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    陳   欽（1970－）
男，湖南岳陽(yáng)人，工程師，（杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，北京  100096）,現(xiàn)于杭州和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司從事DCS項(xiàng)目的工程實(shí)施。

摘要：介紹制作較完善的間歇造氣爐控制程序應(yīng)具有的基本功能，制作中某些應(yīng)注意的細(xì)節(jié)。

關(guān)鍵詞：間歇造氣爐；吹風(fēng)；蒸汽吹凈；上吹；下吹；吹凈；二上吹

Abstract: This paper introduces the required basic functions of intermittent gas making furnace control program and points to be alert.

Key words: intermittent gas making furnace; blow-through steam; blow-up; blow-down; blow-through; secondary blow-up

1　引言

    目前國(guó)內(nèi)中小型煤化工化肥行業(yè)普遍采用的是間歇爐造氣，間歇爐造氣的核心是時(shí)序控制，但因?yàn)闀r(shí)序執(zhí)行時(shí)，中間人工操作頻繁，相對(duì)來說，控制較為復(fù)雜。爐子的控制程序，常常是由專業(yè)廠家制作，專業(yè)廠家有對(duì)相關(guān)工藝的透徹了解及多年生產(chǎn)制作的技術(shù)沉淀優(yōu)勢(shì)。而作為通用DCS或PLC應(yīng)用控制的工程人員，如果初次接觸此類型的工程，要實(shí)施好此類工程并讓客戶滿意的使用造氣爐，有一定的障礙。關(guān)于間歇造氣爐控制專業(yè)的文章資料不多見，希望此文能給將要制作造氣爐控制程序的通用工控人員一些借鑒。

2　間歇造氣爐常見的造氣基本工藝流程簡(jiǎn)述

    煤經(jīng)插板閥、座板閥、布料閥由煤氣爐頂部加入。吹風(fēng)階段、空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)、吹風(fēng)閥、空氣檔板、由爐底送入，由爐頂出來的吹風(fēng)氣經(jīng)煤氣上行閥進(jìn)入廢熱鍋爐或水加熱器，然后經(jīng)煙囪閥放空或者經(jīng)過回收閥送至吹風(fēng)氣回收工段或者取部分吹風(fēng)氣經(jīng)煤總閥進(jìn)入煤氣柜內(nèi)。上吹制氣階段，蒸汽經(jīng)蒸總閥，蒸汽上吹閥經(jīng)爐底進(jìn)入爐內(nèi)與燃料反應(yīng)生成半水煤氣，從爐頂出來，經(jīng)煤氣上行閥、 煤總閥、除塵器、廢熱鍋爐或水加熱器，進(jìn)入洗氣塔，至氣柜。下吹制氣階段，蒸汽經(jīng)蒸總閥、蒸汽下吹閥，從爐頂進(jìn)入爐內(nèi)反應(yīng)，然后從爐底經(jīng)煤氣下行閥、煤總閥、洗氣塔進(jìn)入氣柜。二次上吹的流程與上吹階段相同。空氣吹凈階段的流程與吹風(fēng)階段基本相同，但空氣吹凈階段產(chǎn)生的煤氣全部至氣柜內(nèi)。灰渣落入爐底灰倉(cāng)，定期排出煤外。

    注：有的造氣工藝多了一個(gè)蒸汽吹凈階段，此階段的流程與上吹階段基本相同,但氣體一般放空。在基本的造氣工藝基礎(chǔ)上，很多廠家的具體情況會(huì)有一些小的變化，如有的煤氣爐會(huì)配置二個(gè)氣柜，據(jù)不同的生產(chǎn)情況，通過人工預(yù)先設(shè)定，程控自動(dòng)選擇煤氣進(jìn)入不同的氣柜。做間歇造氣爐對(duì)工藝了解越深刻越有利于制作，為方便初次接觸的人閱讀下去，在此做上述工藝簡(jiǎn)介。工藝方面相關(guān)的詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)參考相關(guān)專業(yè)資料。

3　基本功能

    注：相關(guān)功能為多個(gè)項(xiàng)目后的總結(jié)，為迎合操作人員的習(xí)慣要求等等原因，具體項(xiàng)目的表現(xiàn)形式會(huì)有些差異。造氣生產(chǎn)分為正常制氣、制惰二類，每類的工作階段基本類似，僅氣體出向與階段工作時(shí)間會(huì)有些變化。一般的造氣自動(dòng)投入運(yùn)行時(shí)分為吹風(fēng)，上吹，下吹，二上吹，吹凈五個(gè)階段周爾復(fù)始的運(yùn)行。操作人員要控制調(diào)整的是每個(gè)階段工作時(shí)間的長(zhǎng)短,工作的周期，及吹風(fēng)時(shí)的氣體去向是否為放空，去吹風(fēng)氣或氣柜等等，達(dá)到安全生產(chǎn)且提高煤的產(chǎn)氣率與產(chǎn)氣量的目的。

    3.1　應(yīng)具備的功能操作鍵

    （1）開爐功能鍵

    按下功能鍵應(yīng)變色提示，表示現(xiàn)在處于開爐自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。一般此功能鍵的優(yōu)先權(quán)比手動(dòng)功能鍵高。按下后，任何手動(dòng)操作鍵不能操作,確保生產(chǎn)安全。

    開爐時(shí)爐子的工作狀況: 在開爐功能鍵按下后，立即進(jìn)行10秒安全上吹操作(參考數(shù)值據(jù)工程實(shí)際情況調(diào)整) 。10秒后，自動(dòng)進(jìn)入此時(shí)爐子應(yīng)該處于的工況，并自動(dòng)周期運(yùn)行。周期運(yùn)行階段一般為吹風(fēng)、上吹、下吹、二上吹、空氣吹凈五個(gè)階段。

    （2）安全停爐功能鍵

    按下功能鍵應(yīng)變色提示，提醒操作人員爐子正處于安全停車執(zhí)行程序中，爐子還沒有真正停下來，不能開始其它工作。爐子停下來后，顏色恢復(fù)正常。

    安全停車過程爐子運(yùn)行的工作狀況： 爐子運(yùn)行滿足吹風(fēng)10秒的條件后自動(dòng)停下。

    （3）暫停功能鍵

    功能鍵為雙位開關(guān)，按下功能鍵變色, 爐子運(yùn)行狀況一直維持按下功能鍵時(shí)刻的運(yùn)行工況不再發(fā)行變化，只有此鍵彈起后，爐子才能按周期設(shè)置繼續(xù)運(yùn)行。

    （4）急停鎖定功能鍵

    功能鍵為雙位開關(guān)，按下功能鍵后，開爐鍵、手動(dòng)相關(guān)操作鍵均不能操作，防止停爐后誤操作。同時(shí),按下功能鍵后爐子由正在運(yùn)行的狀況立即到停爐工況,解除鎖定才能開爐。

    （5）制惰/制氣功能鍵

    功能鍵為雙位開關(guān)，按下功能鍵變色且改變文字提示, 表示開爐運(yùn)行時(shí)，是生產(chǎn)安全置換用的惰性氣體還是進(jìn)行正常的造氣生產(chǎn)。

    （6）去吹風(fēng)氣/放空功能鍵

    功能鍵為雙位開關(guān)，表示吹風(fēng)階段時(shí)，生產(chǎn)出來的氣體選擇何種方式的去向，是去吹風(fēng)氣工段還是直接排放在大氣中。

    （7）手動(dòng)功能鍵

    在停爐狀態(tài)，且鎖定鍵不按下時(shí)可以操作。按下功能鍵后，可以操作相關(guān)的手動(dòng)操作功能鍵，如爐子對(duì)應(yīng)的每個(gè)閥門開關(guān)功能鍵，或爐子閥組動(dòng)作功能鍵。一般對(duì)應(yīng)的單閥開關(guān)功能鍵有：吹風(fēng)閥、空氣檔板、蒸汽總閥、煤氣上行閥、煤氣下行閥、蒸汽上吹閥、蒸汽下吹閥、煙囪閥、吹風(fēng)回收閥、煤總閥、左風(fēng)箱下灰閥、右風(fēng)箱下灰閥、插板閥、座板閥、布料閥等。手動(dòng)閥組功能鍵一般是：吹風(fēng)、上吹、下吹、空氣吹凈。

    （8）手動(dòng)加煤/自動(dòng)加煤功能鍵

    功能鍵為雙位開關(guān)，按下變色提示，同時(shí)文字變化提示。選擇自動(dòng)加煤時(shí)，程序在正常工況下，據(jù)設(shè)定的加煤周期設(shè)定值，每隔設(shè)定的循環(huán)次數(shù)后自動(dòng)加煤一次。與加煤功能鍵配合使用。

    （9）加煤功能鍵

    功能鍵為雙位鍵，按下變色提示，與上述手動(dòng)加煤/自動(dòng)加煤功能鍵配合使用。正在加煤工況時(shí)，自動(dòng)改變按鍵顏色，加煤工況完畢按鍵還原。沒有到設(shè)定加煤周期時(shí)，可人為點(diǎn)擊加煤鍵，在設(shè)定的加煤周期內(nèi)提前補(bǔ)加一次煤。

    （10）加煤計(jì)數(shù)清零功能鍵

    脈沖按鍵，按下瞬時(shí)變色提示，加煤次數(shù)累積值清零。

    （11）步進(jìn)功能鍵

    脈沖按鍵，按下瞬時(shí)變色提示。每按一次步進(jìn)，爐子由現(xiàn)在的運(yùn)行工況進(jìn)入安全上吹10秒，然后回到原運(yùn)行工況的下一個(gè)工況自動(dòng)運(yùn)行，且將原階段沒有運(yùn)行完畢的時(shí)間自動(dòng)加到此工況運(yùn)行。特殊情況是當(dāng)爐子進(jìn)入下吹階段后，步進(jìn)不起作用。此時(shí)如果要提前進(jìn)入二次上吹，應(yīng)按操作歸零功能鍵。

    （12）歸零功能鍵

    脈沖按鍵，按下瞬時(shí)變色提示。操作功能鍵后，爐子從正在運(yùn)行的工況立即進(jìn)入二次上吹工況,重新開始新的循環(huán)。運(yùn)行周期計(jì)時(shí)器從零開始重新計(jì)時(shí)。

    此外，有些項(xiàng)目還要求有完全上吹、全上吹、蒸汽吹凈、半水煤氣/水煤氣等功能鍵。另外還有關(guān)于閥門檢測(cè)控制功能鍵等其它相關(guān)聯(lián)鎖功能鍵，這里不作一一介紹。

    3.2　一般應(yīng)具備的設(shè)置參數(shù)及相關(guān)顯示參數(shù)

    （1）循環(huán)周期設(shè)定：設(shè)定每個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間，供參考的參數(shù)設(shè)置范圍限制為120秒至240秒。默認(rèn)設(shè)置一般為120秒。

    （2）循環(huán)次數(shù)：僅顯示數(shù)據(jù)，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定。常與手動(dòng)加煤/自動(dòng)加煤，加煤及加煤計(jì)數(shù)清零三個(gè)功能鍵及自動(dòng)加煤周期設(shè)定相配合進(jìn)行使用,如設(shè)定自動(dòng)加煤周期為20次，按下了手動(dòng)加煤/自動(dòng)加煤功能鍵，則爐子循環(huán)運(yùn)行20次后，從吹風(fēng)階段開始執(zhí)行加煤程序，加煤鍵自動(dòng)按下且變色，開始進(jìn)行加煤，下吹階段后，自動(dòng)加煤結(jié)束，加煤鍵自動(dòng)彈起，循環(huán)次數(shù)自動(dòng)清零，加煤次數(shù)自動(dòng)加1。

    （3）吹風(fēng)：設(shè)定吹風(fēng)階段的工作時(shí)間，供參考的參數(shù)設(shè)置范圍限制為20秒至50秒。

    （4）上吹：設(shè)定上吹階段的工作時(shí)間，供參考的參數(shù)設(shè)置范圍限制為30至45秒。

    （5）下吹：不能進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，只顯示數(shù)據(jù)，參數(shù)自動(dòng)計(jì)算的公司為:

    下吹時(shí)間＝循環(huán)時(shí)間－吹風(fēng)時(shí)間－蒸吹時(shí)間－上吹時(shí)間－二上吹時(shí)間－吹凈時(shí)間。

    （6）二次上吹：二次上吹時(shí)間設(shè)定，供參考的參數(shù)設(shè)置范圍限制為8至15秒。

    （7）吹凈：空氣吹凈時(shí)間設(shè)定， 1至15秒。

    （8）回收：吹風(fēng)氣回收進(jìn)入煤氣柜的時(shí)間設(shè)置，上下限為0至20秒，設(shè)置0時(shí)，此功能取消。此功能優(yōu)先級(jí)高于去吹風(fēng)氣或吹風(fēng)放空方式。參看相關(guān)功能鍵部分。

    （9）加煤次數(shù)：僅用于顯示，不能進(jìn)行設(shè)定。累計(jì)加煤的次數(shù),　可按加煤計(jì)數(shù)清零功能鍵將此數(shù)清零。

    （10）加煤：設(shè)定自動(dòng)加煤過程中，插板閥從開至關(guān)的時(shí)間。供參考的參數(shù)設(shè)置范圍限制為0至7秒,此參數(shù)用于控制加煤量。相關(guān)加煤程序內(nèi)含一個(gè)關(guān)于座板閥的開關(guān)時(shí)間，此時(shí)間不必提供給操作人員修改。按固定時(shí)序步驟與插板閥及吹風(fēng)階段的工況配合動(dòng)作，加煤一般在吹風(fēng)階段完成。

    （11）下煤：設(shè)定布料閥打開的時(shí)間，保證自動(dòng)加煤機(jī)中的煤徹底放入造氣爐內(nèi)。

    此外，少數(shù)項(xiàng)目還有半水煤氣/水煤氣，上加氮，下加氮，蒸汽吹凈，吹風(fēng)延長(zhǎng)等參數(shù)設(shè)置。

4　其它相關(guān)監(jiān)控顯示

    每個(gè)爐子的監(jiān)控畫面上要求有煤氣上行溫度與下行溫度的趨勢(shì)、計(jì)時(shí)器時(shí)間顯示、周期運(yùn)行光條、周期內(nèi)每個(gè)階段的計(jì)時(shí)時(shí)間顯示。爐子的監(jiān)控工藝參數(shù)如蒸汽壓力等，爐子附屬設(shè)備及其配套的公用設(shè)備的工藝參數(shù)監(jiān)視與控制。

5　應(yīng)注意的問題

    制作間歇程控造氣爐應(yīng)重點(diǎn)注意的細(xì)節(jié)問題有如下幾點(diǎn)，是初次制作造氣爐控制工程最容易出現(xiàn)的問題，也是造氣爐控制工程完成后，能用但不好用的一些問題的匯集。問題雖然瑣碎，但在具體的工程實(shí)施中，不容易被實(shí)施者與使用者發(fā)現(xiàn)的問題。

    5.1　閥門抖動(dòng)現(xiàn)像

    多個(gè)閥門在多個(gè)不同的工況階段切換，程序邏輯上在沒有任何問題的情況下，也有可能出現(xiàn)閥門有抖動(dòng)的現(xiàn)像，不細(xì)心觀察，很難發(fā)現(xiàn)。可采用將控制閥門的DO量點(diǎn)放入趨勢(shì)中進(jìn)行觀察，如果有毛刺現(xiàn)像，一定要想辦法處理掉。

    5.2　一個(gè)理解誤區(qū)的糾正

    造氣工藝工作周期的正確理解應(yīng)為吹風(fēng)、上吹、下吹、二次上吹、吹凈五個(gè)首尾相接的循環(huán)階段。但程序制作中的計(jì)時(shí)器運(yùn)行對(duì)應(yīng)的階段應(yīng)為二次上吹、吹凈、吹風(fēng)、上吹、下吹五個(gè)首尾相接的循環(huán)階段。

    5.3　其他細(xì)節(jié)問題

    造氣爐的空氣壓力控制，鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷問題，蒸汽壓力的平穩(wěn)控制在造氣程序控制方案沒有選擇好的情況下，實(shí)際生產(chǎn)中操作人員是不容易控制好的。這點(diǎn)常常讓制作程序的工程人員有點(diǎn)無所適從，一再檢查程序，既發(fā)現(xiàn)不了邏輯上的問題也發(fā)現(xiàn)不了PID參數(shù)對(duì)蒸汽調(diào)節(jié)閥自調(diào)控制的問題等等，但造氣爐的使用卻存在問題。關(guān)于這點(diǎn)，有下面的細(xì)節(jié)需要注意。

    （1）  造氣運(yùn)行時(shí)間設(shè)置參數(shù)修改的問題

    運(yùn)行周期、吹風(fēng)、上吹、二次上吹、吹凈的時(shí)間設(shè)置參數(shù)，只允許在停爐狀態(tài)或二次上吹狀態(tài)時(shí)真正發(fā)生修改。原因如下：假設(shè)運(yùn)行周期設(shè)置為120秒，吹風(fēng)設(shè)置為36秒，如果爐子剛運(yùn)行完吹風(fēng)36秒后操作人員將吹風(fēng)時(shí)間改動(dòng)，則原定的120秒周期減吹風(fēng)時(shí)間、蒸吹時(shí)間、上吹時(shí)間、二上吹時(shí)間、吹凈時(shí)間得到的下吹時(shí)間發(fā)生了變化，此時(shí)，正在運(yùn)行的這一個(gè)周期實(shí)際運(yùn)行的周期時(shí)間發(fā)生了變化，引起爐子配合運(yùn)行的混亂，導(dǎo)制要重新排隊(duì)運(yùn)行。

    （2）   實(shí)際生產(chǎn)中，操作人員并不喜歡采用自動(dòng)排隊(duì)的工作程序，流行的做法是同組爐子采用手動(dòng)排隊(duì)運(yùn)行。原因是爐子在開爐狀態(tài)下，自動(dòng)排隊(duì)等待時(shí)，會(huì)改變爐子的運(yùn)行狀況，使?fàn)t子變得不易控制。　

    （3）  爐子易控制的首要條件是運(yùn)行時(shí)鐘精度高，誤差小。初次制做造氣程序時(shí)一般會(huì)按習(xí)慣將造氣的每一個(gè)運(yùn)行階段都使用一個(gè)專門的計(jì)時(shí)器，感覺程序制作起來靈活且容易些，但實(shí)際情況是時(shí)鐘運(yùn)行誤差大，用不了1小時(shí)左右，爐子間的配合就出問題了,需要操作人員進(jìn)行排隊(duì)操作。同樣不佳的表現(xiàn)情況也會(huì)出現(xiàn)在采取下面方案的制作程序中，如不同的工況階段，反復(fù)循環(huán)調(diào)用一個(gè)計(jì)時(shí)器的實(shí)施方案（計(jì)時(shí)器的運(yùn)行參數(shù)每次調(diào)用時(shí)進(jìn)行了相關(guān)的修改）。此點(diǎn)經(jīng)過多個(gè)工程的實(shí)例已得到證實(shí)。

    （4） 關(guān)于步進(jìn)功能鍵，初次制做造氣程序常出的問題是步進(jìn)后、步進(jìn)前爐子所處工況階段沒有運(yùn)行完畢的時(shí)間，沒能轉(zhuǎn)移至新的階段上來。這實(shí)際也會(huì)改變此次爐子的運(yùn)行周期，引起爐子的不易控制問題及排隊(duì)配合的問題。

參考文獻(xiàn)：

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