钢铁厂焦化控制系统煤气净化监控子系统
本文主要介绍了基于某钢铁焦化厂工艺流程，以WinCC作为组态软件设计的一套煤气净化监控系统。该监控系统主要包含登陆界面、三个工段生产过程监控界面以及报警界面。在登陆界面进行对人员的身份验证并进入监控界面。在冷鼓、脱氨、脱苯这三个工段监控界面中，能够观测冷却器和工艺塔等各个设备的运行状况，可以显示生产过程中煤气温度、杂质含量等数据，还可以实现手动控制氨水泵和电磁阀等的启动和停止。在报警界面，系统采集报警信息并且提醒操作人员及时对故障进行处理。本系统经过和PLC的连接后，能够实现对煤气净化过程的基本监控。关键词 焦炉煤气，净化，WinCC监控，报警
目录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究现状 1
1.3 课题主要工作 2
2 系统方案设计 2
2.1 煤气净化工艺流程简介 2
2.2 组态软件选择 6
2.3 监控方案设计 7
3 WinCC监控系统设计 8
3.1 建立工程 8
3.2组态项目 11
3.3画面编辑 14
3.4过程监控界面设计 20
3.5报警系统界面设计 23
3.6用户管理功能设计 25
3.7 数据归档 27
4仿真调试 27
4.1 冷鼓工段运行仿真 28
4.2 脱氨工段运行仿真 29
4.3 粗苯工段运行仿真 30
4.4 故障报警模拟 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
附录 WinCC与PLC联接变量表 36
1 绪论
1.1 课题背景
近几年来，由于世界焦炭市场的供不应求，我国的炼焦行业也随之发展。
有关数据显示，全国的焦化企业加起来共有200余家，我国的焦炭产量大概占了世界产量的一半，目前排名世界第一。在炼焦的过程中，会排放出粗煤气，其中含有苯、氨气、焦油，硫化氢等有毒或有腐蚀性的气体，如果不加处理直接排放到空气中，不光导致资源的严重浪费，同时也还会导致环境污染程度加深，影响周边 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
工作人员和附近居民身体的健康。现阶段，因为我国重视生态环境的发展，因此对焦炉煤气净化技术的要求也越发提高[1]。
焦化工业是煤化工业的一个重要组成部分，它的主要产品是焦炭，这是在冶金工业中的最常用的燃料。煤在炼焦的过程中，其中四分之三左右的部分变成焦炭，剩下来的四分之一左右会转变成多种化学产品及煤气。通常情况下，焦炉煤气中含有苯、微量硫、氧气、烯烃、焦油、氨以及萘等。要进行煤气净化需要冷却和输送出炉煤气、脱除煤气中的有毒气体、脱除及回收煤气中苯类、焦油类等一些物质。所以不管是民用燃料还是工业原料，对焦炉煤气当中的杂质进行高效的脱除是对焦炉煤气资源进行有效利用的关键。
1.2 研究现状
焦化厂炼焦过程分为几个重要环节，其中之一是焦炉煤气的净化。几十年以来，我国的大部分焦化厂都是走传统的煤气回收工艺的路子,即初冷、洗氨、终冷、洗苯。二十世纪五十年代末期，通过相关人员的持续奋斗，终于设计出了与我国自行研发的58型焦炉相适应的煤气净化工艺，如ADA脱硫、硫胺与氨水流程、氨法脱硫、 氨焚烧工艺、污水处理以及单塔脱苯工艺等[2]。但是,各厂经过了实际使用后，发现一个严重的问题，那就是虽然这些工艺流程确实也能对煤气起到净化的作用 ，但是它的净化效果一般、环境污染的问题没法解决，同时设备出现易被腐蚀的情况。在此情况下回收的各种化工产品质量比较差、并且达不到预定的氨苯回收率的要求，经济效益比较低下。这种情况下，我们不光被国际先进技术水平拉开差距，而且也不能达到绿色生产的要求。自70年代末开始，我国一些大型的焦化厂为了配合大容积焦炉的投入使用，从国外引入了大量的先进技术和工艺，其中比较典型的有脱酸蒸氨工艺、全负压净化工艺、氨分解工艺等等[3]。一般而言，焦炉煤气净化的主要目的要是去除煤气中的有害成分，减少环境污染。进入二十一世纪，国内环保的意识越来越强，加上可持续发展战略的不断推进，原来的净化技术已经落后于时代，不能满足当代生产的需求，我国的国内企业纷纷开始对原来的设备进行更新改造并且加大了对新型净化技术的研发。在引进和借鉴国外的新型净化技术后，我国的的焦炉煤气净化技术得到了长远的进步。例如，我国的西北研究院开发出了了两段吸收、两段加氢工艺及催化剂，取得了较好的经济效益和社会效益[3]。
1.3 课题主要工作
本课题主要是设计一项关于实现煤气净化工作的监控系统，用组态软件完成设计。该监控系统主要对生产过程中各种设备以及泵和阀门等进行监控或对其操作，同时能够及时反应出各部分的工作状况便于工作人员视察。课题任务要求如下：掌握煤气净化系统组成、控制要求及加工工艺；选择合适的组态软件开发煤气净化系统运行界面，实现对其生产过程的监控，其中包括各种设备运行状态及现场参数实时显示、故障报警、运行参数记录等。最后监控系统与PLC控制系统要实现联机运行调试。
2 系统方案设计
2.1 煤气净化工艺流程简介
如图2.1所示，来自焦炉的粗煤气，先经过冷鼓工段对煤气降温分离出焦油，经过脱硫塔分离出硫，经过脱氨工段，将氨气分离，经过粗苯工段将苯分离出来，最后即可得到干净的煤气。本次设计重点讨论冷鼓、脱氨、脱苯这三个工段。
图2.1 焦炉煤气净化工艺流程图
2.1.1冷鼓工段
冷鼓工段的作用是冷却煤气，把煤气中的焦油和萘给去除，给煤气加压，然后得到产品焦油，并通过鼓风机排送煤气。因为在较低的温度下，这些这些化合物比较容易回收。冷凝阶段可以除去约五分之三的煤气焦油。这一阶段的主要设备有：横管初冷器、气液分离器、电补焦油器、鼓风机，氨水槽，焦油槽，氨水泵，刮渍槽等。
目录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究现状 1
1.3 课题主要工作 2
2 系统方案设计 2
2.1 煤气净化工艺流程简介 2
2.2 组态软件选择 6
2.3 监控方案设计 7
3 WinCC监控系统设计 8
3.1 建立工程 8
3.2组态项目 11
3.3画面编辑 14
3.4过程监控界面设计 20
3.5报警系统界面设计 23
3.6用户管理功能设计 25
3.7 数据归档 27
4仿真调试 27
4.1 冷鼓工段运行仿真 28
4.2 脱氨工段运行仿真 29
4.3 粗苯工段运行仿真 30
4.4 故障报警模拟 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
附录 WinCC与PLC联接变量表 36
1 绪论
1.1 课题背景
近几年来，由于世界焦炭市场的供不应求，我国的炼焦行业也随之发展。
有关数据显示，全国的焦化企业加起来共有200余家，我国的焦炭产量大概占了世界产量的一半，目前排名世界第一。在炼焦的过程中，会排放出粗煤气，其中含有苯、氨气、焦油，硫化氢等有毒或有腐蚀性的气体，如果不加处理直接排放到空气中，不光导致资源的严重浪费，同时也还会导致环境污染程度加深，影响周边 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
工作人员和附近居民身体的健康。现阶段，因为我国重视生态环境的发展，因此对焦炉煤气净化技术的要求也越发提高[1]。
焦化工业是煤化工业的一个重要组成部分，它的主要产品是焦炭，这是在冶金工业中的最常用的燃料。煤在炼焦的过程中，其中四分之三左右的部分变成焦炭，剩下来的四分之一左右会转变成多种化学产品及煤气。通常情况下，焦炉煤气中含有苯、微量硫、氧气、烯烃、焦油、氨以及萘等。要进行煤气净化需要冷却和输送出炉煤气、脱除煤气中的有毒气体、脱除及回收煤气中苯类、焦油类等一些物质。所以不管是民用燃料还是工业原料，对焦炉煤气当中的杂质进行高效的脱除是对焦炉煤气资源进行有效利用的关键。
1.2 研究现状
焦化厂炼焦过程分为几个重要环节，其中之一是焦炉煤气的净化。几十年以来，我国的大部分焦化厂都是走传统的煤气回收工艺的路子,即初冷、洗氨、终冷、洗苯。二十世纪五十年代末期，通过相关人员的持续奋斗，终于设计出了与我国自行研发的58型焦炉相适应的煤气净化工艺，如ADA脱硫、硫胺与氨水流程、氨法脱硫、 氨焚烧工艺、污水处理以及单塔脱苯工艺等[2]。但是,各厂经过了实际使用后，发现一个严重的问题，那就是虽然这些工艺流程确实也能对煤气起到净化的作用 ，但是它的净化效果一般、环境污染的问题没法解决，同时设备出现易被腐蚀的情况。在此情况下回收的各种化工产品质量比较差、并且达不到预定的氨苯回收率的要求，经济效益比较低下。这种情况下，我们不光被国际先进技术水平拉开差距，而且也不能达到绿色生产的要求。自70年代末开始，我国一些大型的焦化厂为了配合大容积焦炉的投入使用，从国外引入了大量的先进技术和工艺，其中比较典型的有脱酸蒸氨工艺、全负压净化工艺、氨分解工艺等等[3]。一般而言，焦炉煤气净化的主要目的要是去除煤气中的有害成分，减少环境污染。进入二十一世纪，国内环保的意识越来越强，加上可持续发展战略的不断推进，原来的净化技术已经落后于时代，不能满足当代生产的需求，我国的国内企业纷纷开始对原来的设备进行更新改造并且加大了对新型净化技术的研发。在引进和借鉴国外的新型净化技术后，我国的的焦炉煤气净化技术得到了长远的进步。例如，我国的西北研究院开发出了了两段吸收、两段加氢工艺及催化剂，取得了较好的经济效益和社会效益[3]。
1.3 课题主要工作
本课题主要是设计一项关于实现煤气净化工作的监控系统，用组态软件完成设计。该监控系统主要对生产过程中各种设备以及泵和阀门等进行监控或对其操作，同时能够及时反应出各部分的工作状况便于工作人员视察。课题任务要求如下：掌握煤气净化系统组成、控制要求及加工工艺；选择合适的组态软件开发煤气净化系统运行界面，实现对其生产过程的监控，其中包括各种设备运行状态及现场参数实时显示、故障报警、运行参数记录等。最后监控系统与PLC控制系统要实现联机运行调试。
2 系统方案设计
2.1 煤气净化工艺流程简介
如图2.1所示，来自焦炉的粗煤气，先经过冷鼓工段对煤气降温分离出焦油，经过脱硫塔分离出硫，经过脱氨工段，将氨气分离，经过粗苯工段将苯分离出来，最后即可得到干净的煤气。本次设计重点讨论冷鼓、脱氨、脱苯这三个工段。
图2.1 焦炉煤气净化工艺流程图
2.1.1冷鼓工段
冷鼓工段的作用是冷却煤气，把煤气中的焦油和萘给去除，给煤气加压，然后得到产品焦油，并通过鼓风机排送煤气。因为在较低的温度下，这些这些化合物比较容易回收。冷凝阶段可以除去约五分之三的煤气焦油。这一阶段的主要设备有：横管初冷器、气液分离器、电补焦油器、鼓风机，氨水槽，焦油槽，氨水泵，刮渍槽等。
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