一、 概述

    山西中阳钢厂焦化装置为60万吨/年焦化装置，整套装置分为焦化、冷鼓和公共部分，四套装置联合布置，统一管理，分散控制，联合操作，从管理上保证全厂安全稳定、优化长效。其DCS控制系统采用北京和利时公司MACS Smartpro系统，完成对上述各装置的检测及控制，该系统运行稳定、可靠，为该公司主体生产装置的安全、稳定和长周期运转提供了可靠的保障。

测点统计如下：

三、 工艺简介

    煤炭是我国最主要的能源。除燃烧提供热量外，还可经综合加工利用，提供多种化工产品。实现炼焦及化学产品回收的自动化，对我国煤炭资源的综合利用有着重要的作用。随着环保意识的日益加强，以及环保标准的提高，焦化行业过程控制系统采用DCS已成为当前的趋势。炼焦工业的主要加工方法是煤炭在高温（950-1050℃）的环境中生成焦炭，同时回收在炼焦过程中产生的化学产品。产品焦炭可作为高炉冶炼的燃料，也可用于钢铁锻造、有色金属冶炼、制造水煤气在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工可以提取焦油、氨、萘、粗苯、硫化氢、氢化氰等产品，并获得纯净焦炉煤气。
    焦化厂一般由备煤车间、炼焦车间、回收（化产）车间及公用工程部分组成。备煤车间主要是设备的启、停控制，DCS 实现其逻辑联锁。炼焦车间、煤气回收车间及及公用工程部分采用DCS来实现其控制。工艺流程如下图所示：

1备煤车间、炼焦车间工艺流程

2煤气净化车间工艺流程

四.控制方案综述

    几年来，北京和利时公司在焦化行业DCS的应用方面积累了较为成熟的经验，相继在山西阳光焦化、山西金晖煤焦化、山西大土河焦化、山西临钢焦化、山西中阳钢厂焦化、兖州焦化、南钢焦化、安阳市宝硕焦化、华宝焦化、亚鑫焦化、太原市梗阳焦化、山西孝义金晖焦化等企业成功地将我公司DCS产品SmartPro MACS系统用于生产过程控制。根据焦化生产装置分散的特点，充分发挥我 SmartPro MACS系统功能强大，配置灵活的优点，采用标准控制站与现场远程I/O站相结合的原则，合理进行系统配置，用两个主控制站，分别配置多个远程I/O站，主站与远程站之间用DP总线或光纤连接，总长达800多米，通讯速率可达500kbp，既节约了投资，又实现了DCS的功能，满足了生产需要，形成了一套经济适用的系统配置方案。因为各个控制室相距较远，所以采用大量光通讯设备，使各个控制室联在一起，在操作员站上通过设置区域和权限，形成一个完整的控制网络，使各岗位操作人员既能了解整个生产情况，又保证了各个生产装置之间的独立性和安全性。
    本装置自动控制的重点在于焦炉集气管压力的控制，其他如主煤气流量、分烟道压力、鼓冷工段鼓风机吸入压力、初冷器后煤气温度、上段冷凝液槽液位、电捕焦器绝缘箱压力等的控制多为单回路或串级控制，所以以下以焦炉集气管压力的控制为例对控制方案作简单的介绍。

焦炉集气管压力控制

    在焦化生产中，焦炉集气管压力的控制是一个至关重要的参数，它的稳定与否直接关系到煤气的产量和质量，集气管压力大，引起炭化室内的压力增大，压力大时焦炉冒烟严重，近距离不能看清设备，大量焦炉媒气进入空气中，污染环境；压力小时空气吸入严重，炭化室内产生负压，则空气被吸入炭化室，部分化学成分在炭化室内燃烧，导致煤气中的CO2和N2含量增加，煤气热值降低，同时会减少焦炉寿命。集气管压力又是一个很难控制的量，影响它的因素比较多：

    a.跟煤气产量和煤质有关。煤气产量越大，压力越大，反之压力越小。当媒质较好、鼓风机后媒气负荷稳定时，自动控制效果较好；当媒质较差、鼓风机后压力变化大时，常常出现振荡现象，造成系统无法投入自动控制。
    b.几个焦炉共用一套煤气输送系统，一个焦炉集气管压力的波动均会影响总管压力的波动，自动调节回路之间也会相互影响。实际上，焦炉集气管压力系统就是一个耦合严重、具有严重非线性、时变特性、扰动变化激烈的多变量系统，一般的经典PID调节和串级控制很难满足要求。
    c.装煤操作对集气管压力影响很大。上煤对集气管压力将产生浪涌式的扰动。
    d.鼓风机转速调整影响集气管压力。
    e.用户煤气使用量的变化也会造成影响。集气管压力在关掉燃烧时会突然上升。
    f.煤气交换机交换时的影响。
    g.鼓风闸阀存在严重的非线性、滞后大，常规伺服放大器加执行结构很难适应。