炼焦产品的相关研究进展论文

焦化企业节能生产中电气自动化的运用探讨论文

在个人成长的多个环节中，大家都接触过论文吧，借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。那要怎么写好论文呢？以下是我为大家整理的焦化企业节能生产中电气自动化的运用探讨论文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

摘要：

随着现代化科学信息技术的持续发展，我国电气自动化也得到了快速发展的机遇，在这种情况下，传统焦化厂工业电气自动化也开始借助新技术来完成自身的可持续发展。越来越多的焦化厂在开展生产工作时开始将节能、减排理念融入到了实际当中。而本文便是在此背景下对工业电气自动化技术在焦化厂节能中的应用展开详细的探讨与说明。

关键词：

节能工程；焦化厂；工业电气自动化；应用研究；

引言：

我国经济快速发展的当下，各项技术的发展日新月异，自动化技术作为行业连接的桥梁，为社会发展提供了巨大的推动力。而我国在第一时间认识到绿色工业革命为日后社会发展的主流，开始积极号召焦化企业开展绿色、环保的生产流程，并将工业电气自动化技术融入到焦化厂节能生产当中，为企业的经济效益与社会效益的提升奠定良好的基础。

1、焦化厂的节能技术

焦化厂作为专门从事冶金焦炭生产及冶炼焦化产品、加工、回收的专业工厂，其在日常的生产及冶炼工序中借助工业电气自动化技术提高了自身的生产效益，并有效降低了人力、物力与财力的消费，在这一定程度上实现了焦化厂经济效益的提升。但是随着国家管理的日益严格，高能耗、重污染一度成为焦化的代名词，能否可持续发展已经成为了焦化行业所关注的焦点，焦化厂也意识到只有节能减排才可实现可持续发展，因此提高焦化企业生产过程中的节能环保显得尤为关键。而在这一趋势下，工业电气自动化节能技术的运用起到了关键性的作用，为焦化企业的可持续发展提供了源源不断的动力，同时提高整个行业的自动化控制水平。

2、焦化厂工业电气自动化在节能技术的应用措施

电气技术方面

为有效改善焦化厂环境改善同时提高设备节能效率，目前焦化企业主要从以下几个方面做到新技术不断推广应用。

1）新技术。随着焦化企业大面积的使用中压变频器，提高焦化厂工业电气自动化控制水平，达到了高效节能效果，但是在实际运行过程中，变频器的作用发挥不是十分明显，多数都是手动进行固定频率设定，与设备的`联锁较难实现，随着无线通讯技术的快速发展，给设备自动化控制增加了有力手段，比如出焦除尘的高低速联锁可以通过无线通讯进行联锁，筛焦除尘可以与下料口的操作实现联锁，高压水泵与用户端实现压力联锁控制等。

2）新设备。另外在正常生产过程中为节约大量电能，可以将目前成熟的节能型电力设备运用到实际的生产中，生产现场照明全部选择LED照明，并在皮带通廊实现两地控制，做到"人走灯灭"达到节能目的；道路照明采用工业互联方式进行自动控制，通过手机APP实现远程控制。与此同时，还可以通过对调整每个回路的电气负荷进行优化线路负荷，使得整个工业电气可以为生产提供高运行效率，并可以减少能源的消耗。

3）新管理。新工程从项目建设开始对于电机的选择严格按照国家绿色发展要求进行电机选择，尽可能选择一级能效电机，坚决杜绝选择国家禁止的高耗能电机；通过一系列的新管理实现节能目的。

自动化技术方面

随着焦化厂工业电气自动化技术的快速发展，并得到广泛应用，将以前比较复杂的改造变得越来越简单，并在节能生产中发挥出不俗的效果，通过工艺优化结合自动化控制技术，对生产过程中的细节进行深入摸索、改造，在优化工艺的同时也取得了明显的经济效益，主要列举一下成功的案例：

1）除尘系统除灰刮板机的控制优化。按照原设计除尘系统刮板机是连续运行的设备，因焦化厂的除尘设备多，刮板机的耗能十分大，针对这个问题，工艺及技术人员通过自动化技术进行软件优化，在不增加硬件投资的前提下，对软件进行重新编制，根据现场实际生产情况实现刮板机间歇运行，仅此一项焦化厂每年可节约电能30余万kWh,创造了可观的经济价值。

2）全厂控制室的整合。以前多数焦化厂的控制室为分散性的控制室，根据生产工艺主流为：备煤及配煤控制室、炼焦控制室、化产控制室、运焦控制室以及生产调度室，优缺点十分明显，优点为：生产与点检联系方便，发生故障时反应较快。缺点为：人员配置多，设备管理难度大，无法实现全厂统一管理，根据这种情况，目前主流焦化企业大多已经在建或已建成全厂集中管控中心，利用先进的自动化技术将全厂控制室进行整合，实现管控一体化取得了良好的经济效益及社会效益，经过全部控制室的整合后，大大提高了生产效率，节约了人员配置，操作人员可以减少50%,设备的自动化控制水平也得到了大幅度提升，为企业的下一步管理水平的提升创造了良好条件。

生产工艺方面

近几年焦化行业工艺技术也取得了大幅提升，但是有效的将自动化技术在新工艺中加以优化应用，可以取得良好的节能效果与经济效益，下面就工艺技术与自动化技术相结合在节能中的应用列举成熟的案例，希望同行业得到借鉴，达到共同进步。

脱硫脱硝工艺与VOC工艺共用燃烧设备

随着焦化环保要求的愈来愈严格，近几年新的工艺在焦化厂遍地开花，在进行环保整治及工艺改造的同时，一定要全盘考虑，节约投资及运行费用，最好将新改造工艺的控制系统利用先进的控制技术全部链接，实现大网络、大数据的统一平台。在脱硫脱硝工艺设备配套包含了用于脱硝催化剂的再生燃烧系统，但是利用率很低，基本上两年才运行15天左右，新增VOC处理工艺对于气体的异味处理最好办法就是燃烧，两套工艺距离比较远，这样先进的自动化控制技术就可以将两套控制系统很好的结合起来，两套工艺利用先进的自动化技术实现燃烧系统的共用。实现节约投资及运行费用，最终实现节能目的，取得良好的经济效益及环保效益。

干熄焦中压蒸汽在煤调湿工艺中的应用

目前焦化企业的干熄焦工艺愈来愈普遍，该工艺实现了利用焦炭余热进行发电，同时提高了焦炭质量，在发电的同时也产生大量的蒸汽，而煤调湿技术恰恰是利用蒸汽对焦化入炉煤进行间接加热，将炼焦煤装入焦炉前先进行水分的去除，并将煤的水分保持在9%左右的范围内，之后实施装炉炼焦操作。在实际生产过程中将干熄焦的蒸汽经过减温减压装置后，利用先进的工业电气自动化技术将干熄焦蒸汽压力控制在工艺要求范围内，大量的用到煤调湿系统中，为保证生产运营安全，两套控制系统之间设置安全联锁系统，将蒸汽压力、流量、温度与煤调湿系统运行进行联锁，达到安全稳定连续运行，目前这项技术已经得到工业应用，并且取得了良好的节能效果。在节约焦炉加热煤气的同时也减少了剩余氨水量，减轻了废水处理装置的生产负荷。由此可见，这一技术从根本上提高了焦炭的应用质量、降低炼焦所消耗的资源，进一步贴合了节能环保的政策。

上升管余热利用技术

焦化厂的炼焦过程中，从炭化室出来的荒煤气温度约为650~750℃，其热量约占焦炉输出总热量的36%左右。焦化厂因为工艺技术的影响而导致部分热量在上升管中流失，同时出现炉顶温度过高的情况，近几年随着新技术的不断发展，上升管余热利用技术逐渐开始大范围的推广，利用自动控制技术实现装置出口压力的稳定，可以实现工业连续化运行，回收的蒸汽在化产回收工序中进行应用，以此来提高焦化厂内部热量的应用效率，同时实现节能技术在焦化厂工业化中的应用。

焦炉加热优化控制

焦炉的焦饼成熟以前全部靠时间进行判断，存在过烧与焦饼不成熟的情况，容易引发环保及质量事故，目前焦炉加热优化控制技术不断发展、更新，适应生产需求，实时调整加热煤气流量和分烟道气力，并可以通过火落管理自动预判焦炭成熟情况，实时监控高低温炉号和异常炉号，实时监测和指导调整加热高向均匀性、横排均匀性，在满足工艺的条件下大幅降低煤气消耗量，实现节能目的。

其他方面

焦化厂工业电气自动化系统在运行过程中，功率会以热的形式散发出去，对于那些功率耗损较大的元器件尤为如此，比如，大功率晶体管、电阻及变压器等[3].此外，当电气系统所处的工作环境温度较高时，设备工作时产生的热量就不容易散发，致使设备的温度升高。比如，半导体器件对温度的变化非常敏感，温度过高会导致器件工作点增益不稳定、信号失真、发生漂移以及噪音增大，更有甚者会导致热击穿。所以半导体器件自身的温度不能太高，所以在进行设备选择时应该充分考虑散热问题。尽可能的利用设备特点解决散热问题，不新增散热设备加大工艺能耗，尤其是对于中压变频器的散热尽可能的利用设备本身自带的冷却风机将热风通过风管抽到变频器室外，减少变频器室空调的配置，这样可以实现年节约电能2万余kW·h/台。

3、加强节约电能管理知识培训

在终端能源利用中，电力是主要能源形式之一，也是优良的能源载体。人们的生活尤其是工业化生产大都是基于电能的利用，电能在终端利用中占有很大的比例，焦化厂也如此，随着工业电气自动化技术的高速发展，为科学合理使用能源提供了有力手段，但是有些焦化企业节能意识不强，积极性不高，最主要的原因是对用能和节能管理理论和技术缺乏认知，再加上其作为技术设备发展速度日新月异，因此只有全面保障生产人员专业技能掌握情况，才可进一步为提高焦化厂工业电气自动化系统水平，进而实现为节能奠定坚实的基础。因此为了有效提高焦化厂工业电气自动化系统人员管理能力，需定期对其进行专业提升培训，使其可以熟练掌握焦化厂工业电气自动化系统的发展方向与运用情况[5].确保焦化厂工业电气自动化系统能够在安全、稳定运行。

4、结语

为了有效提高工业电气自动化系统应在焦化厂节能技术上的应用，必须全方位的考虑设备选择、技术选择、工艺优化以及管理维护等。根据目前的技术发展在大力开展新技术的应用的同时对旧控制系统进行技术改造，提高焦化厂工业电气自动化系统的技术水平，并为其日后可持续发展提供巨大的动力。

参考文献

[1]黄伟斌.浅谈电气自动化技术在煤炭工业生产中的实践应用[J].矿业装备，2020（3）：180-181.

[2]姜冬.节能技术在工业电气自动化中的应用[J].科学技术创新，2020（4）：158-159.

巨野煤田煤质分析及科学利用评价摘要]从工业、元素、工艺性质方面，对巨野煤田煤质进行了详细的分析，根据其煤质特点，进行科学论证，得出巨野煤田是优质动力用煤和炼焦用煤的结论，可以用来制备水煤浆，用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品，用作焦化原料等。[关键词]煤质分析；煤质特点；科学利用；评价1巨野煤田煤质分析煤的工业分析工业分析是确定煤组成最基本的方法。在指标中，灰分可近似代表煤中的矿物质，挥发分和固定碳可近似代表煤中的有机质。衡量煤灰分性能指标主要有灰分含量、灰分组成、煤灰熔融性（DT、ST、HT和FT）。其中煤灰熔融性是动力用煤和气化用煤的重要性能指标。一般以煤灰软化的温度（即灰熔点ST）作为衡量煤灰熔融性的指标。龙固矿钻孔煤样工业分析结果(表1)变形温度（DT）为煤灰锥体尖端开始弯曲或变圆时的温度；软化温度（ST)为煤灰锥体弯曲至锥尖触及底板变成球形时的温度；半球温度（HT）为灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度；流动温度（FT）为煤灰锥体完全熔化展开成高度＜ mm薄层时的温度。彭庄矿钻孔煤样工业分析结果（表2）2煤质特点及科学利用评价巨野煤田煤质特点由煤炭科学研究总院《巨野矿区煤质特征及菜加工利用途径评价》可以看出巨野煤田煤质有如下特点：①灰分含量低，属于中、低灰煤层。②挥发分含量高，各煤层原煤的挥发分含量在33%以上，且差异不大，均属于高挥发分煤种。③磷含量特低；硫分含量上低下高。④干燥基低位热值高。各层煤的都比较高，且随原煤灰分的降低而升高。⑤粘结指数、胶质层厚度和焦油产率均较高。⑥碳、氢含量较高。碳含量在～之间，氢含量在～之间，C/H比值＜16。⑦灰熔点上高下低。成浆性实验评价2008年1月，华东理工大学对巨野煤田龙固矿(1#)、赵楼矿(2#)和彭庄矿(3#)原煤进行成浆性实验及评价。成浆浓度实验成浆浓度是指剪切速率100 s-1，粘度为1 000 mPa·s，水煤浆能达到的浓度。采用双峰级配制浆，粗颗粒与细颗粒质量比为3∶7；选取腐殖酸盐作为添加剂，用量为煤粉质量的1%。制成一系列浓度的水煤浆，测量其流动性，观察水煤浆的表观粘度随成浆浓度上升的变化规律，结果如表10所示。由表10看出，随着煤浆浓度增大，煤浆表观粘度也明显升高。本实验3种煤样成浆浓度分别为龙固矿66%(wt)；赵楼矿67%(wt)；彭庄矿68%(wt)。流变性实验水煤浆流变特性是指受外力作用发生流动与变形的特性。良好的流变性和流动性是气化水煤浆的重要指标之一。将实验用煤制成适宜浓度的水煤浆，然后用NXS-4 C型水煤浆粘度计测定其粘度。将水煤浆的表观粘度随剪切变化的规律绘制成曲线，观察水煤浆的流变特性，见表11。从表11可以看出，3种煤制成的水煤浆中，随着剪切速率增大，表观粘度都随之降低，均表现出一定的屈服假塑性。屈服假塑性有利于气化水煤浆的储存、泵送和雾化。实验结论煤粉粗粒度（40～200目）和细颗粒（＜200目）质量比为3∶7，腐殖酸盐作为添加剂，添加量为煤粉质量的1%时，龙固矿煤浆浓度为66%（wt）、赵楼矿煤浆浓度为67%（wt）、彭庄矿煤浆浓度为68%（wt），满足加压气流床水煤浆气化技术对水煤浆浓度的要求。原料煤的应用适合于制备水煤浆水煤浆不但是煤替代重油的首选燃料，而且是加压气流床水煤浆气化制备合成气的重要原料。同时它又是一种很有前途的清洁工业燃料。实践上，华东理工大学“巨野煤田原煤成浆性实验评价报告”表明：巨野煤田各矿井原料煤均适合于制备高浓度稳定水煤浆。用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品巨野煤田原煤属于高发热量的煤种（弹筒热平均值在28～31 MJ/kg之间），该煤有利于降低氧气和能量消耗，并能提高气化产率；因灰熔点较高（＞1 300℃），有利于固态排渣。根据鞍钢和武钢分别使用双鸭山和平项山1/3焦煤作高炉喷吹的经验，巨野煤田的1/3焦煤与双鸭山和平顶山1/3焦煤一样成浆性较好，其1/3焦煤洗精煤可以制成水煤浆，作为德士古（Texaco）水煤浆气化炉高炉喷吹用原料。煤气化得到的合成气既可通过变换用于合成氨/尿素，又可经净化脱硫合成甲醇或二甲醚。以甲醇为基础可进一步合成其他约120余种化工产品。另外，还可利用甲醇制备醇醚燃料及合成液体烃燃料等。用作焦化原料焦化用于生产冶金焦、化工焦，其副产焦炉煤气可用于合成甲醇或合成氨，副产煤焦油进行分离和深加工后可得到一系列化工原料及化工产品。由表12看出，巨野煤田大槽煤经过洗选以后，可以供将来的400万t/a焦化厂或者上海宝钢等大型钢铁企业生产I级焦炭时作配煤炼焦使用；灰分≤的8级精煤（2#），也可供华东地区的中小型焦化企业生产2级和3级冶金焦的配煤炼焦使用。此外，该煤也可以单独炼焦，但所生产焦炭的孔隙率偏高，最好进行配煤炼焦。远景目标———煤制油煤直接液化可得到汽油、煤油等多种产品。巨野煤田的大部分煤层均为富油煤，尤其是15煤层平均焦油产率＞12%，属高油煤；根据元素分析计算的碳氢比各煤层均＜16%；大部分煤层挥发分＞35%的气煤和气肥煤通过洗选后的精煤挥发分＞37%，而其灰分＜10%。因此，巨野煤田的煤炭都是较好的液化用原料煤。煤间接液化可制取液体烃类。煤经气化后，合成气通过F-T合成，可以制取液体烃类，如汽油、柴油、石腊等化工产品及化工原料。3结语综上所述，巨野煤田第三煤层大槽煤属于低灰、低硫、低磷、结焦性好、挥发分高、发热量高的煤炭资源，其中的气煤、1/3焦煤、气肥煤、肥煤、天然焦等是国内紧缺的煤种，它们的洗精煤不仅可作为炼焦用煤、动力用煤，而且是制备水煤浆和高炉喷吹气化的重要原料。因此,菏泽大力发展煤气化合成氨和甲醇并拉长产业链搞深度加工是必然的正确选择。

焦油是煤热加工过程的主要产品之一,是一种多组分的混合物。根据煤热加工过程的不同,所得到的煤焦油通常被分为低温、中温和高温煤焦油。在我国,由于单个企业煤焦油的产量低,并且生产煤焦油的企业在地域上分散,长期以来煤焦油资源一直没有得到充分利用,除部分高温煤焦油用于提取化工产品、少量中低温煤焦油的轻馏分油用于生产发动机燃料以外,剩余的大部分煤焦油都被用作重质燃料油和低端产品,造成资源浪费和环境污染[1-2]。随着近几年我国大型煤化工产业的发展,固定床、流化床煤气化技术以及褐煤干馏提质技术已经应用于多种生产过程中,中低温煤焦油的产量也随之增加,到目前为止,中低温煤焦油的加工利用已经成为煤化工产业技术的重要组成部分之一。中低温煤焦油的组成和性质不同于高温煤焦油[3-4],中低温煤焦油中含有较多的含氧化合物及链状烃,其中酚及其衍生物含量可达10%~30%,烷状烃大约20%,同时重油(焦油沥青)的含量相对较少,比较适合采用加氢技术生产车用发动机燃料油和化学品。不同的热解工艺、不同的原料煤都直接影响煤焦油的性质和组成,表1是一种典型中低温煤焦油的性质及组成数据。摇摇煤焦油加氢制备发动机燃料油的技术始于20世纪30年代的德国,当时由于反应压力很高,没有实现产业化,随后由于石油的发现和大量开采,煤焦油加氢技术的研发工作被迫停止。进入21世纪后,我国煤化工产业的快速发展再一次促进了国内中低温煤焦油加氢技术的研发工作[5]。var script = ('script'); = ''; (script); 第5期张晓静:中低温煤焦油加氢技术表1摇典型中低温煤焦油的性质及组成Table1摇Thecompositionandpropertiesofcoaltarfrommid鄄lowtemperaturecoalcarbonization项目密度(20益)/(kg·m-3)质量分数/%残炭酚硫氮饱和烃芳烃胶质+沥青纸中低温煤焦油980郾04郾015郾30郾330郾7921郾054郾025郾0摇摇近20a来,我国在中低温煤焦油(下述“煤焦油冶即“中低温煤焦油冶)加氢技术的开发方面取得了明显的进展,先后开发出了多种加氢技术,根据各种技术的特点,可以归纳为如下4类:第1类是煤焦油加氢精制/加氢处理技术;第2类是延迟焦化—加氢裂化联合工艺技术;第3类是煤焦油的固定床加氢裂化技术;第4类是煤焦油的悬浮床/浆态床加氢裂化技术。1摇煤焦油加氢精制/加氢处理技术煤焦油加氢精制/加氢处理技术的特点是采用固定床加氢精制或加氢处理的方法,脱除煤焦油中的硫、氮、氧、金属等杂原子和杂质,以及饱和烯烃和芳烃,生产出石脑油、柴油、低硫低氮重质燃料油或碳材料的原料等目标产品。日本在以煤焦油为原料生产碳材料的技术研发方面做了很多工作,20世纪80年代中期,日本[6-10]曾公开了一批煤焦油或煤焦油沥青的加氢催化剂和加氢工艺技术,用于加工重质煤焦油,主要生产电极针状焦的原料。同期,日本专利[11]还公开了一种用煤焦油沥青生产中间相沥青的方法,该方法首先对脱除喹啉不溶物以后的煤焦油沥青进行加氢精制,然后在适宜的条件下热处理、分离即可得到性能优良的中间相沥青产品。我国开发的煤焦油轻馏分油加氢精制技术[12-14],是以煤焦油中的轻馏分油(<370益)为原料,通过固定床加氢,得到石脑油和轻柴油产品。这类技术的主要缺陷是:淤原料油中含有较多的胶质和杂原子,容易形成焦炭沉积在催化剂表面,降低催化剂的活性;于原料油中含有大量的烯烃、芳烃等,加氢过程强放热反应影响反应器的操作稳定性。针对原料油的这些特点,现有加氢技术分别开发了多种催化剂级配装填[12-13]和两段加氢[14-15]工艺。另外,采用多段深度加氢精制的技术[16-17],最大限度地加氢饱和原料油中的芳烃,可以得到较高十六烷值的柴油产品。该类技术的操作条件是加氢反应温度300~450益,反应压力5~19MPa,体积空速0郾5~3郾0h-1,氢油体积比600~3500。煤焦油加氢精制/加氢处理技术的优点是:工艺流程相对比较简单、投资和操作费用相对较低;它的缺点是:石脑油和柴油的收率较低,主要取决于原料煤焦油中轻油的含量,煤焦油资源的利用率低。煤焦油加氢精制技术目前在哈尔滨气化厂等企业应用[18-20]。2摇延迟焦化—加氢联合工艺技术延迟焦化—加氢联合工艺技术的主要技术思路:将煤焦油中的重油部分通过延迟焦化生成轻馏分油和焦炭,然后把煤焦油的轻馏分油和延迟焦化生成的轻馏分油共同加氢精制或加氢精制/加氢改质,用来生产石脑油和柴油产品。延迟焦化—加氢精制/加氢裂化组合工艺[21]的基本工艺流程:先把全馏分煤焦油进行延迟焦化,得到气体、焦炭、轻馏分油(石脑油和柴油馏分)和重馏分油(350~500益),然后把轻馏分油进行加氢精制,把重馏分油作为加氢裂化的原料,最后得到石脑油和柴油产品。延迟焦化—加氢精制组合工艺[22-23]的基本流程:先将煤焦油分馏成轻油(<360益)和重油(>360益)两部分,其中重油作为延迟焦化的原料,延迟焦化装置采用>360益馏分油全循环的流程,过程中所有的轻馏分油(<360益)进行加氢精制,可得到石脑油和柴油产品。该类技术的主要操作条件是延迟焦化反应温度450~550益,反应压力0郾1~3郾0MPa,加氢反应温度300~450益,反应压力6郾0~20郾0MPa。对比上述两种工艺技术可知,前者投资较大但液体产率较高。陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司采用延迟焦化—加氢精制/加氢裂化工艺来加工中低温煤焦油,是煤焦油加工的一种新方法,其中延迟焦化装置的油收率约80%,焦炭产率约16%。延迟焦化—加氢联合工艺技术的优点是把一部分重质煤焦油转化成了轻油产品,缺点是工艺流程比较复杂,并且把一部分煤焦油转化成了焦炭,没有充分利用好煤焦油资源。3摇煤焦油固定床加氢裂化技术煤焦油固定床加氢裂化技术的思路是采用固定