一、前言
中控自1993年起就開始致力于焦化行業(yè)生產(chǎn)過程的工藝、設(shè)備、控制與生產(chǎn)管理的工程及應(yīng)用研發(fā)，憑借優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、專業(yè)的工程實施隊伍以及完善的解決方案，中控已經(jīng)幫助近百個焦化行業(yè)客戶成功實現(xiàn)了對焦化生產(chǎn)過程的控制，裝置實施水平也從起初的20萬噸/年提升到200萬噸/年。
焦爐集氣管壓力系統(tǒng)作為一種強耦合、強干擾、嚴重非線性的控制對象，一直是焦化生產(chǎn)的控制難點。通過多年的經(jīng)驗積累與專項的技術(shù)攻關(guān)，中控已經(jīng)開發(fā)了具有特色的焦爐集氣管壓力控制技術(shù)解決方案，既有效提高了集氣管壓力調(diào)節(jié)精度，又保證了系統(tǒng)的安全可靠運行。
焦爐煤氣（貧煤氣或高爐煤氣）從焦爐底孔吹入燃燒室燃燒（焦爐煤氣下噴，高爐煤氣混合煤氣側(cè)噴），對相鄰炭化室進行加熱，并采用交換機進行分時段送氣切換；將含水量<10%的配合精煤送入炭化室，入爐煤在相鄰燃燒室高溫加熱下，經(jīng)高溫干餾結(jié)焦形成焦炭；高溫干餾出來的約700℃荒煤氣經(jīng)冷凝、冷卻及一系列凈化和化產(chǎn)品回收處理，得到凈化的焦爐煤氣（鋼鐵企業(yè)用）或城市煤氣，回收的化產(chǎn)品有硫銨、氨水、煤焦油及苯等。整個工藝流程分為配合煤、焦炭、荒煤氣、加熱系統(tǒng)、化產(chǎn)等。具體工藝流程如圖1所示：
焦化生產(chǎn)的整體控制方案主要分為：
1. 順序控制系統(tǒng)
主要包括焦爐換向、備煤、（配煤）篩焦、干熄焦（濕熄焦）等順序控制系統(tǒng)，用以實現(xiàn)對設(shè)備的順序啟停、順序控制和聯(lián)鎖保護等功能。
2. 聯(lián)鎖系統(tǒng)
主要包括鼓風(fēng)機和電捕塔（電捕焦油器）的運行聯(lián)鎖、焦爐三大車或四大車（部分焦爐有除塵車）聯(lián)鎖及鼓風(fēng)機\油泵和電捕塔(電捕焦油器)的運行連鎖等。
通過在推焦車、攔焦車和熄焦車上設(shè)置的爐號識別裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、無線數(shù)據(jù)傳輸裝置等，進行各車輛位置識別和工作狀態(tài)的自動采集，通過數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)雙向傳送，完成車輛間的信息傳遞和交換，實現(xiàn)推焦車、攔焦車、熄焦車聯(lián)鎖和操作管理功能。
焦爐荒煤氣系統(tǒng)主要的控制設(shè)備為鼓風(fēng)機，離心鼓風(fēng)機的喘振控制通過煤氣小循環(huán)手動閥控制（一般不引入系統(tǒng)），煤氣總管吸力通過煤氣大循環(huán)或鼓風(fēng)機調(diào)速控制實現(xiàn)；控制對象主要是∏形管后蝶閥，機前蝶閥，風(fēng)機變頻器或液力偶合器�？刂葡到y(tǒng)主要實現(xiàn)監(jiān)控和風(fēng)機系統(tǒng)的聯(lián)鎖和聯(lián)鎖記錄。
3. 模擬量控制系統(tǒng)
主要包括集氣管壓力控制系統(tǒng)、焦爐加熱系統(tǒng)（包含分煙道壓力控制、主煤氣流量控制等）、氣液分離器液位控制等。
焦爐集氣管壓力控制是焦爐控制的關(guān)鍵之一。采用先進控制手段，對焦爐焦氣管壓力進行長期穩(wěn)定控制，對于改善環(huán)境、提高煤氣回收量和質(zhì)量以及焦爐輔助產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，具有重要的意義。根據(jù)“多焦爐集氣管壓力先進控制”方案設(shè)計原則和技術(shù)指標，中控提出一種分層結(jié)構(gòu)的基于專家系統(tǒng)技術(shù)的“混合智能解耦控制”方案，該方案的總體思路框架如圖3所示：
◆ 基礎(chǔ)控制層
位于控制結(jié)構(gòu)最底層的“基礎(chǔ)控制級”是整個控制方案能順利實施的關(guān)鍵。它主要包括：各分集氣管壓力獨立翻板調(diào)節(jié)系統(tǒng)、集氣管壓力調(diào)節(jié)智能解耦系統(tǒng)、鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)、荒煤氣大循環(huán)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、鼓風(fēng)機后壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等控制子系統(tǒng)。
◆ 協(xié)調(diào)控制層
位于整個控制系統(tǒng)的中間層的是協(xié)調(diào)控制級，它的目的是根據(jù)實際工況變化修正上述基礎(chǔ)控制級的回路設(shè)定值，完成系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)定工作。
◆ 管理決策層
管理決策層位于整個控制方案架構(gòu)的最上層。它實際上是一個專家系統(tǒng)，在整個控制方案中起到統(tǒng)帥和中樞的作用，地位極其重要。管理決策層負責對集氣管系統(tǒng)的實際運行工況進行實時辨識，經(jīng)過推理，按當時的工況和當時系統(tǒng)所具備的調(diào)節(jié)能力對控制目標進行決策，進而決定目前的控制策略（是否調(diào)風(fēng)機轉(zhuǎn)速、調(diào)多少并由此決定荒煤氣大循環(huán)調(diào)節(jié)的啟動和停止）。本專家控制系統(tǒng)由四大塊組成：信息處理單元、知識庫、推斷引擎和智能決策單元。
分煙道壓力控制的目的是保證煙道的吸力穩(wěn)定，達到合理的空氣過剩系數(shù)，從而減少熱損失，提高熱效率。根據(jù)分煙道壓力變化自動調(diào)節(jié)煙道翻板的開度，穩(wěn)定分煙道壓力。燃燒控制系統(tǒng)采用以加熱煤氣量作為前饋參數(shù)調(diào)節(jié)煙道吸力的方案，考慮到廢氣含氧量受諸多方面因素影響。
中控對加熱系統(tǒng)控制采用前饋控制結(jié)合焦爐爐溫自動管理算法修正的方案，即將影響焦爐加熱的主要因素如加熱煤氣特性、配合煤的特性和焦爐操作等納入流量控制模塊。加熱控制采用前-反饋相結(jié)合的方式，根據(jù)實測的火道溫度反饋調(diào)節(jié)加熱煤氣流量；根據(jù)煤氣流量的變化前饋調(diào)節(jié)分煙道吸力的大小。
由于火道溫度的多模式模糊控制單元中包含了影響焦爐加熱穩(wěn)定的主要參數(shù)，以此為基礎(chǔ)的控制模式能正確反映焦爐加熱需求，具有很強的實用性，而且該模式還能夠?qū)範t操作的狀態(tài)做出積極反應(yīng)，使調(diào)火和操作管理相結(jié)合。
部分控制流程圖如圖所示：
中控在焦化行業(yè)的典型業(yè)績?nèi)绫硭荆?SPAN lang=EN-US>
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典型用戶 |
項目名稱 |
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河北中煤旭陽焦化有限公司 |
200萬噸/年焦化工程（一期） |
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陜西黑貓焦化有限公司 |
120萬噸/年焦化工程 |
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內(nèi)蒙古慶華集團慶華煤化有限責任公司 |
100萬噸/年焦化工程 |
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太原市梗陽實業(yè)集團有限公司 |
100萬噸/年焦化工程 |
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曲沃閩光焦化有限責任公司 |
90萬噸/年焦化工程 |
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湖北新冶鋼有限公司 |
90萬噸/年焦化工程 |
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云南曲靖麒麟焦化有限公司 |
80萬噸/年焦化工程 |
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七臺河市勃利億達選煤有限責任公司 |
80萬噸/年焦化工程 |
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山西潞安環(huán)能煤焦化工有限公司 |
70萬噸/年焦化工程 |
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山西新現(xiàn)代煤焦化有限公司 |
70萬噸/年焦化工程 |
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定州焦化廠 |
70萬噸/年焦化鼓冷工段 |
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青海江倉能源發(fā)展有限公司 |
70萬噸/年焦化（焦爐、冷鼓工段）工程 |
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定州焦化廠 |
70萬噸/年化產(chǎn)工段 |
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山西巨海焦化有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西臨汾鋼鐵集團有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西金桃園煤焦化集團有限公司 |
60萬噸/年焦化工程2＃、3＃焦爐 |
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山西平遙煤化集團有限責任公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西南鐵集團光大焦化氣源有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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太原市信豐通機電貿(mào)易有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西省安澤永鑫焦化有限責任公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西南鐵集團光大大焦化氣源有限公司 |
60萬噸/年焦化工程(化產(chǎn)) |
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山西省平遙煤化（集團）有限責任公司 |
60萬噸/年焦化工程(化產(chǎn)) |
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山西瑞德焦化有限公司煤氣化分公司 |
60萬噸/年焦化工程(化產(chǎn)) |
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山西曙光煤焦集團有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西孝義紅塔煤焦化有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西天星煤氣化有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西鑫升焦化有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西金巖電力煤化工有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山西省安澤縣永鑫煤焦化有限責任公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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山東金能煤炭氣化有限公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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內(nèi)蒙古烏拉山化肥有限責任公司 |
60萬噸/年焦化工程 |
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平山縣敬業(yè)焦酸有限公司 |
60萬噸/年焦化集氣管壓力控制及粗苯回收工程 |
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山西天星煤氣化公司 |
60萬噸/年焦化工程（化產(chǎn)） |
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