焦炉全自动连续测温与加热优化控制技术Word格式.docx
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2热电偶插入立火道顶部测量废气温度
新日铁公司、比利时CRM公司、上海宝钢
投资高、热电偶寿命短、炉顶操作不便等缺点,间接地反映了炉内温度的变化
3在蓄热室顶部安装热电偶
我们安徽工业大学在40座焦炉应用,需建立数学模型,模型精度不高
4焦炉底部测温法 既将测温热电偶从焦炉底部插入燃烧室进行直接测量。
我国鞍钢焦化厂开发了这种技术,该方法避免了炉顶测温法的弊端,但还不太成熟,有待进一步研究和完善。
主要的不足:
1热电偶(铂铑-铂热电偶)在0~1300℃的氧化环境中使用,使用寿命一般为二年左右,热电偶本身价格昂贵。
2测量误差大(据鞍山焦耐院试验结果):
每月有2℃的老化下降。
3测量过程为间接测量,测量点与目前的有很大不同,所反映的温度与实际情况有较大出入。
总结:
尽管在近几十年一直在尝试用热电偶的方法去减少或取消人工测温,投入也非常大,但由于测温技术方法本身的限制和焦炉恶劣的环境,但国内外都没有取得好的效果。
二、红外测温原理
⒈原理
一切具有一定温度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。
物体的红外辐射能量的大小与它的表面温度有着十分密切的关系。
因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测
定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
物体向周围空间辐射红外的强度分布为:
其中C—光速、h—普朗克常数、k—玻尔滋曼常数
T—绝对温度、λ--光波波长、ε—黑度系数(发射率)
物体发射率对辐射测温的影响:
自然界中存在的实际物体,几乎都不是黑体。
所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外,还与构成物体的材料种类、表面状态和环境条件等因素有关。
发射率表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度,其值在零和小于1的数值之间。
根据辐射定律,只要知道了材料的发射率,就知道了任何物体的红外辐射特性。
⒉红外测温系统由以下几部分构成:
1光学镜头:
光学系统直接安装在炉顶的看火空小炉盖上,通过目测瞄准对准鼻梁砖表面,光学系统的总高度低于130mm。
2防尘、防火、防水系统;
③光导纤维(光纤):
把光学镜头的光信号传送出处,光纤为高纯度石英,石英材料的化学成分为SiO2,物理化学性质非常好,它耐腐蚀,熔点非常高。
④仪表系统:
把光信号转化成温度信号,它的工作温度为〈60℃,该单元一般采用双层外壳,中间通压缩空气进行风冷却
三、测量安装
⒈安装位置
在机焦侧各放置十台红外光纤温度计:
机侧8火道,焦侧20火道(人工测温火道为机侧7火道,焦侧21火道)
⒉检测点
在三角区的中心位置,与目前的三班测温点完全相同
四、测量结果与数据处理
红外光纤温度计在2006年12月20日前后开始在现场安装,2007年1月5日全部安装到位,并把信号陆续连接到浙大中控的SUPERJX-300的集散系统中,下图为红外光纤温度计所测量的温度变化趋势。
⒈现场基本情况:
1光学镜头在现场安装了6个月,目前镜头十分干净,没有一点灰尘,温度不超过100℃,而光学镜头的工作温度可达250℃;
2光纤设计温度为250~300℃,目前工作正常;
3仪表(电信号处理单元):
设计温度为0~60℃,安装在炉间台;
2007-02-23的照片----试运行期间
⒉测试数据
数据一:
用便携式红外温度计测温(三班操作工按正常时间测温)----红色
数据二:
炉顶直接测温(取交换后5分钟)-----兰色
12:
05
1204.64
1202.9305
1209.646
1211.2638
1243
16:
1204.884
1205.006
1212.6985
1213.1258
1234
20:
1213.675
1217.033
1217.5518
1232
00:
1207.570
1209.0355
1214.286
1212.5765
1244
04:
1208.059
1204.701
1206.765
1209.335
1245
08:
1206.960
1205.617
1207.197
1208.6963
1212.821
1215.446
1214.8965
1214.225
1235
1216.361
1214.957
1212.8205
1213.492
1236
1210.134
1210.3175
1214.164
1214.347
1209.646
1209.2795
1209.5235
1210.073
1209.035
1212.0875
1211.5995
1210.47
1214.530
1213.187
1208.364
1209.6155
1247
1218.559
1220.2075
1215.4455
1214.8045
1249
1227.350
1227.289
1224.9085
1223.7873
1220.269
1222.894
1227.045
1225.1528
1236.508
1237.546
1234.127
1232.204
1264
⒊数据分析:
人工测温起伏大,但两种测温方法所测温度的变化趋势基本一致,以机测为例,炉顶直接测温比人工测温低23.6℃。
若把偏差直接加上去,则得下图的趋势曲线。
1234.188
1233.3425
1236.9445
1237.0315
1230.281
1227.4115
1229.9145
1232.0208
1253
1228.571
1225.946
1226.3125
1228.9908
1251
1228.938
1227.778
1224.8445
1226.647
1222.711
1223.871
1224.2678
1218.681
1216.117
1218.132
1218.956
1227
1210.867
1206.7765
1210.1355
1212.7295
1221
1209.157
1212.454
1210.928
1211.0805
1224.786
1223.8705
1218.376
1217.796
1217.827
1219.724
1219.4165
1246
1215.385
1213.248
1217.155
1218.1625
1239
1211.599
1216.7885
1221.069
1218.715
1220.879
1221.001
1223.7485
1222.0695
1240
1220.391
1218.254
1221.5505
1222.9243
1250
1217.704
1217.46
1222.4055
1223.0463
1255
1209.280
1221.0625
1219.231
1219.658
1222.5275
1223.016
1220.574
1248
五、可靠性和稳定性
①光学镜头安装在小炉盖上,主要的影响是烟尘和高温
光学镜头一直维持微正压,烟尘进不去;
光学镜头前有烟尘防护罩,烟尘难以进入;
结果:
在现场连续运行6个月后,目前镜头十分干净,没有一点灰尘,
光学镜头工作温度可达250℃;
目前,在吹风的情况下,温度不超过80℃,在停风情况下,温度不超过150℃
2光纤
布置在4分的镀锌管里,固定在铁轨的外侧,在正常情况下,温度在50~80℃;
目前工作正常;
3仪表(电信号处理单元)
设计温度为0~60℃;
安装在炉间台,该处的温度不会超过50℃
结果:
六、结论
⒈焦炉全自动红外测温系统测温点与目前三班测温完全相同,测温精度高于目前的三班测温;
⒉焦炉全自动红外测温系统的测温过程为全自动进行,测温结果与目前的人工三班测温非常一致,
可将目前的人工三班测温该为白班的人工巡检;
⒊焦炉全自动红外测温系统的数据可直接进入计算机控制系统,可以自动进行焦炉加热控制,减小炉温波动,稳定焦炭质量;
节能降耗达1.5~3%;
⒋该项目已经获国家专利,专利号为ZL200620071265.1;
⒌焦炉全自动红外测温系统的使用寿命是热电偶的2~3倍以上。
七、仪表的维护与校验
⒈定期(一周)观察吹气压力表的压力(应不小于500Pa),
⒉定期(半年)检查一下光学镜头有无灰尘,若有灰尘,则用脱脂药棉沾酒精擦洗;
⒊仪表的校验:
可在仪表盒中将仪表卸下,去校验。
光学镜头和光纤等设备为石英制品,没有老化问题,不需要校验。
八、焦炉加热控制方案
根据火道温度---自动调整加热煤气流量;
根据加热煤气流量---自动调整分烟道吸力;
以二前馈、一反馈、一监控、三修正、两串级相结合的优化调控系统
二前馈:
供热煤气量前馈、分烟道吸力前馈
一反馈:
炉温反馈
一监测:
监测空气系数α值
三修正:
热值修正、水分修正、实测炉温偏差修正
两串级:
炉温控制、吸力控制采用串级控制方案。
代表火道选择(初步,待工艺人员确定)
推焦顺序(5-2串序,小圆圈为推焦顺序示意)
0,3T,T,4T,2T2,3T+2,T+2,4T+2,2T+24,3T+4,T+4,4T+4,2T+46,3T+6,T+6,4T+6,2T+68,3T+8,T+8,4T+8,2T+810,3T+10,T+10,4T+10,2T+10
1,3T+1,T+1,4T+1,2T+1,3,3T+3,T+1,4T+3,2T+35,3T+5,T+5,4T+5,2T+57,3T+7,T+7,4T+7,2T+79,3T+9,T+9,4T+9,2T+911,3T+11,T+11,4T+11,2T+11
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- 焦炉 全自动 连续 测温 加热 优化 控制 技术
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