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    陳   欽（1970－）
男，湖南岳陽人，工程師，（杭州和利時自動化有限公司，北京  100096）,現于杭州和利時系統工程股份有限公司從事DCS項目的工程實施。

摘要：介紹制作較完善的間歇造氣爐控制程序應具有的基本功能，制作中某些應注意的細節。

關鍵詞：間歇造氣爐；吹風；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

    目前國內中小型煤化工化肥行業普遍采用的是間歇爐造氣，間歇爐造氣的核心是時序控制，但因為時序執行時，中間人工操作頻繁，相對來說，控制較為復雜。爐子的控制程序，常常是由專業廠家制作，專業廠家有對相關工藝的透徹了解及多年生產制作的技術沉淀優勢。而作為通用DCS或PLC應用控制的工程人員，如果初次接觸此類型的工程，要實施好此類工程并讓客戶滿意的使用造氣爐，有一定的障礙。關于間歇造氣爐控制專業的文章資料不多見，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述

    煤經插板閥、座板閥、布料閥由煤氣爐頂部加入。吹風階段、空氣經鼓風機、吹風閥、空氣檔板、由爐底送入，由爐頂出來的吹風氣經煤氣上行閥進入廢熱鍋爐或水加熱器，然后經煙囪閥放空或者經過回收閥送至吹風氣回收工段或者取部分吹風氣經煤總閥進入煤氣柜內。上吹制氣階段，蒸汽經蒸總閥，蒸汽上吹閥經爐底進入爐內與燃料反應生成半水煤氣，從爐頂出來，經煤氣上行閥、 煤總閥、除塵器、廢熱鍋爐或水加熱器，進入洗氣塔，至氣柜。下吹制氣階段，蒸汽經蒸總閥、蒸汽下吹閥，從爐頂進入爐內反應，然后從爐底經煤氣下行閥、煤總閥、洗氣塔進入氣柜。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階段基本相同，但空氣吹凈階段產生的煤氣全部至氣柜內。灰渣落入爐底灰倉，定期排出煤外。

    注：有的造氣工藝多了一個蒸汽吹凈階段，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上，很多廠家的具體情況會有一些小的變化，如有的煤氣爐會配置二個氣柜，據不同的生產情況，通過人工預先設定，程控自動選擇煤氣進入不同的氣柜。做間歇造氣爐對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，在此做上述工藝簡介。工藝方面相關的詳細內容，請參考相關專業資料。

3　基本功能

    注：相關功能為多個項目后的總結，為迎合操作人員的習慣要求等等原因，具體項目的表現形式會有些差異。造氣生產分為正常制氣、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間會有些變化。一般的造氣自動投入運行時分為吹風，上吹，下吹，二上吹，吹凈五個階段周爾復始的運行。操作人員要控制調整的是每個階段工作時間的長短,工作的周期，及吹風時的氣體去向是否為放空，去吹風氣或氣柜等等，達到安全生產且提高煤的產氣率與產氣量的目的。

    3.1　應具備的功能操作鍵

    （1）開爐功能鍵

    按下功能鍵應變色提示，表示現在處于開爐自動運行狀態。一般此功能鍵的優先權比手動功能鍵高。按下后，任何手動操作鍵不能操作,確保生產安全。

    開爐時爐子的工作狀況: 在開爐功能鍵按下后，立即進行10秒安全上吹操作(參考數值據工程實際情況調整) 。10秒后，自動進入此時爐子應該處于的工況，并自動周期運行。周期運行階段一般為吹風、上吹、下吹、二上吹、空氣吹凈五個階段。

    （2）安全停爐功能鍵

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

    安全停車過程爐子運行的工作狀況： 爐子運行滿足吹風10秒的條件后自動停下。

    （3）暫停功能鍵

    功能鍵為雙位開關，按下功能鍵變色, 爐子運行狀況一直維持按下功能鍵時刻的運行工況不再發行變化，只有此鍵彈起后，爐子才能按周期設置繼續運行。

    （4）急停鎖定功能鍵

    功能鍵為雙位開關，按下功能鍵后，開爐鍵、手動相關操作鍵均不能操作，防止停爐后誤操作。同時,按下功能鍵后爐子由正在運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，按下功能鍵變色且改變文字提示, 表示開爐運行時，是生產安全置換用的惰性氣體還是進行正常的造氣生產。

    （6）去吹風氣/放空功能鍵

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

    （7）手動功能鍵

    在停爐狀態，且鎖定鍵不按下時可以操作。按下功能鍵后，可以操作相關的手動操作功能鍵，如爐子對應的每個閥門開關功能鍵，或爐子閥組動作功能鍵。一般對應的單閥開關功能鍵有：吹風閥、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、吹風回收閥、煤總閥、左風箱下灰閥、右風箱下灰閥、插板閥、座板閥、布料閥等。手動閥組功能鍵一般是：吹風、上吹、下吹、空氣吹凈。

    （8）手動加煤/自動加煤功能鍵

    功能鍵為雙位開關，按下變色提示，同時文字變化提示。選擇自動加煤時，程序在正常工況下，據設定的加煤周期設定值，每隔設定的循環次數后自動加煤一次。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，與上述手動加煤/自動加煤功能鍵配合使用。正在加煤工況時，自動改變按鍵顏色，加煤工況完畢按鍵還原。沒有到設定加煤周期時，可人為點擊加煤鍵，在設定的加煤周期內提前補加一次煤。

    （10）加煤計數清零功能鍵

    脈沖按鍵，按下瞬時變色提示，加煤次數累積值清零。

    （11）步進功能鍵

    脈沖按鍵，按下瞬時變色提示。每按一次步進，爐子由現在的運行工況進入安全上吹10秒，然后回到原運行工況的下一個工況自動運行，且將原階段沒有運行完畢的時間自動加到此工況運行。特殊情況是當爐子進入下吹階段后，步進不起作用。此時如果要提前進入二次上吹，應按操作歸零功能鍵。

    （12）歸零功能鍵

    脈沖按鍵，按下瞬時變色提示。操作功能鍵后，爐子從正在運行的工況立即進入二次上吹工況,重新開始新的循環。運行周期計時器從零開始重新計時。

    此外，有些項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。另外還有關于閥門檢測控制功能鍵等其它相關聯鎖功能鍵，這里不作一一介紹。

    3.2　一般應具備的設置參數及相關顯示參數

    （1）循環周期設定：設定每個工作循環的時間，供參考的參數設置范圍限制為120秒至240秒。默認設置一般為120秒。

    （2）循環次數：僅顯示數據，不能進行數據設定。常與手動加煤/自動加煤，加煤及加煤計數清零三個功能鍵及自動加煤周期設定相配合進行使用,如設定自動加煤周期為20次，按下了手動加煤/自動加煤功能鍵，則爐子循環運行20次后，從吹風階段開始執行加煤程序，加煤鍵自動按下且變色，開始進行加煤，下吹階段后，自動加煤結束，加煤鍵自動彈起，循環次數自動清零，加煤次數自動加1。

    （3）吹風：設定吹風階段的工作時間，供參考的參數設置范圍限制為20秒至50秒。

    （4）上吹：設定上吹階段的工作時間，供參考的參數設置范圍限制為30至45秒。

    （5）下吹：不能進行時間設定，只顯示數據，參數自動計算的公司為:

    下吹時間＝循環時間－吹風時間－蒸吹時間－上吹時間－二上吹時間－吹凈時間。

    （6）二次上吹：二次上吹時間設定，供參考的參數設置范圍限制為8至15秒。

    （7）吹凈：空氣吹凈時間設定， 1至15秒。

    （8）回收：吹風氣回收進入煤氣柜的時間設置，上下限為0至20秒，設置0時，此功能取消。此功能優先級高于去吹風氣或吹風放空方式。參看相關功能鍵部分。

    （9）加煤次數：僅用于顯示，不能進行設定。累計加煤的次數,　可按加煤計數清零功能鍵將此數清零。

    （10）加煤：設定自動加煤過程中，插板閥從開至關的時間。供參考的參數設置范圍限制為0至7秒,此參數用于控制加煤量。相關加煤程序內含一個關于座板閥的開關時間，此時間不必提供給操作人員修改。按固定時序步驟與插板閥及吹風階段的工況配合動作，加煤一般在吹風階段完成。

    （11）下煤：設定布料閥打開的時間，保證自動加煤機中的煤徹底放入造氣爐內。

    此外，少數項目還有半水煤氣/水煤氣，上加氮，下加氮，蒸汽吹凈，吹風延長等參數設置。

4　其它相關監控顯示

    每個爐子的監控畫面上要求有煤氣上行溫度與下行溫度的趨勢、計時器時間顯示、周期運行光條、周期內每個階段的計時時間顯示。爐子的監控工藝參數如蒸汽壓力等，爐子附屬設備及其配套的公用設備的工藝參數監視與控制。

5　應注意的問題

    制作間歇程控造氣爐應重點注意的細節問題有如下幾點，是初次制作造氣爐控制工程最容易出現的問題，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，但在具體的工程實施中，不容易被實施者與使用者發現的問題。

    5.1　閥門抖動現像

    多個閥門在多個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，也有可能出現閥門有抖動的現像，不細心觀察，很難發現。可采用將控制閥門的DO量點放入趨勢中進行觀察，如果有毛刺現像，一定要想辦法處理掉。

    5.2　一個理解誤區的糾正

    造氣工藝工作周期的正確理解應為吹風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈五個首尾相接的循環階段。但程序制作中的計時器運行對應的階段應為二次上吹、吹凈、吹風、上吹、下吹五個首尾相接的循環階段。

    5.3　其他細節問題

    造氣爐的空氣壓力控制，鼓風機的負荷問題，蒸汽壓力的平穩控制在造氣程序控制方案沒有選擇好的情況下，實際生產中操作人員是不容易控制好的。這點常常讓制作程序的工程人員有點無所適從，一再檢查程序，既發現不了邏輯上的問題也發現不了PID參數對蒸汽調節閥自調控制的問題等等，但造氣爐的使用卻存在問題。關于這點，有下面的細節需要注意。

    （1）  造氣運行時間設置參數修改的問題

    運行周期、吹風、上吹、二次上吹、吹凈的時間設置參數，只允許在停爐狀態或二次上吹狀態時真正發生修改。原因如下：假設運行周期設置為120秒，吹風設置為36秒，如果爐子剛運行完吹風36秒后操作人員將吹風時間改動，則原定的120秒周期減吹風時間、蒸吹時間、上吹時間、二上吹時間、吹凈時間得到的下吹時間發生了變化，此時，正在運行的這一個周期實際運行的周期時間發生了變化，引起爐子配合運行的混亂，導制要重新排隊運行。

    （2）   實際生產中，操作人員并不喜歡采用自動排隊的工作程序，流行的做法是同組爐子采用手動排隊運行。原因是爐子在開爐狀態下，自動排隊等待時，會改變爐子的運行狀況，使爐子變得不易控制。　

    （3）  爐子易控制的首要條件是運行時鐘精度高，誤差小。初次制做造氣程序時一般會按習慣將造氣的每一個運行階段都使用一個專門的計時器，感覺程序制作起來靈活且容易些，但實際情況是時鐘運行誤差大，用不了1小時左右，爐子間的配合就出問題了,需要操作人員進行排隊操作。同樣不佳的表現情況也會出現在采取下面方案的制作程序中，如不同的工況階段，反復循環調用一個計時器的實施方案（計時器的運行參數每次調用時進行了相關的修改）。此點經過多個工程的實例已得到證實。

    （4） 關于步進功能鍵，初次制做造氣程序常出的問題是步進后、步進前爐子所處工況階段沒有運行完畢的時間，沒能轉移至新的階段上來。這實際也會改變此次爐子的運行周期，引起爐子的不易控制問題及排隊配合的問題。

參考文獻：

    [1]  王師祥, 楊保和. 小型合成氨廠生產工藝與操作[M]. 化學工業出版社.