焦炉加热系统的调节与优化
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摘 要：本文主要分析了焦炉加热系统调节与优化方面有关的问题，通过对实际生产中控制方案的分析得到了炉顶温度的变化规律，并提出了优化控制方案。焦炉加热系统的优化和调节对于相关企业生产方面有着重要的作用，本文希望就该方面的研究能够对有关工作人员起到一定的帮助作用。
关键词：焦炉;加热系统;调节与优化
目前我国的炼焦工业正处在高速上升阶段，炼焦工业在对内供给和对外出口两方面都为我国经济的快速发展做出了巨大贡献。为了继续提高我国炼焦工业的质量同时降低对环境的污染需要做好焦炉产业的高效化生产以及节能化生产，要通过提升焦炉的性能调节与优化焦炉加热系统来实现这一点，要通过技术上的创新来不断提高综合经济效益。
1 焦炉炉型分类
焦炉是一种常见的应用于焦炭生产领域的以耐火砖和耐火砌块为主要材料的生产工具，目前焦炉的规模比较大一般会配备几十孔以上的炭化室，年产量超过数十万吨，一些发达国家的大型焦炉甚至能够达到年产百万吨。目前随着技术的发展和各国交流的深入在相关企业中应用的焦炉技术标准几乎统一结构也趋于一致，但是根据原料种类的不同以及热能供应和燃料类型的不同焦炉也有几个不同的类型：
①根据立火道的结构来划分焦炉可以分为两种一种是水平火道式另一种是直立火道式，再进行细分直立火道又可以分成上跨式和两分式等;
②生产时所用煤气不同：根据所用煤气种类不同可以把焦炉划分为单热式和复热式两种，两者的区别是单热式采取单一类型的煤气燃料而复热式采用超过两种以上的煤气燃料;
③煤气供应模式的不同：根据煤气供应模式的不同可以将焦炉划分为侧入式、下喷式和全下喷式等类型，目前这几种焦炉在工业生产中都有较广泛的应用;
④蓄热室结构的不同：根据蓄热室结构的不同可以将焦炉划分为纵蓄热室、横蓄热室两种类型，横蓄热室焦炉又可分为两分蓄热室和分格蓄热室;
⑤煤炭填装方式的不同：根据煤炭填装方式的不同可以分为顶装焦炉和侧装焦炉两种类型。
2 焦炉的加热过程有关问题分析
分析焦炉加热的过程找出焦炉加热的特点明确其中存在的问题是找到调节优化焦炉加热系统的关键，下面将对焦炉加热过程中有关的问题进行分析。
2.1 焦炉加热过程的特点
焦炉对煤炭进行加热的过程是一个较复杂的过程，在整个过程中有很多因素能够影响到整体的加热效率和加热效果。
①煤料类型的影响：煤料的种类不同，质量不同，用量大小、煤料形状等的不同都可能对炼焦过程产生影响，具体影响点可以确定为对整体耗热水平的影响;
②煤气成分的影响：在炼焦时煤气热值变化会对炼焦效果产生直接的影响，而煤气热值主要会受到煤气成分和性状这两方面的影响;
③操作流程的影响：因为一些人为原因和一些不可避免的主观因素造成的炉温不稳定会严重影响炼焦的效果。
综上而言在炼焦时影响炼焦成果的变量数目较多，在实际生产中不容易做到全面控制，并且各种影响因素之间存在着相互关联的关系彼此之间互相影响也增加了控制和调节焦炉的难度。在实际生产中发现许多因素对焦炉效率的影响呈现出无规律性这种参数的不可控性也加大了实际操作的难度，所以要想真正的做到有效控制焦炉需要对其加热过程进行充分的动态分析，要综合考虑到各种随机因素要研究出常规状态下最有利的控制方法。
2.2 焦炉加热过程控制的意义
对焦炉加热过程进行有效控制其意义主要体现在两个方面：
①提高实际生产效益：采取有效的焦炉控制手段能够减少炼焦的时间和炼焦原料的投入，通过调节一些原料组分和生产环节能够有效地提高出焦率;
②减少对环境的污染提高焦炉加热的控制水平能够有效减少原料的消耗提高燃料的使用效率减少一些因为不完全燃烧而造成的有害气体和烟尘产生，这是当前建设生态产业的必然要求。
2.3 当前焦炉自动加热控制系统存在的问题
目前我国在焦炉自动加热控制系统方面还存在较多的问题与一些发达国家还存在一定的差距，这些问题具体表现在：
①管理控制系统操作较为复杂：当前在焦炉自动加热控制系统中存在的一个突出问题就是控制系统操作过于复杂，需要把控的参数过多，这样的问题严重限制了系统的正常使用水平，在实际生产中往往技术人员不能对操作系统中的各项参数进行全面的把控这样的问题的存在极大的提高了操作难度和生产风险;
②理论化成果过于复杂：经过大量的数学模型构造和对一些生产实际的探究目前操作系统的功能已经有了很大程度的提升，但是由于数学模型的过于复杂导致的操作人性化程度较低许多系统参数过于复杂极大的影响了系统的实际使用效果;
③当前使用设备与理论的不匹配，按照离线评估理论能够有效通过测定温度参数来降低实际能耗但是在实际使用过程中发现由于测定设备的落后很难做到连续对温度进行实时把控，这种脱节也是当前存在的重点问题;
④自动加热控制系统对于不同焦炉的个性适应不够好：经过上面的介绍可以知道焦炉有多个种类在使用时虽然整体的加热模式相似但也存在一些个性部分，目前的加热控制系统只是片面的套用了通用规则而并没有根据焦炉种类的不同进行有关优化设计，这样会导致生产中会产生一些偏差。
3 焦炉加热系统的调节与优化方案
进行焦炉加热系统的调节与优化方案设计需要对控制系统进行了解并找到相关控制方案，下面將就这两点进行展开说明。
3.1 焦炉加热控制系统
焦炉加热控制系统由三方面组成分别是前馈供热控制系统、炉温反馈控制系统和前反馈相结合的供热控制系统。前馈供热量控制系统使用时需要将生产任务、入炉煤的参数、热平衡数据和目标焦炭的质量进行输入，在经过系统处理后会得出一个耗热量模型，依据这个模型结合煤气参数可以较精确的控制煤气流量，这样在焦炉工作时就可以有效把控煤气流量减少浪费情况的发生。炉温反馈调节系统依据装炉煤参数、目标结焦时间、目标顶炉吸力和目标废气含氧制定出干馏控制模型、炉顶吸力控制模型和含氧量控制模型，这三个模型在工作中会对煤气的温度、顶炉的吸力、烟道的吸力以及煤气热值等进行调控达到让焦炉高效工作的目的。这种控制相对而言实现起来较容易在使用时要避免调节滞后的问题发生。前反馈结合控制系统通过入炉煤参数以及结焦时间来确定供热量模型，通过供热量模型可以得出目标炼焦耗热量进而可以结合煤气的实际参数来制定出加热煤气的流量，通过加热煤气流量就可以有效对空气的进入量进行调控达到对焦炉平均温度和实时温度的有效控制，这种控制系统分为次级回路和主回路两种回路在使用时两者会共同对温度等进行有效调节达到有效控制焦炉的目的。
3.2控制方案的简介
目前主要有两种焦炉控制方案：
①稳定结焦时间的控制方案：这种方案主要利用到前馈调节以及反馈调节，在应用这种方案时需要对目标废气中含氧量作为实时监控数据，要测得空气过剩状况，要根据实际情况将实测值和预测值进行对比并进行调节找到最佳的燃烧效果方案;
②结焦时间变动控制方案：通过专家控制系统和模糊控制联合工作系统可以对结焦时间和运行变动参数进行控制确保生产流程的稳定性。
4总结
综上而言，有效做到对焦炉加热系统的调节与优化对于提高焦炉生产效率，控制成本以及减少对环境的污染都有很大的帮助作用，企业要积极引入有关控制系统不断提高综合生产效益。
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