酒钢3焦炉前馈反馈加热控制玻璃砂
发布时间:2022-08-26 23:57:59
酒钢3#焦炉前馈反馈加热控制
酒钢3#焦炉前馈反馈加热控制 2011年12月09日 来源: 酒钢焦化厂新3#焦炉建于1997年,是JN60-6型双联火道焦炉,有50个炭化室,是1座炭化室高度为6m、有效容积为38.5m3、年产量为492.759万t焦炭的大型焦炉,采用计算机控制。
1 计算机系统硬件配置 系统采用3级分布系统,现场级、基础级和过程级,如图1所示。 现场级主要设备有气动与电动执行机构、测量仪表和伺服机构等。测温仪、热值仪和残氧分析仪等关键检测设备均采用进口设备。 基础级采用美国HONEYWELL的TDC3000实现集气管压力、废气烟道吸力、机侧和焦侧燃气压力及流量的调节和控制,完成信号处理和传送、信号接收和显示、部分报表生成和历史数据存储、打印和报警等功能。MODICON984实现推焦车、拦焦车、装煤车和交换机等设备的顺序控制,为过程级传送推焦车位置信号、交换机交换信号,接收并执行过程级推焦加煤和交换控制信号。高速暂存PLC实现ALPHA机与推焦车PLC的通信,在系统故障状态下手动设置推焦加煤计划。 过程级采用美国DEC公司的1台ALPHA小型机作为系统服务器,同时还采用DEC的3台微机作为操作站。实现的功能有加热控制模型计算、废气吸力控制模型计算、推焦加煤计划模型计算与传送、监视推焦加煤操作等;还有手动测温数据处理、温度反馈控制、事故报警、事件采集、试验室数据处理、报告、图形显示、通信和人机对话等功能。下面仅介绍过程级的控制功能。
2 加热控制原理 系统以整炉为控制目标,以优化供热为主要目的,涉及推焦加煤操作和优化燃烧,构成了前馈反馈控制的加热控制方案,其原理如图2所示。 其中,过程参数主要指入炉煤的水分、灰分、挥发分、堆密度和重量,燃气的热值和成分分析,空燃比和有关的焦炉设计参数等。加热前馈控制利用上述过程参数,根据优化供热前馈模型计算最佳供热量,对燃气流量或压力进行控制。为了实现加热前馈控制,必须根据废气含氧量模型控制废气含氧量,保证空燃比在最佳范围内。推焦加煤控制的计划编排决定前馈反馈控制的运算,而推焦加煤计划编排和执行受前馈反馈控制的约束。所以,为了实现加热前馈控制,还必须根据推焦加煤自动编制模型编排推焦加煤计划,进行推焦加煤自动控制,自动检测出实际操作与计划之间的时间差。过程参数和过程变量的偶然扰动,以及其它不可测干扰的发生,会影响加热前馈控制的准确性,温度反馈控制根据温度反馈控制模型,对直行温度进行控制,消除偶然干扰因素对加热前馈控制的影响。2.1加热前馈控制 加热前馈控制根据优化供热前馈模型计算炼焦供热量,通过燃气流量(或压力)采用常规控制器进行焦炉供热量控制。优化供热前馈模型首先必须根据焦化过程热动力学模型计算出炼焦热损耗,然后根据燃烧模型和热平衡模型计算出供热量,最后根据智能模型对供热量的调整得到最终的优化供热量。优化供热前馈模型如图3所示。2.1.1焦化过程热动力学模型 基于焦化过程物理机理分析的热动力学模型,可以根据过程变量较准确地计算出煤的结焦热和废气热损失等。由于其复杂庞大,计算时间长,不能满足实时控制要求,因此在系统中主要用于焦化过程热动力简化模型的建立与系数离线校正,参见参考文献[1>。2.1.2焦化过程热动力学简化模型 焦化过程热动力学简化模型是2.1.1所述模型的简化。它主要用于计算炼焦耗热量,而炼焦耗热量为结焦热、表面热损失和废气热损失之和,因此各部分计算如下。 (1)结焦热Qcoke=α1(Thf-40)/1000+α2w2ρ/1000+α3ρ/1000(100-w2) +α4w1+α5-2.3(w3-6.3) (1)式中 Qcoke是结焦热,kJ/kg;α1~α5是回归系数;w1,w2,w3分别是煤干基焦化残留物、水分和灰分的含量百分比,%;ρ是煤的堆密度,kg/m3;Thf是火道温度(测量值或计算值),K。 (2)表面热损失Qsur=24(β1+β2Thf+β3Thf2)Sur/(1000Wg) (2)式中 Qsur是焦炉表面散热损失,kJ/kg;Sur是焦炉表面积,m2;Wg是当天入炉煤总量,t/d。β1,β2,β3是回归系数。 (3)废气热损失Qwg=24V0[(γ0+γ1Twg+γ2Twg2)Cwg-(γ0+γ1Cwg+γ2Cwg2)Twg>Vwg/(1000Wg) (3)
式中 Qwg是焦炉废气热损失,kJ/kg;V0是燃气流量,m3/h;Vwg是废气体积,m3;Cwg是废气比热,kJ/(m3·K);Twg是废气出口温度,K;γ0,γ1,γ2是回归系数。2.1.3燃烧与热量平衡模型 燃烧与热量平衡模型根据燃气物理成分和最佳空燃比等参数计算燃烧热,在这个燃烧热下,根据焦炉的热量输入项和热量支出项相等的原理,找出过程变量与供热量之间的关系,进行最佳供热量计算。用(1)式和(2)式求出结焦热和表面热损失后,用下面方法求供热量。 假设:Qtot(1)=Qcoke/α (4)式中 α是
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