1.概述

1.1工程概况

1.1.1项目基本情况

公司焦化每座焦炉分别有58孔炭化室和59孔燃烧室，操作工每四小时用便携式红外测温仪表测量标准火道的鼻梁砖温度，然后根据全炉平均温度的高低人工调整加热煤气流量和分烟道吸力。目前的加热控制工艺流程同国内大多数企业十分类似，根据不同结焦时间，人为确定一个经验的标准火道温度，操作工每四小时测量一次全炉平均温度，然后根据焦炉平均温度与标准温度的偏差，加减煤气流量、调整分烟道吸力。焦炉加热生产过程仍然是粗放式的，这种生产方式有以下问题：

（1）标准温度的确定完全有人工经验确定，并且往往偏高，导致能耗加大，焦炭烧蚀严重；

（2）立火道温度的测量采用传统的人工测温方法，测温精度低，误差大；调火工用红外温度计瞄准立火道底部，测量鼻梁砖表面温度，每4小时巡测一次。人工测量受测温点、受测温时间、测温地点、测温人员的熟练程度以及外部气候条件等因素的影响，测量误差很大。立火道底部温度不是均匀分布的，不同的人，选择不同的测量点，测量点的偏差对测量结果有很大的影响，测量点的偏移对温度的影响非常大；直行温度的测定时间是规定在换向后五分钟进行，但严格执行尚有一定的困难，如测温时装煤、推焦操作影响无法准时测温，提前或推迟1分钟，往往会引起4～6℃的测量误差；

（3）加热控制手段落后，仍采用人工加减煤气流量的方法；焦炉的加热过程是单个燃烧室间歇、全炉连续、受多种因素干扰的热工过程。焦炉的热惯性非常大，增减煤气流量后，温度要在4～6小时以后才能反映出来，另外测温时间间隔大，温度调节不及时，炉温波动大。现有红外线测温系统虽然运行较为稳定，维护量小。但每座炉子在标准火道（10眼和27眼）仅安装36个，机侧32个，焦侧4个。焦炉加热为红、绿两个换向（单双号）加热，无法实现对全炉个标准火道的每个换向的温度监控，也无法减少和取代人工直行温度的测温工作。现有红外线测温测量的温度点较少，无法满足自动加热的需求。

目前安装火道：

机侧：1#、2#、3#、4#、6#、8#--54#（偶数）、56#、57#、58#、59#

焦侧：28#、30#、58#、59#目前固定式红外线测温分布示意图：（红色点）

1.1.3项目实施目的和意义

焦炉红外测温系统是焦炉自动加热精细化控制的核心，使用该技术具有以下优点：

（1）加热煤气量节约1%~3%；

（2）自动稳定控温，实时监控调节，杜绝人为误差；

（3）焦炭质量稳定，块度均匀，焦炭成品率提高；

（4）减少或取消人工三班测温，节约人力成本；优化岗位调整，推行相近岗位合并，一岗多能，取消8名生产作业类服务人员。

1.2项目实施的基本原则

1.2.1合理选择先进的生产工艺和技术

从工艺路线选择、技术方案、设备选型、总图布局等各方面全面贯彻落实新一代钢厂的科学设计理念，通过对物质流、能源流、信息流运行轨迹的深入研究分析，构架新一代钢铁工厂最优化的钢铁制造流程和整体技术方案。

1.2.2全面贯彻落实精准设计理论

通过对每个工序和生产环节的技术方案的详尽比较和科学论证，结合集成创新，选择国际上先进可靠的技术、能力匹配的大型化装备、紧凑的工艺布置，优化总图运输，减少不必要的冗余设计，实现建设项目的最佳经济效益、社会效益。

1.2.3落实投资及运行成本最低的设计要求

通过细化分解，具体分析主辅设备在生产系统中的作用，分类确定设备选用标准和引用方案，降低设备投资；通过创新工程建设模式、工程管理模式，降低工程投资；利用高科技设计工具深度优化设计、广泛开展技术创新、全面实现智能化操作和管理控制，大幅降低过程和管理成本；更主要的是降低未来生产运行成本，提高产品市场竞争力。

1.2.4绿色低碳原则按照循环经济理念，降低能源介质、水资源等消耗，建设资源节约型、环境友好型、低排放导向型的绿色钢铁生产基地。

1.2.5流程先进原则

确定合理的生产处理工艺流程及系统配置，集成国际先进的成熟工艺技术，优化界面技术，实现物质流、能源流、信息流的最佳网络化，构建高品质、高效率、低成本的生产运行体系。

1.2.6集约布局原则

整体规划、分步实施、合理布局、集约用地。规划目标系统完整，功能分区明确，总图布置紧凑合理，物流顺畅简洁，节约土地。

1.2.7安全、稳定、节能、环保生产原则

保证项目运行的安全可靠性，运行调控方便、实现稳定生产，采取性价比高的节能降耗措施，实现经济效益和环保效益的双丰收。

2.火道温度全自动在线连续测量系统

计划对焦炉标准火道，完善现有红外线测温系统，将机、焦侧标准火道8眼和29眼全部安装红外线测温设备，机焦侧全部安装，每座焦炉个测点，每座焦炉增补82个测点。同时配备4套焦炉自动加热软件系统，参与焦炉一级加热煤气量的调整。焦炉自动加热控制方案：

（1）根据火道温度---自动调整加热煤气流量；

（2）根据加热煤气流量、烟气含氧---自动调整分烟道吸力；

（3）根据焦炭成熟度---修正标准温度、调整个别异常火道；

（4）根据焦饼温度---修正标准温度、调整高向均匀性、调整个别异常火道。火道温度全自动在线连续测量采用红外测温仪实现。焦炉上粉尘大，红外测温现场仪表为全密封设计，测温镜头保护罩采用不锈钢材质。

2.1系统构成

测量系统系统由以下几部分构成：

（1）光学镜头：光学系统直接安装在炉顶的看火孔小炉盖上，通过目测瞄准对准鼻梁砖表面。光学测温镜头必须承受℃的高温，光学测温镜头安装高度低于mm，不影响炉顶机车走行。

（2）防尘、防火、防水系统。

（3）光导纤维（光纤）：把光学镜头收集的光信号传送给仪表。光缆沿装煤车轨道安装，须经受高温、短期的火焰烧烤的影响。

（2）仪表系统：把光信号转化成温度信号，工作温度＜60℃。红外测温仪表集中安装在炉间台仪表箱内。

2.2测量点与安装位置的选择

测量点选择：红外测温装置瞄准三角区的中心位置，与目前人工测量时间完全相同。由于红外测温装置是固定安装，测量点不受人为因素影响。

2.3仪表气源

红外测温仪光学镜头采用净化压缩空气冷却。

气源压力：0.4~0.6MPa；耗气量：10Nm3/h（单座焦炉）。

2.4电缆的选型，敷设方式及抗干扰措施

光学镜头与红外测温仪表之间采用光纤连接。光纤沿装煤车轨道旁双层桥架敷设。为防止腐蚀，电缆桥架采用不锈钢材质。光纤具有耐腐蚀，熔点高的特点。仪表与控制系统相连的通讯电缆选用屏蔽控制电缆或屏蔽计算机电缆。通讯电缆穿现有桥架敷设至相应PLC柜。

3.自动化控制系统

3.1概述

自动化控制系统满足焦炉炉顶红外固定测温系统项目的工艺控制、生产管理等多方面的技术要求，具有系统性能稳定可靠，运行维护成本低等特点，符合项目建设的环保要求，并预留与其他系统的接口，具有系统扩展功能。自动化控制系统在功能上采用集电气、仪表、计算机（即三电）于一体的自动化控制系统，主要面向生产过程，完成生产过程的数据采集和初步处理，数据显示和记录，数据设定和生产操作，执行对生产过程的连续调节控制和逻辑顺序控制。通过人机接口界面进行人机对话、修改过程参量并改变设备运行状态，对其控制的生产过程进行监视和控制，监控画面要带操作记录，且所有实际数据不能修改。

3.2控制系统

数采系统方案为在1#2#焦炉及3#4#焦炉原二级数采系统各新增4块RS-通信模块，原系统为昆腾CPUC。通过原系统网络接入煤焦控制室。完成红外测温系统数据采集，整理、温度数据报警处理及显示。

3.2.1系统配置

（1）通信模块

采用施耐德RS-通信模块。

（2）工程师站、操作站

1#2#焦炉及3#4#焦炉各设计1套工程师站兼做操作员站，完成系统数据的程序编制及调试。在标准画面和用户组态画面上，汇集和显示有关的运行信息，供运行人员对生产的运行情况进行监视和控制，操作员站具有显示全部的过程变量及有关参数，报警显示，过程流程图显示，趋势显示，报表，系统诊断，显示操作指导等功能。1#2#焦炉及3#4#焦炉各设计1套焦炉自动加热软件系统，分别参与各焦炉一级加热煤气量的调整。系统配置以当前主流配置为主，其技术性能参数配置不低于如下要求：

?CPU：Intel酷睿I7（8核），CPU3.0GHz?

RAM：16GBDDR4?

硬盘：G固态硬盘+1TB机械硬盘?

显示器：24"TFT?

键盘：美国标准键盘?

鼠标：标准?以太网卡：/0MB自适应?

软件配置：预装WINDOWS10专业版操作系统。

3.2.2系统功能

监视功能：每个操作员站都可以通过字符和图像信息显示系统各设备、装置、区域的运行状态以及全部参数变量的状态，测量值、设定值、控制方式（手动/自动状态），高低报警等信息，采用可变化的颜色、图形、闪烁表示过程变量的不同状态。维护人员通过显示画面实现对整个系统运行过程的监视。每幅画面都能显示过程变量的实时数据和运行设备的状态。

操作功能：在操作员站上可实现对整个系统运行的操作，包括功能组操作、细节操作、标准画面操作、趋势操作、棒状图操作、流程图操作、报警操作等。

报警功能：系统可以报告当前所有过程参数报警和系统故障报警，并按报警的时间顺序从最新发生的报警开始排起，采用闪光、颜色变化等手段，区分出报警优先级别、未经确认的报警和已经确认的报警。报警内容包括：报警时间、过程变量名、过程变量说明、过程变量的当前值、报警设定值、过程变量的工程单位和报警优先级别等信息。

报表功能：按照预先定义的格式生成各种生产报表一般包括班报、日报、月报。

打印功能：利用网络打印机打印出各种参数的指示值、记录值及班报、日报等数据报表。报表数据的收集和打印是按照用户定义的时间间隔自动进行，报表打印通常采用事件驱动方式或操作员命令方式，报表软件将自动产生所有的标题和表头。历史数据的存储和检索功能：系统能报警、连锁、操作指令的变化等事件及其日期、时间作为历史数据进行储存和检索。当发生数据丢失及磁介质空间不足时应有报警。

3.3电源及接地

控制系统的交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地与控制室的防雷接地共用一组接地装置，接地装置的接地电阻值小于1欧姆。系统已引独立的接地线至接地网。