SunyTDCS9200集散控制系统在煤炭焦化中的应用

潍坊钢铁集团公司位于齐鲁大地的风筝之都潍坊市，是一家国有大型钢铁集团公司。随着钢铁产量日益增加，该公司投资数亿元新建160万吨焦化厂。经过认真的考察精心的筛选，潍坊钢铁集团煤气净化、焦炉、鼓风机三套装置全部采用浙大中自公司的SunyTDCS9200集散控制系统作为控制装置。 1、工艺简介 焦碳主要加工方法是高温炼焦（950——-1050℃）和回收化学产品。产品焦碳可作高炉冶炼的燃料，也可用于铸造、有色金属冶炼、制造水煤气；可用于制造生产合成氨的发生炉煤气，也可用来制造电石，以获得有机合成工业的原料。在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氢、粗苯等产品，并获得净焦炉煤气、煤焦油、粗苯精制加工和深度加工后，可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等，这些产品广泛用于化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业。净焦炉煤气可供民用和做工业燃料。煤气中的氨可用来制造硫酸氨、浓氨水、无水氨等。 焦化厂一般由备煤车间、炼焦车间、回收车间、焦油加工车间、苯加工车间、脱硫车间和废水处理车间组成。根据焦炉本体和鼓冷系统流程,从焦炉出来的荒煤气进入之前,已被大量冷凝成液体,同时,煤气中夹带的煤尘,焦粉也被捕集下来,煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。分离后氨水循环使用,焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温,此时,残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去,然后进入鼓风机被升压至19600帕左右。为了不影响以后的煤气精制的操作,例如硫铵带色、脱硫液老化等,使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。为了防止萘在温度低时从煤气中结晶析出,煤气进入脱硫塔前设洗萘塔用于洗油吸收萘。在脱硫塔内用脱硫剂吸收煤气中的硫化氢,与此同时,煤气中的氰化氢也被吸收了。煤气中的氨则在吸氨塔内被水或水溶液吸收产生液氨或硫铵。煤气经过吸氨塔时,由于硫酸吸收氨的反应是放热反应,煤气的温度升高,为不影响粗苯回收的操作,煤气经终冷塔降温后进入洗苯塔内,用洗油吸收煤气中的苯、甲苯、二甲苯以及环戊二烯等低沸点的炭化氢化合物和苯乙烯、萘古马隆等高沸点的物质,与次同时,有机硫化物也被除去了。 炼焦煤在炭化室经过干燥脱水、软化熔融、半焦化和半焦收缩成焦等阶段。在200℃以前，煤表面的水分、吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等析出。随着进入软化熔融阶段，在此阶段中，煤大分子侧链断裂和分解，产生热解产物，在半焦形成和开始缩聚之前，热解产生的蒸汽和煤气，主要含有甲烷、一氧化碳、化合水及焦油蒸汽等。温度继续升高，析出的气体中氢和苯蒸汽的含量增加。在半焦至焦碳阶段中，随着焦质致密、缩聚，氢大量的产生。在炭化室炼焦的特定条件下，上述初次分解的产物，通过赤热的半焦及焦碳层到达炉墙边，然后沿着高温的炉墙与焦碳之间的空隙到达炉顶空间。在此过程中，初次分解的产物经受高温作用又进一步分解。 因此，煤在炭化室内受热是不均匀的，各种生产物都有可能经受二次二解。此外，各炭化室装入的煤的质量、结焦周期、以及加热制度等都是变化的。炼焦时可以产生数百中化合物。 2、系统的组成 本SunyTDCS9200控制系统有3台现场控制站，6台操作站，控制站分别为：鼓风机控制站、焦炉控制站、煤气净化控制站。鼓风机系统配有1台操作站，焦炉系统配有2台操作站，煤气净化系统配有3台操作站。现场控制站采用控制模板、电源、通讯1：1冗余配置，保证系统能够安全稳定的运行。控制站IO数量比实际的IO数量多20%的裕量配置。

在现场控制站都设有UPS电源，保证意外停电导致数据的丢失。在每各操作控制站都有一台针孔打印机，可以打印各种生产报表，三个控制站之间通过光缆实现数据共享。整个控制系统图如下图。

三套系统通过工业以太网相互监控，实现报表报警数据同步检测。

I/O清单及系统配置 3、人机界面 随着对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程监控装置之间的通讯的需要，“监控和数据采集系统”越来越受到用户的重视，从而导致组态软件的大量使用。浙大中自公司的SunyTech人机交互界面，该软件界面友好，全中文系统可用于电力、制冷、化工、机械制造、交通管理等多种工程领域。无论您的应用场合如何，您都可以使用SunyTech构造有效的监控和数据采集系统。 　　 SunyTech是运行在Windows 2000/NT上的一种组态软件。使用SunyTech，用户可以方便地构造适应自己需要的“数据采集系统”，在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室，保证信息在全厂范围内的畅通。 　　 SunyTech的网络功能使企业的基层和其它部门建立起联系，现场操作人员和工厂管理人员都可以看到各种数据。管理人员不需要深入生产现场，就可以获得实时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。 　 SunyTech易于学习和使用，拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，既可以节省您的大量时间，又能提高系统性能。 　　 使用SunyTech，您可以： 　　√ 使用清晰准确的画面描述工业控制现场 　　√ 使用图形化的控制按钮实现单任务和多任务 　　√ 设计复杂的动画显示现场的操作状态和数据 　　√ 显示生产过程的文字信息和图形信息 　　√ 为任何现场画面指定键盘命令 　　√ 监控和记录所有报警信息 　　√ 显示实时趋势曲线和历史趋势曲线 　　√ 使用多样而灵活的方式查询历史数据 　　√ 时间驱动和事件驱动的报表的打印 　　√ 设计多级安全控制和访问权限 在煤气净化控制系统中，将每个工段分开，而且每个工段的都有自己的AI数据报表、报警、历史趋势、实时趋势、参数一览。极其方便用户的操作和查阅，见下三副流程图。

工段分类界面

油库工段

冷凝电捕工段 4、控制算法： SunyIEC是中自公司自行设计的工业控制应用软件平台的控制组态软件，是编写控制算法的编辑器平台。实现了IEC61131-3标准中的5种控制语言（FBD、LD、SFC、ST、IL），用户可以用这5种的一种或多种构建自己的控制算法。常用的FBD中的PID控制的含义是：　　 由于焦炉中的变量震荡大，单PID模块控制效果不佳，在本控制算法中在用2种PID参数，即偏差大时采用一组PID参数，偏差小时自动切换到另一组PID参数。实践证明该方案控制的效果良好。IEC算法见下图：

5、应用情况： 潍坊钢铁焦化厂于05年6月10日顺利出焦，经过数周的观察，该系统性能稳定可靠，控制效果良好，数据共享，减轻了工人的劳动梁，大大提高了工作效率。