焦炉加热煤气单管智能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种焦炉加热煤气单管智能控制系统，包括依次串接的煤气单管、调节阀、执行机构、安全隔离栅、控制模块、通信模块、服务器和数据采集模块；调节阀用于控制煤气单管的流量大小；执行机构用于调节阀的阀门开度控制；安全隔离栅用于双向电信号的安全传递；数据采集模块用于采集温度数据并上传服务器；服务器计算煤气单管所对应的调节阀的阀门开度值并通过通信模块下发控制模块；控制模块将接收的阀门开度值通过安全隔离栅发送给执行机构。本发明专利技术完全由系统自动控制，提高了生产效率，减轻了工人的工作量；能够有效地减少燃烧室的高低温孔数量，提高全炉温度的均匀性和稳定性；还能有效地节约煤气，减少氮氧化物的排放。

Intelligent Control System of Coke Oven Heating Gas Single Pipe

【技术实现步骤摘要】
焦炉加热煤气单管智能控制系统
本专利技术具体涉及一种焦炉加热煤气单管智能控制系统。
技术介绍
焦炉，是一种以煤为原料，经过高温干馏生产焦炭，并同时获得煤气和煤焦油，以及其他化工产品（包括氨、粗苯、硫、硫氰化合物等）的装置，是一种结构复杂且长期连续生产的加工设备，其生产温度一般为950~1050℃。焦炉加热，是焦炉正常工作的重要保证。焦炉的加热控制是一个具有多变量、大时滞、非线性的复杂工业过程，其控制难度较大。在以往的研究中，主要针对煤气主管流量进行控制，而煤气单管的控制通常都由生产人员手动更换孔板进行调节，手动更换工作量大，耗时长，控制精度低，整体控制效果不理想，导致焦炉横排温度均匀性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可靠性高、自动化程度好且控制效果较好的焦炉加热煤气单管智能控制系统。本专利技术提供的这种焦炉加热煤气单管智能控制系统，包括煤气单管、调节阀、执行机构、安全隔离栅、数据采集模块、通信模块、服务器和控制模块；煤气单管为同一个燃烧室内给立火道供给焦炉煤气或者高炉煤气的所有煤气支管的总管，煤气单管的另一端与煤气主管相连，全部煤气单管的总煤气量由煤气主管流量控制；调节阀安装在煤气主管与煤气单管的连接部位，用于控制煤气单管的流量大小；执行机构安装在调节阀上，用于调节阀的阀门开度控制，从而控制调节阀流量的大小；安全隔离栅安装在执行机构与控制模块之间，用于双向电信号的安全传递；数据采集模块用于采集上升管或者桥管的荒煤气温度和燃烧室的立火道温度，并将数据上传服务器；服务器根据上传的温度数据计算煤气单管所对应的调节阀的阀门开度值，并将该数值通过通信模块下发控制模块；控制模块将接收的阀门开度值通过安全隔离栅发送给执行机构。所述的采集上升管或者桥管的荒煤气温度，具体为采用热电偶测量温度。所述的采集燃烧室的立火道温度，具体为采用红外测温传感器测量温度。所述的服务器根据上传的温度数据计算煤气单管所对应的调节阀的阀门开度值，具体为采用如下步骤计算阀门开度值：S1.对于每个燃烧室，计算该燃烧室的立火道温度和标准温度的偏差和偏差变化率作为模糊控制的输入，阀门开度的增量作为输出，基本思路为高温时减少阀门开度，低温时增大阀门开度；S2.根据接收的上升管或者桥管的荒煤气温度判断碳化室是处于落火前状态还是落火后状态；若为火落状态则提供一个修正补偿量量；S3.将修正补偿量叠加到模糊控制的计算结果上，作为此次阀门开度的增量输出。本专利技术提供的这种焦炉加热煤气单管智能控制系统，采用智能控制算法自动计算阀门开度值，不再需要人工进行单管调节，完全由系统自动控制，提高了生产效率，减轻了工人的工作量；通过温度测量模块中的燃烧室立火道温度进行反馈调节，能有效地减少燃烧室的高低温孔数量，提高全炉温度的均匀性和稳定性；通过温度测量模块中的上升管或者桥管的荒煤气温度测量，能准确得到碳化室的工况，并根据工况及时进行调整，减少火落后不必要的煤气量供给，能有效地节约煤气，减少氮氧化物的排放。附图说明图1为本专利技术的系统功能模块图。图2为本专利技术的智能控制逻辑图。图3为本专利技术系统投用后的高低温孔数量效果对比图。图4为本专利技术系统投用后的煤气下降幅度效果对比图。图5为本专利技术系统投用后的氮氧化物下降幅度效果对比图。具体实施方式如图1所示为本专利技术的系统功能模块图：本专利技术提供的这种焦炉加热煤气单管智能控制系统，包括煤气单管、调节阀、执行机构、安全隔离栅、数据采集模块、通信模块、服务器和控制模块；煤气单管为同一个燃烧室内给立火道供给焦炉煤气或者高炉煤气的所有煤气支管的总管，煤气单管的另一端与煤气主管相连，全部煤气单管的总煤气量由煤气主管流量控制；调节阀安装在煤气主管与煤气单管的连接部位，用于控制煤气单管的流量大小；执行机构安装在调节阀上，用于调节阀的阀门开度控制，从而控制调节阀流量的大小；安全隔离栅安装在执行机构与控制模块之间，用于双向电信号的安全传递；数据采集模块用于采集上升管或者桥管的荒煤气温度和燃烧室的立火道温度，并将数据上传服务器；服务器根据上传的温度数据计算煤气单管所对应的调节阀的阀门开度值，并将该数值通过通信模块下发控制模块；控制模块将接收的阀门开度值通过安全隔离栅发送给执行机构。在具体实施时，采用热电偶测量并采集上升管或者桥管的荒煤气温度；采用红外测温传感器测量温度测量和采集燃烧室的立火道温度。以65孔5.5米捣固焦炉为例进行说明，该焦炉有65个燃烧室和66个碳化室，每个燃烧室有32个立火道，按照双联火道的结构，立火道下面的煤气支管按照单双排序分为了两列，每列16根，这些煤气支管则由两根煤气单管分别控制两列煤气支管的流量，则焦炉的单管总数共有132根。如图2所示为本专利技术的智能控制逻辑图：服务器根据上传的温度数据计算煤气单管所对应的调节阀的阀门开度值，具体为采用如下步骤计算阀门开度值：S1.对于每个燃烧室，计算该燃烧室的立火道温度和标准温度的偏差和偏差变化率作为模糊控制的输入，阀门开度的增量作为输出，基本思路为高温时减少阀门开度，低温时增大阀门开度；S2.根据接收的上升管或者桥管的荒煤气温度判断碳化室是处于落火前状态还是落火后状态；若为火落状态则提供一个修正补偿量量；S3.将修正补偿量叠加到模糊控制的计算结果上，作为此次阀门开度的增量输出。如图3所示为本专利技术系统投用后的高低温孔数量效果对比图；如图4所示为本专利技术系统投用后的煤气下降幅度效果对比图；如图5所示为本专利技术系统投用后的氮氧化物下降幅度效果对比图。可以看到，本专利技术投入系统后，高低温孔数量均有下降，且下降幅度在30%左右；同时，系统投用后煤气下降幅度在2%-3%左右，氮氧化物下降20%-30%；因此可以知道，本专利技术方法不仅能够自动且可靠的调节煤气单管的阀门开度，而且本专利技术方法的控制效果更好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焦炉加热煤气单管智能控制系统，其特征在于包括煤气单管、调节阀、执行机构、安全隔离栅、数据采集模块、通信模块、服务器和控制模块；煤气单管为同一个燃烧室内给立火道供给焦炉煤气或者高炉煤气的所有煤气支管的总管，煤气单管的另一端与煤气主管相连，全部煤气单管的总煤气量由煤气主管流量控制；调节阀安装在煤气主管与煤气单管的连接部位，用于控制煤气单管的流量大小；执行机构安装在调节阀上，用于调节阀的阀门开度控制，从而控制调节阀流量的大小；安全隔离栅安装在执行机构与控制模块之间，用于双向电信号的安全传递；数据采集模块用于采集上升管或者桥管的荒煤气温度和燃烧室的立火道温度，并将数据上传服务器；服务器根据上传的温度数据计算煤气单管所对应的调节阀的阀门开度值，并将该数值通过通信模块下发控制模块；控制模块将接收的阀门开度值通过安全隔离栅发送给执行机构。

【技术特征摘要】
1.一种焦炉加热煤气单管智能控制系统，其特征在于包括煤气单管、调节阀、执行机构、安全隔离栅、数据采集模块、通信模块、服务器和控制模块；煤气单管为同一个燃烧室内给立火道供给焦炉煤气或者高炉煤气的所有煤气支管的总管，煤气单管的另一端与煤气主管相连，全部煤气单管的总煤气量由煤气主管流量控制；调节阀安装在煤气主管与煤气单管的连接部位，用于控制煤气单管的流量大小；执行机构安装在调节阀上，用于调节阀的阀门开度控制，从而控制调节阀流量的大小；安全隔离栅安装在执行机构与控制模块之间，用于双向电信号的安全传递；数据采集模块用于采集上升管或者桥管的荒煤气温度和燃烧室的立火道温度，并将数据上传服务器；服务器根据上传的温度数据计算煤气单管所对应的调节阀的阀门开度值，并将该数值通过通信模块下发控制模块；控制模块将接收的阀门开度值通过安全隔离栅发送给执行机构。2.根据权利要求1所述的焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇波，盛荣芬，彭思为，赵怀宽，盘志斌，彭燕辉，李林华，黄天红，
申请(专利权)人：湖南千盟智能信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43