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焦炉集气管压力基于BP网络辨识系统自适应PID控制第一章：绪论1.1 焦炉集气管压力控制的重要性1.2 国内外研究现状与进展1.3 研究对象及研究目的1.4 研究方法和技术路线第二章：焦炉集气管控制系统模型分析2.1 焦炉集气管控制系统总体架构2.2 焦炉集气管压力建模方法2.3 焦炉集气管控制系统考虑非线性因素的模型第三章：基于BP网络的焦炉集气管压力辨识3.1 BP网络原理及优势3.2 BP神经网络在焦炉集气管压力辨识中的应用3.3 BP网络算法的优化及误差分析第四章：自适应PID控制算法的设计与实现4.1 PID控制算法原理及特点4.2 自适应PID控制算法的设计4.3 焦炉集气管压力控制系统中自适应PID控制算法的实现与优化第五章：仿真实验结果分析与讨论5.1 仿真平台的搭建与数据采集5.2 仿真实验结果分析与讨论5.3 自适应PID控制算法与传统PID控制算法的对比分析第六章：总结与展望6.1 研究总结6.2 研究不足与展望6.3 对焦炉集气管压力控制系统优化的建议第一章：绪论1.1 焦炉集气管压力控制的重要性焦炉是炼钢、炼铁的关键生产设备之一，而焦炉集气管是焦炉系统中承载重要气体的管道之一。
焦炉集气管的压力控制对于炉内气体流动的均衡和稳定非常重要，同时对于钢铁生产的能源消耗和环保排放也有着至关重要的影响。
在焦炉的生产过程中，由于燃烧及反应温度的不同，集气管内的压力会不断变化，如果不能及时准确地进行调整控制，会直接影响炉内焦炭生产的质量及数量，进而影响钢铁生产的效率和品质，甚至影响到炉体的稳定运行，增加了生产管理的难度，并且也会增加投入成本。
因此，实现焦炉集气管压力的实时监测和自动控制至关重要。
1.2 国内外研究现状与进展随着现代自动控制技术、计算机技术和网络技术的不断发展和应用，人们对于焦炉集气管自动控制的需求越来越高，同时针对中国自身情况，紧抓技术发展和锤炼短板，大力推进自主创新和集成应用，已经出现了多种基于控制理论和智能算法的焦炉集气管压力自动控制研究。
焦炉集气管压力调节控制影响因素分析摘要：本文介绍了酒钢焦化厂3#4#焦炉及其化产配套工艺流程，重点分析了影响3#4#焦炉集气管压力波动的各类影响因素，提出合理的控制措施，确保焦炉和后续系统生产稳定运行。
关键词：焦炉、集气管压力、影响因素、控制措施前言焦炉集气管压力的稳定与否直接关系到焦炉生产及化产回收系统的稳定，因此合理稳定的控制好集气管压力，减少集气管压力波动情况至关重要，但同时在集气管压力控制过程中任何一个微小的因素都会引起集气管压力的波动。
在日常生产操作中，集气管压力是不断变化的，特别是装煤过程中集气管压力波动频繁。
集气管压力偏低，会导致炭化室产生负压，如果吸入大量空气可能会导致焦炭燃烧产生生产事故、化产品燃烧降低化产品回收率，同时，炭化室炉墙石墨过分燃烧造成炉墙串漏，影响焦炉寿命。
集气管压力偏高，会使炭化室压力增大，造成炉门跑烟冒火，污染环境，造成化产品损失，同时给焦炉生产操作带来恶劣影响。
1 系统工艺流程简介炼焦配合煤在焦炉炭化室通过高温干馏产生的荒煤气，在煤气鼓风机产生的负压条件下，经上升管、桥管引入集气管。
利用循环氨水在桥管、集气管的喷洒，氨水汽化带走大部分显热，使煤气温度由650～750℃将至76℃左右，同时，大部分焦油组分被冷凝下来，通过气液分离器将煤气、焦油氨水进行分离，氨水、焦油进入机械化澄清槽，煤气进入初冷器，在初冷器内经初冷循环水、低温水分段进行间接换热，冷却至24-27℃。
冷却后的煤气通过离心鼓风机加压，将煤气送至脱硫、吸氨、粗苯系统进行回收净化，净化后的焦炉煤气送至焦炉回炉加热或化产工序管式炉、外供炼轧、民用等用户。
2 集气管压力控制的措施2.1集气管压力的主要调节手段或措施，一是通过模糊控制系统程序，自动平衡各焦炉集气管后吸气管翻板阀开度，以稳定各集气管压力；二是通过煤气大、小循环管翻板阀开度对初冷器前吸力进行总体调节，煤气大、小循环管是将鼓风机后煤气循环返回至初冷器前荒煤气管道，各循环管设有翻板阀；三是通过调节煤气鼓风机转速高、低，对鼓风机前吸力进行总体调节。
焦炉集气管底部沉积物的清理与系统改造摘要:本文分析了焦炉集气管底部焦油淤积产生的原因,提出了有效解决的措施。
关键词:集气管沉积物清理改造我厂5#焦炉于2006年7月底投产,同期氨水循环系统投入使用。
在使用了3年后,集气管底部出现焦油等沉积物,导致集气管温度持续偏,且呈现日益增高的趋势,如果不及时清理,将会对焦炉的生产带来很多不利的影响,任其发展将危及焦炉的正常运行。
1 问题的发现从焦炉炭化室导出的荒煤气温度高达650℃～700℃,其中含有大量焦油、苯类、氨汽、水蒸汽以及硫化氢等,送往后续工序进行净化处理并回收其中的副产品前需要将其温度降低到一定程度。
冷却效果主要取决于循环氨水量和喷洒效果。
一般循环氨水量按5m3/t干煤(单集气管)。
循环氨水量偏低则会导致集气管煤气温度增高。
喷洒效果就要看氨水雾化程度和均匀情况。
如果循环氨水中含尘含渣含油过多,导致氨水喷嘴堵塞,循环氨水量和喷洒效果则都会受到影响。
2010年5月份,5#焦炉在生产过程中发现集气管温度偏高,一般情况下集气管温度在90℃～100℃之间,此时温度却在110℃以上,并且还有继续升高的趋势。
同时循环氨水的流量偏低,焦油盒和吸气管处出现块状焦油渣。
进一步检查发现集气管底部焦油渣平均厚度在30cm左右,且硬度比较大。
如不加以处理将直接影响焦炉的正常生产。
2 原因分析经过认真地检查和分析,我们认为造成焦油盒和吸气管堵塞的原因有以下几点。
(1)集气管工艺设计上有千分之五的坡度,但较短的距离不能体现高度差,对焦油流动性改善不大;虽然5#炉是设两段集气管,但集气管末端焦油堆积并没有更好办法解决,长时间积累,焦油也会越来越多。
(2)在装煤和炼焦过程中,有少量的煤粉随荒煤气吸入集气管而形成难以流动的焦油渣。
观察结焦中后期的炉号,部分从上升管冒出的荒煤气是黑色的,说明荒煤气中夹带焦粉较多。
(3)集气管压力自动调节电机的反馈控制不及时,风机吸力过大,造成集气管有时负压,在此负压下,易将刚装煤炭化室中的煤粉吸入集气管,煤粉与焦油混合后使焦油粘度更大,流动性更差。
焦炉集气管压力自动调节的改进
任颢
【期刊名称】《山西化工》
【年(卷),期】2001(021)004
【摘要】改变调节系统的取压点,应用快速阻尼器克服系统干扰,通过对鼓风机进行变频调速,实现了焦炉集气管压力的自动调节.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】任颢
【作者单位】山西焦化集团有限公司,山西,洪洞,041606
【正文语种】中文
【中图分类】TQ52
【相关文献】
1.焦炉集气管压力数学建模及自动调节的实现 [J], 张中明;吴晓苏
2.基于实验法的焦炉集气管压力数学建模及其自动调节的实现 [J], 张中明;吴晓苏
3.焦炉集气管压力自动调节的优化 [J], 宁胜
4.焦炉集气管压力自动调节技术 [J], 鲁建勋
5.酒钢4~#焦炉集气管压力自动调节系统的改进 [J], 乔治
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焦炉集气管压力自动控制技术方案与制作安装技术规程1、概述：1.1某焦化厂现有2×72孔4.3m捣固焦炉，装煤采用高压氨水侧导技术后，拟对焦炉集气管压力自动控制系统进行改造。
1.2当装煤采用高压氨水M管导烟技术后，装煤期间将对集气管压力产生很大冲击；若高压氨水压力没有采用智能控制，则装煤期间“冒烟”与“煤气含氧量”也不能兼顾。
1.3因为高压氨水装煤时，桥管就相当于一个“喷射器”，靠高压氨水的喷射力将上升管内的气体（煤气+空气）压入集气管，以使上升管形成负压。
由此可见，这个“喷射器”的喷射力决定了装煤时的导烟效果。
但在整个装煤过程中，所需要的喷射力是不一样的。
如果不对喷射力进行调节，那么有时会炉门冒烟严重、又有时会进入大量空气。
在装煤过程中既炉门冒烟，又煤气含氧超标，就充分证明了这一点。
1.4我们的控制系统在装煤过程中可以自动控制高压氨水压力（高压氨水压力是变化的，不是定值）——在不需要很大的喷射力时，系统会自动降低高压氨水压力，以免吸入过多空气使煤气含氧超标；当需要较大喷射力时，系统将自动增大高压氨水压力，同时在工艺技术允许的范围内适当降低集气管压力，以提高上升管的吸力。
因为集气管就是这个“喷射器”的出口——出口压力降低了，自然入口吸力就增加了。
1.5对于采用高压氨水导烟装煤的捣固型焦炉，由于在装煤期间开2-3个上升管的高压氨水，对集气管的瞬间冲击非常大，所以当开始喷高压氨水时，控制系统要同步对鼓风机进行调节，才能保证在装煤期间，将集气管压力的波动控制在最小的范围；而且为了配合导烟装煤，一般需要在装煤的初期将集气管压力控制的稍低一些（以防止炉门冒烟），在装煤的末期需要将集气管压力控制的稍高些（以防止由于关闭炉门、停高压氨水而造成的集气管压力过低）。
1.6在交换机换向时集气管压力波动较大的解决方案：通过控制机后煤气的出处，以解决换向时集气管压力波动大的问题。
1.7回炉煤气占煤气发生量的30%—40%；交换机的工作过程是先关闭煤气旋塞、再进行空气—废气换向、最后打开煤气旋塞。
焦炉集气管压力控制系统改进
一、引言
焦炉集气管通过桥管和上升管与碳化室相连通，其压力大小直接反映了碳化室压力的变化，是炼焦生产过程中一个非常重要的指标，其稳定性不仅仅关系到焦炉的寿命，更直接影响着煤化工产品的质量和产量。
因此，对焦炉集气管压力的稳定调节一直以来都是焦化厂普遍关心的问题。
在炼焦生产过程中，需保证各焦炉煤气压力在80～120Pa之间的稳定是焦炉正常生产的重要保证。
若压力过高会导致炉子跑烟冒火、污染环境并且严重影响操作安全，造成能源的浪费；若压力过低，会使大量空气从炉门等不严密处进入炭化室，与焦炭及煤气燃烧造成损失，降低煤气和焦碳质量，同时也影响炉子寿命。
二、集气管压力控制影响因素分析
1、集气管压力调节回路之间的强耦合效应。
焦炉集气管到初冷器前管道互通，任何一座焦炉集气管的压力波动都将影响其它各座焦炉集气管压力。
在常规调节方式下，各个集气管压力独立调节，没有沟通和协调，任何一座焦炉集气管压力的调节过程必然影响到其它焦炉集气管压力的稳定，进而触发其调节机构的动作。
不同焦炉集气管压力的调节过程相互影响，从而形成典型的集气管并联耦合振荡现象。
这种振荡在推焦、装煤和喷洒高压氨水的过程中更加严重。
2、初冷器前吸力不稳定。
鼓风机后的煤气压力波动剧烈导致鼓风机前吸力的持续变化，并通过初冷器前吸力的波动直接影响焦炉集气管压力及调节过程，如果初冷器前吸力不稳定，将直接诱发集气管压力波动并触发振荡。
目前，初冷器前吸力仅仅通过鼓风机进口翻板的开度进行粗略控制，吸力实际仍然处于连续的大幅度的波动状态，这无疑严重破坏了集气管压力的稳定。
初冷器前吸力的扰动因素很多，例如焦炉加热换向、使用或停用高压氨水、鼓风机后压力的变化、焦炉产气量变化、初冷器阻力变化以及煤气用户用量的变化等等。
3、以前集气管压力控制采用DCS系统单回路控制处于孤立状态，缺乏相互顾及和协调。
后来对集气管压力的控制采用程序控制，针对不同的状况采用不同的控制方式，但收效甚微。
鼓风机后压力调节、鼓风机前吸力的变化、初冷器前吸力监控都是集气管压力控制的重要的因素，但这三个参数本身就变化大并且又相互影响，所以集气管压力的稳定控制就无法保证。
4、鼓风机前的吸力完全依靠机前翻板的开度进行调节。
为了保障鼓风机的稳定运转，防止气流变化太快导致风机出现异常，因此鼓风机前的翻板不可能快速调整，当鼓风机后的压力出现大幅度变化时，鼓风机前的吸力依靠机前翻板的调整来平稳机前吸力就显得比较困难，从而导致初冷器前的吸力剧烈波动，因此无法快速克服瞬间的集气管系统气量波动。
气量的波动将恶化各个焦炉集气管的
压力调节，并有可能使集气管调节翻板快速进入不灵敏区，失去调节作用。
三、集气管压力调节系统改造实例
中煤旭阳焦化有限公司二系两座焦炉原采用DCS系统单回路闭环控制系统。
原系统集气管压力控制原理：变送器分别检测出4、5号焦炉集气管压力信号转换为4-20mA DC信号，再经安全栅隔离转换为1-5V DC的信号，送入调节器与设定值比较并进行PID运算处理后给出控制信号去执行机构（气动）调节翻板开度，从而实现两炉压力的控制。
机前吸力通过手动调节大循环翻板开度实现控制。
原系统缺陷：1、从结构上看，以前集气管压力控制采用DCS系统单回路闭环控制系统处于孤立状态，缺乏相互顾及和协调，且不稳定。
2、执行机构采用气动方式，反应迟滞、灵敏度和准确度差，气路或信号异常易出现误动作。
3、风机房大循环调节阀只能人工手动调节，机前吸力调节反映迟滞且工作量大。
新系统概述
焦炉集气管压力计算机模糊控制系统根据生产系统设备状况和工艺需要，采用SIEMENS PLC、SIEMENS组态软件WinCC 6.2和Visual Basic 6.0，结合先进的经典的模糊控制理论，对系统重要工艺控制参数实现模糊随动闭环控制；对系统重要的工艺参数，实现计算机集中管理和显示，并实现实时监控，控制时间可根据生产工艺需要进行调节。
同时，对参数进行监控，并进行上下限颜色报警，保证参数出现异常时及时发现，及时处理。
新系统原理
系统实现焦炉集气管荒煤气压力的智能分析和控制；装煤时间集气管荒煤气压力20秒内将压力调节至正常；焦炉压力控制设定值可在线修改；结合大循环自动控制，平衡吸力在管道内的分配，动态调整初冷器前吸力，“以动制动”，及时适应焦炉加煤、换向和机后阻力的变化，克服传统的分阶段定值控制“以静制动”适应性较差的弊端。
在正常工艺情况下，焦炉集气管压力控制在设定值±20 Pa 。
该系统将人的控制思维和经验总结为若干规则赋予计算机系统，使其具备人的智能，及时跟踪各焦炉生产环节和风机后阻力的复杂变化，根据焦炉压力变化的综合分析计算对风机入口阻力智能控制，同时对焦炉翻板的模糊调节，使之与不断变化的生产情况动态分配，确保各焦炉集气管压力的平衡和稳定。
新系统主要优势：
一、完整的焦炉煤气流体控制理论
该系统与传统的PID控制有本质不同，根据焦化生产工艺特性，进行了多
项理论创新，主要体现以下几方面：1、焦化一体化控制理论；2、吸力无级动态控制调配理论；3、工艺提前控制理论；4、独特的焦炉间解耦控制理论。
5、智能模糊控制理论
二、通过更换电动执行器（DZHJ-160E）主动快速克服推焦、装煤、喷洒高压氨水、焦炉换向对集气管压力的强扰动。
三、从控制上较好地解决了焦炉之间的耦合效应，利用大循环自动快速调整初冷器前的吸力，从而稳定集气管的压力，总体的控制效果还是不错的。
四、主动智能适应各种变化，控制效果稳定如一，不需要仪表维护人员经常整定参数。
五、计算机双机热备控制系统：两台计算机同时开机，一台执行控制任务，另一台执行热备用任务并监视控制机，当控制机发生故障，备用机立即自动执行控制任务。
切换过程无扰动实现，不需要人工进行任何干预。
双机热备提高了系统运行的可靠性。
六、PLC双机热备控制系统：上位计算机双机热备，下位采用高可靠性的西门子S7-300控制系统，在两台计算机同时故障情况下，PLC可最大限度确保生产安全。
中煤旭阳焦化有限公司采用了西安中程自动化工程公司的多焦炉集气管压力无级模糊控制系统以后，集气管压力调节取得了明显的经济效益和环保成绩。
