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[摘 要]阐述焦炉荒煤气余热利用智能控制系统的技术方案，可以避免循环水过度吸收烟气的热量导致焦油析出，吸收烟气的热量不足致使热量浪费，本技术能够维持出口烟气温度在450℃，还可以提高蒸汽产量。
[关键词]荒煤气；余热；水汽循环系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0002-01
一、引言
焦炉是冶金行业中最复杂的炉窑，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，是典型的大惯性、非线性、时变快的复杂系统。从焦炉生产过程中热量的损失分布来看，混合煤在干馏过程中产生的650～850℃高温焦炉荒煤气带出热（中温余热）占焦炉支出热的36%，高温荒煤气余热的回收与利用历来是焦化行业重点技术之一。
二、技术背景
近年来我国炼焦企业研发的荒煤气余热的回收技术主要集中在导热油夹套管、热管、锅炉和半导体温差发电等产蒸汽、热水及发电技术，来回收利用荒煤气带出的热量。受生产现场高温炙烤、粉尘影响，荒煤气中夹带焦油蒸汽、水蒸气、苯蒸汽等，当温度低于450℃会使煤焦油蒸汽凝析，造成在上升管内壁凝结，堵塞上升管荒煤气通道；当温度高于800℃又会积碳生长石墨，故而其控制荒煤气温度是焦化界显热回收的技术难题，要保证不低于450℃且高效利用余热，难点在这里，也就决定了余热利用系统控制技术开发的难度。无论余热回收采取何种技术，介質是水、油、气体（空气、氮气等）其控制方式都简单粗暴的采用恒流量控制，造成了余热的浪费，造成了回收效益的减少、效率的降低。
三、智能控制系统
针对能源浪费问题，本人研发出了焦炉荒煤气余热利用智能控制系统。
水汽循环系统控制过程中，水泵的输出及每个上升管换热水量阀门的状态取决于每个上升管中荒煤气的流量及温度。在炼焦过程中，随着冶炼时间延长，荒煤气温度升高至最高点后回落，荒煤气产生量由大至小，所需冷的水量也应随之变化，保证换热效率高、热损失少的同时节能系统运行能耗。达到此目的的关键之一就是能够实时测量荒煤气的温度、流量的准确数值，通过火落管理模型及水循环系统控制模型共同得出水汽循环系统的最佳运行参数。
四、控制原理
根据焦炉工艺参数、火落管理模型参数、水汽循环系统的当前运行参数与水汽循环系统控制模型相比较，确定水汽循环系统的最佳运行参数。根据水汽循环系统参数及焦炉工艺参数建设水汽循环系统控制模型骨架，根据火落管理模型完善水汽循环系统控制模型神经。火落管理模型为Qh=Wh（H（h，Th1） - H（h，Th2）），其中Qh为荒煤气交换出来的热量，Wh为荒煤气的质量，H（h，T）为荒煤气某温度下单位质量的焓值，Th1为荒煤气进口温度，Th2为荒煤气出口温度，数值为450℃；水汽循环系统控制模型为Pb=Σfi（Qji，hwi，pwi）= Σ{（k*Qji*Hi）/ηi}，其中Pb为水汽循环系统循环水泵输出功率，Qji为第i个上升管进水管流量，hwi为管道总阻力损失hwi=Σhf+Σhj，pwi为管道中压力损失，pwi=Σpf+Σpj，ηi为换热系统效率；余热系统热平衡方程为Qh=Qw+Qq+Q损损，其中Qw为水吸收的热量Qw = Ww （H（h，Tw1） - H（h，Tw2）），Qq为蒸汽吸收的热量Qq = Wq （H（h，Tq1） - H（h，Tq2）），Q损为交换及水循环过程中损失的热量，Wq为蒸汽质量；补水模型为Wb=k1 * Wq。其中Wb为补水质量，k1为补水系数。水汽循环系统控制原理为根据火落管理模型给出可吸收的热量，水汽循环系统控制模型给出泵输出功率及供水量，通过补水模型维持水系统平衡，当热平衡失调时，调整水汽循环模型来维持热平衡，并确保荒煤气出口温度为450℃，从而保证整个系统运行参数最佳。
五、系统组成
智能控制系统由数据采集单元、处理单元、执行单元、显示单元、反馈单元等组成。如下图
结束语
通过应用智能控制系统，余热利用系统蒸汽产量从吨焦70公斤蒸汽，上升到90多公斤。智能控制系统保证了荒煤气余热利用系统获得最佳配置参数，余热利用效率高，水汽循环系统热损失小，余热利用系统自身能耗经济，达到高产出低耗能的目的。
参考文献
[1]王杰，韩福建，王裕龙.HCS-3000智能控制在焦炉荒煤气余热利用中的应用[J].自动化应用，2013（5）：18-19.
[2]李惠莹，王浩，金保昇.焦炉荒煤气余热回收技术现状与应用前景分析[J].冶金能源，2017，36（5）：46-49.
[关键词]荒煤气；余热；水汽循环系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0002-01
一、引言
焦炉是冶金行业中最复杂的炉窑，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，是典型的大惯性、非线性、时变快的复杂系统。从焦炉生产过程中热量的损失分布来看，混合煤在干馏过程中产生的650～850℃高温焦炉荒煤气带出热（中温余热）占焦炉支出热的36%，高温荒煤气余热的回收与利用历来是焦化行业重点技术之一。
二、技术背景
近年来我国炼焦企业研发的荒煤气余热的回收技术主要集中在导热油夹套管、热管、锅炉和半导体温差发电等产蒸汽、热水及发电技术，来回收利用荒煤气带出的热量。受生产现场高温炙烤、粉尘影响，荒煤气中夹带焦油蒸汽、水蒸气、苯蒸汽等，当温度低于450℃会使煤焦油蒸汽凝析，造成在上升管内壁凝结，堵塞上升管荒煤气通道；当温度高于800℃又会积碳生长石墨，故而其控制荒煤气温度是焦化界显热回收的技术难题，要保证不低于450℃且高效利用余热，难点在这里，也就决定了余热利用系统控制技术开发的难度。无论余热回收采取何种技术，介質是水、油、气体（空气、氮气等）其控制方式都简单粗暴的采用恒流量控制，造成了余热的浪费，造成了回收效益的减少、效率的降低。
三、智能控制系统
针对能源浪费问题，本人研发出了焦炉荒煤气余热利用智能控制系统。
水汽循环系统控制过程中，水泵的输出及每个上升管换热水量阀门的状态取决于每个上升管中荒煤气的流量及温度。在炼焦过程中，随着冶炼时间延长，荒煤气温度升高至最高点后回落，荒煤气产生量由大至小，所需冷的水量也应随之变化，保证换热效率高、热损失少的同时节能系统运行能耗。达到此目的的关键之一就是能够实时测量荒煤气的温度、流量的准确数值，通过火落管理模型及水循环系统控制模型共同得出水汽循环系统的最佳运行参数。
四、控制原理
根据焦炉工艺参数、火落管理模型参数、水汽循环系统的当前运行参数与水汽循环系统控制模型相比较，确定水汽循环系统的最佳运行参数。根据水汽循环系统参数及焦炉工艺参数建设水汽循环系统控制模型骨架，根据火落管理模型完善水汽循环系统控制模型神经。火落管理模型为Qh=Wh（H（h，Th1） - H（h，Th2）），其中Qh为荒煤气交换出来的热量，Wh为荒煤气的质量，H（h，T）为荒煤气某温度下单位质量的焓值，Th1为荒煤气进口温度，Th2为荒煤气出口温度，数值为450℃；水汽循环系统控制模型为Pb=Σfi（Qji，hwi，pwi）= Σ{（k*Qji*Hi）/ηi}，其中Pb为水汽循环系统循环水泵输出功率，Qji为第i个上升管进水管流量，hwi为管道总阻力损失hwi=Σhf+Σhj，pwi为管道中压力损失，pwi=Σpf+Σpj，ηi为换热系统效率；余热系统热平衡方程为Qh=Qw+Qq+Q损损，其中Qw为水吸收的热量Qw = Ww （H（h，Tw1） - H（h，Tw2）），Qq为蒸汽吸收的热量Qq = Wq （H（h，Tq1） - H（h，Tq2）），Q损为交换及水循环过程中损失的热量，Wq为蒸汽质量；补水模型为Wb=k1 * Wq。其中Wb为补水质量，k1为补水系数。水汽循环系统控制原理为根据火落管理模型给出可吸收的热量，水汽循环系统控制模型给出泵输出功率及供水量，通过补水模型维持水系统平衡，当热平衡失调时，调整水汽循环模型来维持热平衡，并确保荒煤气出口温度为450℃，从而保证整个系统运行参数最佳。
五、系统组成
智能控制系统由数据采集单元、处理单元、执行单元、显示单元、反馈单元等组成。如下图
结束语
通过应用智能控制系统，余热利用系统蒸汽产量从吨焦70公斤蒸汽，上升到90多公斤。智能控制系统保证了荒煤气余热利用系统获得最佳配置参数，余热利用效率高，水汽循环系统热损失小，余热利用系统自身能耗经济，达到高产出低耗能的目的。
参考文献
[1]王杰，韩福建，王裕龙.HCS-3000智能控制在焦炉荒煤气余热利用中的应用[J].自动化应用，2013（5）：18-19.
[2]李惠莹，王浩，金保昇.焦炉荒煤气余热回收技术现状与应用前景分析[J].冶金能源，2017，36（5）：46-49.