焦炉自动测温系统在陕焦公司中的应用

【摘 要】 陕焦化工有限公司引进红外自动测温系统，该系统能够准确测量焦炉立火道的温度，并根据温度变化趋势，瞬时调节暂停加热时间，从而达到精确调节燃烧室温度，提高炉温均匀性，并有效降低焦炉耗热量，使焦炉自动测温、自动火落判断与加热优化判断技术系统能够实现焦炉温度全自动控制，使焦炉全自动加热过程控制、立火道温度直接测量、各炭化室工作状态的实时监测，提高了测温的准确性，改善工人的操作环境。

【关键词】 自动测温 自动控制 实时监测 优化调试 立火道温度

陕焦公司现有焦炉两座，焦炉立火道温度的测量方式采用传统的人工测温，在测温时调火工用手携式红外温度仪瞄准立火道底部，测量鼻梁砖表面温度，由于人工测量受测温点、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。而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影响，测量点的偏移对温度的影响也非常大。直行温度的测定时间是规定在换向五分钟后进行，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，为此陕焦公司引进立火道温度自动测量装置，使焦炉全自动加热过程控制、立火道温度直接测量、各炭化室工作状态的实时监测，提高了测温的准确性，改善工人的操作环境，焦炉自动测温控制系统程序与DCS仪表自动控制系统的对接，同步在线采集燃烧室、上升管荒煤气及出焦焦饼温度，提取系统所需氧化锆废弃分析仪对燃烧室内废气成分的分析控制参数，通过模拟量输入和输出转化连接，为本系统进一步优化调试、数据处理提供了保障。

1 立火道温度自动测量装置组成

立火道温度自动测温系统装置由以下几部分构成：光学镜头、光纤、仪表系统。光学镜头直接安装在炉顶看火孔小炉盖上（小炉盖最高温度≤200℃），光学镜头收集立火道鼻梁砖表面的红外信号，经过光纤传送到仪表的探测器上，再通过前置放大器、校正、线性化、峰值/瞬时值、V/I模块程序转化成标准信号，输入到计算机控制显示，仪表安装在焦炉台上的仪表箱内（环境温度为0-50℃），如图1所示。

2 光学镜头材质影响因素

光学系统直接安装在炉顶的看火小炉盖上，通过目测瞄准对准立火道底部三角区中心位置，光学系统总高度低于80mm，影响光学镜头的最主要因素有高温和烟尘。

①光学镜头的主要材料是光学石英玻璃、不锈钢和高温镀膜镜片，耐高温性能好，长期工作温度可达250℃以上，短期（四个小时内）工作温度可达500摄℃，而小炉盖的最高温度不超过200℃。

②烟尘对光学镜头的影响较大，镜头被污染后，减少了通光强度，直接影响测温精度，必须采用防尘系统克服这一问题。在光学镜头与吹灰器之间，吹灰器与小炉吹微风，可避免烟气、灰尘对镜头的污染，另外在光学镜头与吹灰器之间，吹灰器与小炉盖之间分别加装隔热垫片，可进一步降低光学镜头的工作温度，在吹灰的条件下，光学镜头的工作温度基本可控制在80℃，在停止吹风情况下，工作温度也不超过120℃。

③炉顶人工操作频繁，装煤、凉炉过程中经常有高温火焰，在光学镜头的外面加上一个防护罩（3.0的镀锌钢板），可有效避免高温火焰的直接烧烤和人为误导操作等影响。

3 测量点与安装位置的选择

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，测量点不受认为因素影响，测量时间：下降气流，交换后20秒，焦炉自动测温系统是通过在焦炉的上升管、立火道和拦焦车上安装温度实时监测装置，由耐温光纤将信号把光学镜头收集的光信号传送到仪表控制柜信号接收端，将光信号转化成温度信号，再通过模拟量输入输出模块载入系统，进而达到系统自动优化调节控制，来实现焦炉回炉煤气用量、粗煤气、煤饼温度的实时监测与控制。

4 系统的维护、校验、管线及抗干扰设计

为防止光学镜头长时间直接暴露在烟气中变脏，保证光学镜头前吹灰器气源管有足够的压力，一般不小于0.1MPa，这样可使光学镜头维护起来更方便，把光学镜头直接用不锈钢螺丝固定在吹灰器上，在擦拭镜头时只需要将螺丝拧下，擦干净重新安装即可。光学镜头和光纤维等设备均为石英制品，不存在老化问题，不需要对其进行校验，在安装过程中，信号线均采用屏蔽线，线槽、动力线及电源线路分开敷设，屏蔽层与仪表接地连接，地电阻小于4Ω。

自动测温系统在安装和调试的同时对参数进行优化调整，推导出焦炉回炉煤气压力与焦炉分烟道吸力的对应关系，通过回炉煤气流量与空气流量数据比对，建立了回炉煤气与压力对燃烧室温度影响，将上升管荒煤气温度与燃烧室温度相联系，对各个参数进行比对，在保证焦炭质量的前提下，适度降低标准温度和炉顶空间温度，提高焦油产率；实时监测焦饼温度，提高纵向和横排加热均匀性，通过对炼焦指数的观察，可实时检测高温、低温炉号，避免生焦、过火焦；并进一步对系统进行优化，实现预期的目标和效果。

5 结语

陕焦化焦炉立火道自动测温、自动火落判断与加热优化判断技术系统，能够实现焦炉温度全自动控制，减少测温工作量，减少操作人员职业危害，实现焦炉热工的精细化操作的同时降低吨焦耗热量，优化控制加热，实时监控高温、低温、异常炉号以及加热生产上的异常操作，为调火提供操作指导，提高化学品产率，稳定焦炉生产，提高炉温的稳定性与安定系数，控制炉温、节能减排，对陕焦公司建设环保型企业具有重要意义。