① 烟道气由焦炉引出,本身温度较高,省去了空气预热的环节,节约了能源;
② 烟道气中水分少,相比空气其传质推动力大,干燥效率高;
③ 烟道气含氧量低,煤属于易燃易爆物,其干燥过程十分危险,需小心控制其温度与含氧量的关系,降低干燥环境中氧含量可有效减小爆炸的可能性。为了降低煤料水分控制系统内部的氧含量,煤调湿车间配备有氮气罐,以不定时的方式充入氮气,使用烟道气较空气而言可以减少氮气的使用量,降低生产成本。干燥机除尘系统、干燥机至干燥机除尘的管路系统均有蒸汽伴热,防止载湿气温度过低导致结露,结露易堵塞布袋除尘器,从而引发事故。
蒸汽回转干燥机如图1.2.3.b所示,转筒干燥器转筒有效长度20m,直径4.2m,倾斜度0.09,设计处理量为330t/h,24小时连续生产,设计可处理的进料煤中含水率由12.2%到9.1%,处理后煤中含水率为6.8%。
图1.2.3.b 蒸汽回转干燥机
宝钢目前炼焦用煤水分平均在10%左右。按年产焦炭530万吨测算,如果装炉煤水分以10.0%计算,把装炉水分降至6.0%,则约有2l万吨/a水不进入焦炉,节省炼焦耗热量约3万tce/a,焦炭生产能力增加8~10%,煤炉煤气发生量增加8~10%,这对缓解公司燃气紧张状况及提高焦炭质量都具有现实意义[12]。
1.2.4. 目前遇到的问题
由于此套系统设备是宝钢自主完成的,可以说在国内无成功经验可以借鉴,因此在操作过程中遇到了一些难点。主要体现在:煤料水分控制系统本身为一个多参数,强耦合,非线性大时滞系统,系统模型难以建立。在日常生产过程中,因化验室对干燥机出口煤水分的化验结果滞后于生产约15个小时, 难以及时指导生产操作。在干燥机入口煤水分稳定时,这种时间上的滞后还能文持干燥机出口煤水分的稳定;当江南地区梅雨天气容易造成露天煤场水份波动大时,由此导致出口煤湿度波动较大,影响了煤调湿系统的运行效果。因此,对现有煤料水分控制系统进行理论分析和建模,给出不同切出量条件下,蒸汽消耗量与烟道气温度,入口煤湿度、出口煤湿度等物理量之间的关系模型,实现煤调湿的自动在线控制具有重要的现实意义。
1.3. 研究内容
1) 分析了一期煤调试系统的工作原理,采集运行参数进行统计学分析,最后确定影响系统输出的主要参数;
2) 构建煤料水分控制模型:首先经过比较,确定建模方法;接着,经过多次试验,确定神经网络的结构和参数(如:网络层数、每层神经元个数、非线性函数的选取、学习步长等)
3) 建立煤料水分控制系统控制界面,通过OPC来采集数据,并在VB中进行计算,得出控制量,再通过OPC将控制量传输给PLC进行实际控制;
4) 监测一段时间的实际运行情况,对数据进行分析,对模型进行微调,并确定系统的输出值上下限值,确保系统的正常运行;
5) 研究出口煤湿度在一定范围内设定时的蒸汽用量,建立模型并进行验证;
6) 热平衡分析,通过实际运行及热平衡分析验证模型的有效性。
1.4. 技术路线
1) 数据采集。按照试验方案收集数据,以此作为建模控制器设计的学习样本。在收集数据时,应有目的的改变试验条件,以体现各变量对出口煤湿度的影响。如:可以分别改变煤处理量、入口煤湿度、烟道气流量、蒸汽流量等,考虑生产实际,一般改变10%-20%左右即可。
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