从实际的生产，虽然干熄焦提升、走行系统故障率非常低，但不能100%确保提升机在规定的范围停止工作，且一旦出现情况对干熄焦的生产影响较大，设备易损坏，通过多次跟踪及分析，我们总结出故障原因主要为编码器未提升机各速度区段记录位置存在缺陷，故我们干熄焦控制系统程序中修改完善提升机各速度区段的位置设定值，并在程序控制中待机位的判断上增加接近开关信号判断，使待机位形成编码器与接近开关双路判断，确保提升机的提升、走行关键位置控制系统判断准确。
（2）装入装置在投用初期经常变频器会出现报障现象，通过根据实际工况，不断摸索和修改变频参数，同时通过修改程序实现变频器故障远程复位，确保干熄焦装入装置正常运行。
（3）输入模块信号采用继电器进行隔离：虽然感应式开关故障率低，可靠性高，但使用不当也易损坏，当线路出现故障时，开关，模块易被烧毁，通过采用继电器隔离有效地解决了该问题。
2.2 优化了预存室压力调节的控制
干熄焦预存室作为炉体接收红焦的部分，它的压力稳定对于整个熄焦自动流程至关重要，由于本身调节是通过控制通过阀的气体流量来控制且必须保持在自动位，在开盖装焦时预存室与大气联通，此时压力波动非常剧烈，控制起来难度很大。预存段压力过高，在装焦开炉盖时这部分滞积在锥顶空间的H2、CH4、CO等馏分从炉内冒出，容易引起放爆；如果预存段压力过低，容易造成在装焦开炉盖时外界空气大量吸入干熄炉内，造成炉内焦炭的烧损。
为确保干熄焦系统运行的稳定性，我们对预存室压力调节的控制进行优化，当装焦开始装入装置开的时候，此时预存室压力波动较大，调节阀自动在原稳态输出值U上加上一个值A（A在10%～30%之间）强制输出以增加负压防止烟尘溢出，当装焦完闭装入装置关的时候此时阀自动以一定的变化率降到U+A-B（B在5%～25%之间）输出。
2.3 改进和完善了控制系统及联锁装置
（1）如检修闸板的开关，不仅关系到冷却后的焦炭能否顺利排出，而且由于其打开后炉内各种有害气体也会随之溢出，因此也关系到人身安全。国内目前对其控制方案仍存有争议，原设计中对其控制采用现场手动控制，其开关动作需操作工到现场操作，响应速度慢，且不能排除现场检修时因人为疏忽忘关阀所带来的隐患，我们经过综合考虑，在程序中增加了检修闸板的远程控制，使其与排焦故障之间形成联锁关，最大程度上避免了设备及人生事故发生。
（2）提升机往行/复行行程联锁保护仅设计接近开关保护一种方式，实际运行中由于提升机的晃动，屡次出现接近开关被撞掉的情况导致提升机在往行/复行时失去保护。经过论证，我们在控制系统中加入编码器位置在全行程各位置上的判断这一软（非硬件）方式，并在画面中增加接近开关被撞掉时的报警，用这两种方式结合，充分确保了提升机往行/复行全行程的安全。
3 结语
干熄焦自动化系统引进投运，并加以完善后，控制系统故障率大大降低，系统安全可靠，为新焦化干熄焦稳产、顺产提供了保障，综合效益十分明显。
通过技术人员完善程序，优化干熄焦控制，改进不足，大大减少了事故发生率，减少了故障时间，提高了焦炉干熄炉作业率和蒸汽产量，确保了操作人员的安全，同时为今后的维护、改进及功能扩展提供了知识、经验上的积累。
