造气工段管理
造气工段管理
煤气炉运行工艺的管理，是各厂家造气生产注入大量精力的工作之一。运行工艺的合理和稳定，是确保煤气炉长周期稳定运行的关键所在。本厂与兄弟厂家一样，也经过了多年来的探索与实践，从各主操作专责制而出现的“八仙过海各显其能”，导致炉况波动剧烈，到炉长负责制出现的本位主义，保“太平炉”，无法充分挖掘出单炉生产能力等。通过分析总结，根据现阶段造气生产人员的技术水平和业务能力，决定将煤气炉的运行工艺分为“三级管理”：一级是以车间领导牵头的“煤气炉工艺管理小组”。主要负责煤气炉运行工艺过程监测和控制指标的制订、较大幅度的调整等，根据炉型、设备、燃料状况及下面的用气需求，确立煤气炉的生产负荷和大致运行工艺。二级以造气工段长和值班长为主要力量的管理层面。他们的作用是运用车间给予的工艺调整权力（加减吹风时间二秒和蒸汽入炉调节阀的小幅调整），确保煤气炉炉况基本稳定。另外，他们还具体负责监督、考核各主操作对运行工艺和控制指标的执行情况。三级以各炉主操作为责任主体。考虑到这部分人员的业务水平和操作经验参差不齐、高低不一，所以只赋予吹风时间加减一秒、上下吹时间加减二秒、炉条机转速加减50r/min的调控权限，严格要求他们充分运用给予的操作权力，努力使各项控制指标达到理想状态。实践证明，在允许主操作的工艺调整范围内，即使出现失误，短时间内也不至于出现较大的炉况波动，况且还有各级造气管理人员的及时巡查。三、设备管理
造气生产的设备管理工作，是确保充分发挥煤气炉气化能力和稳产低耗的基础。没有煤气制取设备的正常运转，就无从谈起造气水平的提高和发展。“凡是人都有私心和惰性”，这也是计划经济“大锅饭”无法吃下去的根源。分析认为，能够单体个人承担完成的作业，绝不由二人或二人以上共同作业，否则，既不利于每个人主观潜能的充分发挥，又无法确保责任的有效落实，人人有责就是实际上的人人无责。基于个这认识，在维修工段推行了“设备承包管理制度”，将车间范围内的所有生产设备，大到气柜、鼓风机和静止设备，小到每根工艺管道和阀门、螺钉、螺帽，全部细化分解，划片分段，具体承包到每位维修保全人员。各维修工对各自承管范围赔偿损失设备维护保养、计划检修、故障排除等实行全天候负责制，不得因班后或休班而推脱责任，使每位维修人员个个身上有任务，人人肩上有压力，从而增强了所有维修人员的团结协作精神，提高了主动相互配合协作意识，彻底解决了造气生产多年来跑、冒、滴、漏老大难问题，有效避免了因责任心不强、计划检修不到位、排除故障不及时而影响生产的现象。四、考核制度
建立一个科学合理的考核制度是保持员工工作热情持续永久高涨的重要一环。对造气生产的考核问题各厂家模式多样，各有利弊。无论厂方对造气的要求和考核是否得当合理，只要造气主管人员根据造气生产复杂多变、外界因素影响大、炉内实际情况不直观、出现波动或恶化无法具体清晰界定、人为因素难以有效制约等特点，制定出符合本厂造气生产实际情况的考核制度。目前本车间对造气工段的考核主要是依据“三级工艺管理”的权限对应制订的。
,I:ci"[:}6t9a9y,Tt1?2K"P0b1X-n$S!b;z1f$y2主操作：充分利用“车间工艺管理小组”给予的工艺调整权利和操作手段，主要负责将炉上、炉下温度和炭层高度（空程），维持在“车间工艺管理小组”下达的控制指标内，对于这部分主操作只以维持控制指标的优劣论高低。每月取优胜者前五名，给予100-200元的奖励，排列在后三名者则各给予三十的象征性罚款。即重奖求拉动，轻罚为促进。至于说原料煤消耗、气量影响、气体成份等均不列于主操作的考核项目，因为赋予他们的工艺调整权力和操作手段，不足以对以上各项指标产生根本性的影响，所以不能勉为其难。
6i#O;t"d"F#f4n9`s值班长和造气工段长：对于这个管理层面人员的要求和考核，重点是“车间工艺管理小组”制定的煤气炉运行工艺的落实执行和控制指标的考核，以及造气生产的统筹指挥情况。对他们的考核指标，有班内各主操作的炉上、炉下温度和炭层高度的总得分数量，也是对他们的考核重点之一。造气生产是一个极其繁杂、多工序、设备故障率较高，需群体相互协作配合、共同完成的系统作业，车间值班长作为造气生产岗位一线的唯一指挥员，其业务水平、操作经验、工作责任心和组织协调能力都是极其重要的，并且总体水平的综合发挥主观弹性较大，所以本车间外供气量保障的任务，主要由车间值班长和工段长来承担。
“车间工艺管理小组”下达制定的运行工艺和控制指标，一经摸索到位并确定后，那么班上造气生产的安全顺利开展，就是当班值班长的工作范畴了。
原料煤消耗和炉渣可燃物等指标，由“车间工艺管理小组”负主要责任。炉渣可燃物指标，鉴于其出样的代表性受到质疑和人为操作弹性较大，厂方也不列入对车间的考核，“车间工艺管理小组”只是根据化验结果，作为参考依据，便于对各炉运行工艺的合理调整。入炉原料的搭配和总体运行工艺的制定，均由“车间工艺管理小组”决定，所以能够体现造气总体水平的消耗定额、炉渣可燃物（可直接反映出碳的有效转化率）指标，由车间负责是合情合理的。
1U!C4C/]+?2m/KF8u*j+I+r*_"G7{5q;`"T以上考核制度所显现出来的特点有四：第一，相互监督和制约。主操作和当班值班长的追求目标不尽想同，故可避免违反工艺纪律的事件发生。第二，利于杜绝恶意操作行为。产气量不属于主操作的考核项目，只负责对炉上、炉下温度的指标维持，所以，断不至于发生私自改动工艺、强提炉温，给下一班留下操作隐患的事件。第三，利于炉况的稳定。车间不对班上所有人员考核原料煤消耗量，也不不存在因争降消耗而人为积灰保炭层、短时间内加大下吹以求炉上、炉下温度合乎指标要求的现象。第四，充分调动各值班长的主观能动性。由于对于他们有气量保障的考核，因此，他们务必力求不影响气量，能够促其尽最大能力组织生产、及时排除设备故障，将影响生产的因素降到最低程度。
一、各种原料的科学搭配混烧，作为优化煤气炉运行工艺和操作方法主攻方向。
原料状况不够理想，物化特性差异极大。多原料品种，若单独分类定炉单烧，其难度是可想而知的。因此，我们通过科学分析、经济论证，依照各品种原料的物理化学性质，寻求其共同点和互补性，科学合理地搭配混烧，并充分发挥人工加炭的优势，灵活机动的运用分布器下落速度和深度、左右偏拉等操作手段，高速炉内料面形态，力求床层阻力的尽量均衡。多种原料搭配掺烧应遵循的原则：原料进入炉内，力求各燃料品种掺混均匀，但煤场上的分类堆放制度必须严格执行，便于在加工筛选过程中，通过各种原料的掺入顺序和比例逐步预混均匀，尽最大努力人为创造出入炉原料综合物化特性的相对稳定，这对于煤气炉的稳定运行起到了决定性作用。二、选择较为适宜的煤气炉运行负荷，是降低消耗和确保煤气炉长期稳定运行的关键之一。
.u)u2e#}*]8y"a4B:b:H&D+_A;C&V)u-q0@!P0^)x煤气炉生产负荷，通常是以入炉风量来确立，在吹风率一定的情况下，以加减吹风时间作为调节手段。煤气炉负荷的选择须依据以下条件：第一、燃料状况。燃料的物化特性是影响负荷选择的主要依据。第二、设备配套状况。这方面主要是指加炭方式的选择。采用人工加炭的生产系统，高负荷需大耗炭量，耗炭量过大增加停炉加炭频率。实践认为，加炭周期最短不低于三十分钟，若因提高负荷而将加炭周期缩短至半小时以内，就会严重影响到正常产气量。第三、后工序的煤气需求情况。根据后工序用气量的大小，平衡适当台数的煤气炉正常运行。比如，启用五台炉强负荷运行，基本可以满足用气需要，还不如选择六台炉稍低负荷运转，供气相对孔径较为从容。
煤气炉负荷的选择应遵循下列原则：第一、留有调节余地、拥有操作弹性。以上谈到造气生产受外界因素影响太多，燃料轻重不一的质量变化、蒸汽压力和温度的波动、气温对入炉空
"]#I2k6v%X"B3~,Dy&q气密度的影响等，都决定了不宜选择临界极限的运行负荷。第二、平衡有半台炉或至少1/3台热备炉。即务必需有运行中的某台煤气炉，有一定时间处于热备状态，便于应付一切设备突发故障和意外情况，确保煤气的稳定外供。第三、有利于煤气炉长期经济运行。负荷选择过高，气化层相对增厚，由于水夹套高度的制约，势必需以牺牲灰渣层厚度为代价，随之而来的是对炉箅的直接损坏，以及过高的下行温度对炉下设备造成极大的破坏，大大缩短炉箅和灰盘等炉下设备的使用寿命，实为得不偿失。
三、防流装置设计的合理与否，直接决定着煤气炉的运行状况。随着炉径逐步扩大，已破坏了原设计合理的排渣安息角，在没有与之相配套的扩径灰盘投入市场之前，煤气炉灰仓防流炭装置的设计和配置，是煤气炉扩径后的首要工作设计配置失当，轻则炉况难以稳定，操作难度大；重则塌炭严重或渣块无法正常排出，根本无法维持正常生产。我们根据所用燃料粒度较小、灰熔点较高、渣块不坚实等具体情况，通过实践探索，无论何种炉型均将灰渣安息角设计为45度左右。四、努力降低系统阻力，是增产降耗的又一途径。
通过对吹风阶段吹风气体积的计算，采用扩大吹风气外送管径的措施，有效降低外送阻力，从而有效提高吹风强度，既可缩短吹风时间，相应延长制气时间，又可提高吹风效率而且可使空气鼓风机最大能力地发挥出效能。通过对上、下行煤气管和洗气塔入口管扩径改造，以及对洗气塔入口管入水深度的精确选择，使制气阶段的系统阻力下降明显，实践证明，对于提高煤气炉的产气量和消耗的降低十分有益。
五、控制适当的上行、下行煤气温度是降低原料消耗和保证炉况稳定的有效手段。
在煤气炉正常运行过程中，上行、下行煤气温度维持适当与否，是炉内热量损失程度的直接体现。对此我们追求的目标是，控制尽可能低的上行、下行煤气温度，保持尽可能多的气化层及整个燃料层内的热量积蓄，利于充分作用于制气阶段的气化反应，提高气化效率。在实际操作中追求控制的上行、下行煤气温度相加在450℃左右。
另外，循环时间的合理选择、氢氮比的正确调节、关键工艺控制阀的防内漏措施等，均可不同程度地影响到原料煤消耗和煤气炉的长期稳定运行。
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扩展阅读：DCS在煤造气工段优化控制中的应用
一、综述
我国大部分氮肥厂都用煤为原料，固定床间歇转化制取半水煤气的工艺，从80年代末开始，造气炉微机油压控制技术开始应用于造气炉的控制中，直到全面取代原自动机及水压系统，在技术上是一个突破性的进步。
造气炉基本上都是采用PLC做为控制器，且采用单炉单机。由于PLC简单实用且可靠性较高，因此受到厂家的普遍欢迎。但随着技术的进步，造气炉的控制及造气工段的管理由粗放型逐步变成系统性，专家性。此时，PLC的局限性就暴露出来。PLC的特点是处理开关量能力非常强，但处理模拟量能力很弱，计算处理能力差。因此，当对造气炉采用优化控制，对造气工段采用系统管理时，就有必要对目前这种控制模式进行改进。
我公司以前开发出造气炉计算机两级分布式控制系统，即第1级由PLC，控制器，数采器等组成。第2级为工业控制计算机。系统通过RS－422或RS－485等通讯的方式，将两级连接起来，这种模式简单方便，费用较低，但因无硬件冗余等措施，整套系统可靠性较差。造气炉的优化控制只能由第2级来完成，无法由PLC实现。且无法取消操作室中的仪表盘。因此，这种控制模式实际上也是一种过渡方式。
目前，更为先进的DCS早已在我国应用普及，其先进可靠的冗余技术，简单方便的组态及控制软件，丰富多彩的画面显示，高度的系统可靠性，方便实用的操作特点，使其推广的速度非常快。但DCS在造气炉上的应用实例却很少。其中最关键的问题在于，大家已经接受了单机单炉这种控制模式，而要将多台炉子放到DCS上集中控制，其可靠性行吗？
DCS在我国的应用时间大概已有30年了，数量达到几千套，近几年来国产DCS的推广应用也非常迅猛，据不完全统计，也达到了上千套。DCS长期可靠稳定的运行，为在造气炉使用DCS提供了很好的范例。
二、DCS在造气炉上的应用
目前，我们公司已经成功地将DCS应用于造气炉的控制上，且完成了炉况检测及优化控制软件包的开发应用。此套系统已成功在福建永安智胜化工厂甘肃白银银光聚银公司等厂投运，在稳定炉况及节能降耗方面都有明显效果。
下面将此套系统做一个简单介绍：1、造气炉DCS控制系统结构结构图：操作站工程师站工业以太网打印机DCS控制机柜辅助控制机柜造气炉系统由一个控制站，二个操作站（其中一个兼工程师站），一个辅助控制机柜构成,控制站主控制卡、数据转发卡、控制站供电电源均实现1：1热冗余，现场信号直接进入过程控制站，通过冗余的工业以太网络与操作站相连，实现了对生产过程的整体监控。在操作站上增加1个以太网卡及OPC数据接口软件，就可将DCS实时数据方便地传送给MIS网，从而实现全厂综合集成自动化。2、系统主要功能（1）、辅助控制机柜（1.1）造气炉紧急事故处理
每一台炉设置一个紧急停车硬开关，炉子出事故时，按此开关使该炉子处于安全停车状态。（1.2）造气炉阀门硬手动控制
系统为每一台炉各个阀门设置一个手动控制开关。当炉子处于手动状态时，各阀门的手动开关可以控制阀门的开与关，以便于阀门的维护和检修。（2）、造气炉程序控制
本系统运用DCS系统提供的梯形图组态方式实现造气炉的时序控制，惰性气体制备控制及吹风自动排队功能。（3）、阀位检测和安全联锁控制
根据工艺要求，可对每一台炉重要阀门进行阀位检测。一些阀实现开不到位检测，一些阀实现关不到位检测。阀动作不到位时，系统报警，同时可根据工艺要求进行安全联锁控制。（4）、回路控制
可实现汽包液位、蒸汽总管压力静态前馈等PID控制。（5）、入炉蒸汽流量的控制
由于没有蒸汽分解率在线测试议，无法对蒸汽量进行闭环控制，但根据上、下行温度以及人工经验，可以做到蒸汽量的开环控制，即使入炉蒸汽调节阀按照一定的比例递减，既节约蒸汽，又可使炉子负荷长期稳定。（6）氢氮比的控制
利用先进控制策略，实现恒氢或氢氮比的控制，合格率达90％以上。
（7）炉况优化控制系统（7.1）吹风时间以及上、下吹时间控制
利用计算得出的优化参数吹风负荷系数、上下吹比例系数实时控制吹风时间及上、下吹时间。（7.2）炉条机转速的控制
利用计算得出的炉条负荷系数实时控制炉条机的转速。三、DCS主要管理功能
1．保存每时刻阀门动作，阀位检测及各个阶段时间的修改，各个控制参数的修改。
2．设计动态的工艺流程图显示车间的状况及操作。3．监督、记录所有的报警。4．所有数据的历史及实时曲线。5．随机、实时的报表打印。6．所有数据均可保存一年。四、结语
我们认为，利用DCS进行造气炉的优化控制、系统管理，是深挖造气潜能，使造气控制系统升级换代，实现管控一体化的最好选择。
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