一、 概述

    山西中陽鋼廠焦化裝置為60萬噸/年焦化裝置，整套裝置分為焦化、冷鼓和公共部分，四套裝置聯(lián)合布置，統(tǒng)一管理，分散控制，聯(lián)合操作，從管理上保證全廠安全穩(wěn)定、優(yōu)化長效。其DCS控制系統(tǒng)采用北京和利時(shí)公司MACS Smartpro系統(tǒng)，完成對上述各裝置的檢測及控制，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，為該公司主體生產(chǎn)裝置的安全、穩(wěn)定和長周期運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠的保障。

測點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如下：

三、 工藝簡介

    煤炭是我國最主要的能源。除燃燒提供熱量外，還可經(jīng)綜合加工利用，提供多種化工產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)煉焦及化學(xué)產(chǎn)品回收的自動(dòng)化，對我國煤炭資源的綜合利用有著重要的作用。隨著環(huán)保意識的日益加強(qiáng)，以及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，焦化行業(yè)過程控制系統(tǒng)采用DCS已成為當(dāng)前的趨勢。煉焦工業(yè)的主要加工方法是煤炭在高溫（950-1050℃）的環(huán)境中生成焦炭，同時(shí)回收在煉焦過程中產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品。產(chǎn)品焦炭可作為高爐冶煉的燃料，也可用于鋼鐵鍛造、有色金屬冶煉、制造水煤氣在煉焦過程中產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品經(jīng)過回收、加工可以提取焦油、氨、萘、粗苯、硫化氫、氫化氰等產(chǎn)品，并獲得純凈焦?fàn)t煤氣。
    焦化廠一般由備煤車間、煉焦車間、回收（化產(chǎn)）車間及公用工程部分組成。備煤車間主要是設(shè)備的啟、停控制，DCS 實(shí)現(xiàn)其邏輯聯(lián)鎖。煉焦車間、煤氣回收車間及及公用工程部分采用DCS來實(shí)現(xiàn)其控制。工藝流程如下圖所示：

1備煤車間、煉焦車間工藝流程

2煤氣凈化車間工藝流程

四.控制方案綜述

    幾年來，北京和利時(shí)公司在焦化行業(yè)DCS的應(yīng)用方面積累了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，相繼在山西陽光焦化、山西金暉煤焦化、山西大土河焦化、山西臨鋼焦化、山西中陽鋼廠焦化、兗州焦化、南鋼焦化、安陽市寶碩焦化、華寶焦化、亞鑫焦化、太原市梗陽焦化、山西孝義金暉焦化等企業(yè)成功地將我公司DCS產(chǎn)品SmartPro MACS系統(tǒng)用于生產(chǎn)過程控制。根據(jù)焦化生產(chǎn)裝置分散的特點(diǎn)，充分發(fā)揮我 SmartPro MACS系統(tǒng)功能強(qiáng)大，配置靈活的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)控制站與現(xiàn)場遠(yuǎn)程I/O站相結(jié)合的原則，合理進(jìn)行系統(tǒng)配置，用兩個(gè)主控制站，分別配置多個(gè)遠(yuǎn)程I/O站，主站與遠(yuǎn)程站之間用DP總線或光纖連接，總長達(dá)800多米，通訊速率可達(dá)500kbp，既節(jié)約了投資，又實(shí)現(xiàn)了DCS的功能，滿足了生產(chǎn)需要，形成了一套經(jīng)濟(jì)適用的系統(tǒng)配置方案。因?yàn)楦鱾€(gè)控制室相距較遠(yuǎn)，所以采用大量光通訊設(shè)備，使各個(gè)控制室聯(lián)在一起，在操作員站上通過設(shè)置區(qū)域和權(quán)限，形成一個(gè)完整的控制網(wǎng)絡(luò)，使各崗位操作人員既能了解整個(gè)生產(chǎn)情況，又保證了各個(gè)生產(chǎn)裝置之間的獨(dú)立性和安全性。
    本裝置自動(dòng)控制的重點(diǎn)在于焦?fàn)t集氣管壓力的控制，其他如主煤氣流量、分煙道壓力、鼓冷工段鼓風(fēng)機(jī)吸入壓力、初冷器后煤氣溫度、上段冷凝液槽液位、電捕焦器絕緣箱壓力等的控制多為單回路或串級控制，所以以下以焦?fàn)t集氣管壓力的控制為例對控制方案作簡單的介紹。

焦?fàn)t集氣管壓力控制

    在焦化生產(chǎn)中，焦?fàn)t集氣管壓力的控制是一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)，它的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到煤氣的產(chǎn)量和質(zhì)量，集氣管壓力大，引起炭化室內(nèi)的壓力增大，壓力大時(shí)焦?fàn)t冒煙嚴(yán)重，近距離不能看清設(shè)備，大量焦?fàn)t媒氣進(jìn)入空氣中，污染環(huán)境；壓力小時(shí)空氣吸入嚴(yán)重，炭化室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，則空氣被吸入炭化室，部分化學(xué)成分在炭化室內(nèi)燃燒，導(dǎo)致煤氣中的CO2和N2含量增加，煤氣熱值降低，同時(shí)會減少焦?fàn)t壽命。集氣管壓力又是一個(gè)很難控制的量，影響它的因素比較多：

    a.跟煤氣產(chǎn)量和煤質(zhì)有關(guān)。煤氣產(chǎn)量越大，壓力越大，反之壓力越小。當(dāng)媒質(zhì)較好、鼓風(fēng)機(jī)后媒氣負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，自動(dòng)控制效果較好；當(dāng)媒質(zhì)較差、鼓風(fēng)機(jī)后壓力變化大時(shí)，常常出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，造成系統(tǒng)無法投入自動(dòng)控制。
    b.幾個(gè)焦?fàn)t共用一套煤氣輸送系統(tǒng)，一個(gè)焦?fàn)t集氣管壓力的波動(dòng)均會影響總管壓力的波動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)回路之間也會相互影響。實(shí)際上，焦?fàn)t集氣管壓力系統(tǒng)就是一個(gè)耦合嚴(yán)重、具有嚴(yán)重非線性、時(shí)變特性、擾動(dòng)變化激烈的多變量系統(tǒng)，一般的經(jīng)典PID調(diào)節(jié)和串級控制很難滿足要求。
    c.裝煤操作對集氣管壓力影響很大。上煤對集氣管壓力將產(chǎn)生浪涌式的擾動(dòng)。
    d.鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整影響集氣管壓力。
    e.用戶煤氣使用量的變化也會造成影響。集氣管壓力在關(guān)掉燃燒時(shí)會突然上升。
    f.煤氣交換機(jī)交換時(shí)的影響。
    g.鼓風(fēng)閘閥存在嚴(yán)重的非線性、滯后大，常規(guī)伺服放大器加執(zhí)行結(jié)構(gòu)很難適應(yīng)。