1.安全生產

通過系統(tǒng)的配套設備自動控制、遠程監(jiān)控、工藝聯(lián)鎖、故障預報及

報警等方式保障安全生產，減少職工在粗苯區(qū)域運行設施上和高處頻繁 作業(yè)的安全風險和降低勞動強度，實現(xiàn)粗苯回收過程的本質化安全控制。

2.提高產量

通過提升粗苯系統(tǒng)的自動化控制水平，優(yōu)化富油預熱溫度、終冷后

煤氣溫度和上塔貧油溫度，脫苯塔頂溫度、壓力，在現(xiàn)有基礎上粗苯日 增產量約 0.5～1.0t。

3.節(jié)能降耗

通過提升粗苯系統(tǒng)的自動化控制水平，優(yōu)化富油預熱溫度、終冷后

煤氣溫度和上塔貧油溫度，脫苯塔頂溫度、壓力，在現(xiàn)有基礎上降低并 穩(wěn)定洗苯塔后煤氣含苯在1.0g/m3以下。

粗苯回收智能優(yōu)化系統(tǒng)工程設施，以及其配套輔助設施改

造。

1）提升粗苯系統(tǒng)的自動化控制水平；

2）優(yōu)化再生器頂部溫度、脫苯塔頂溫度及壓力，穩(wěn)定粗苯質量；

3）根據焦爐荒煤氣量協(xié)調工段間循環(huán)水、冷卻水量、洗油量，實現(xiàn)

精確調控；

4）根據入管式爐再生油流量和溫度、入管式爐煤氣流量和壓力、管

式爐熱效率綜合優(yōu)化出口再生油溫度；

5）終冷器冷卻水流量調節(jié)；

6）二段冷卻器冷卻水流量調節(jié)；

7）脫苯塔粗苯回流量調節(jié)；

8）可視化實時監(jiān)控。

4. 整體系統(tǒng)結構

系統(tǒng)按照不同生產管理需求可分為協(xié)調優(yōu)化層（根據當前操作環(huán)境等是否進行全流程優(yōu)化）、過程優(yōu)化控制層（單元優(yōu)化）、現(xiàn)場控制層（自動控制）。協(xié)調優(yōu)化層根據當前生產操作條件、設備狀態(tài)、市場經濟情況等對粗苯產品收率與能耗的平衡關系進行分析，建立系統(tǒng)優(yōu)化模型，找出最佳工藝參數(shù)操作目標，存入規(guī)則庫；同時通過對終冷洗苯與粗苯蒸餾過程的歷史數(shù)據利用數(shù)據挖掘技術進行分析，為優(yōu)化控制提供規(guī)則支持。當生產操作條件、設備狀態(tài)等發(fā)生變化時，利用規(guī)則庫規(guī)則實現(xiàn)各被控過程被控參數(shù)設定值優(yōu)化計算、工況實時評價。 過程優(yōu)化控制層根據粗苯回收過程能量守恒、質量守恒等理論分析， 建立回收過程的機理模型、軟測量模型、溫度智能控制模型，同時根據 協(xié)調優(yōu)化層下發(fā)的被控參數(shù)目標優(yōu)化值，完成操作參數(shù)設定值計算、數(shù) 據分析與存儲，并將各控制參數(shù)設定值并下發(fā)至現(xiàn)場控制層。

圖 1 系統(tǒng)整體結構圖

現(xiàn)場控制層主要由 PLC 系統(tǒng)、原 DCS 系統(tǒng)、執(zhí)行機構、檢測儀表等 組成，是現(xiàn)場數(shù)據采集和系統(tǒng)控制功能的實施部分。當獲得過程協(xié)調控制層下發(fā)的控制指令時，該層將控制指令轉換成執(zhí)行機構相應的執(zhí)行動作對現(xiàn)場設備進行控制。

4.1 系統(tǒng)硬件結構

化產粗苯回收智能優(yōu)化系統(tǒng)通過系統(tǒng)通信獲取相關過程數(shù)據，新增終冷器循環(huán)水、低溫水流量調節(jié)閥，洗苯塔進/出口貧富油流量調節(jié)閥，脫苯塔進/出口貧富油流量調節(jié)閥，洗油再生/排渣調節(jié)閥、粗苯產品流量調節(jié)閥、分離器排水閥、 脫苯塔真空泵調節(jié)閥信號通過 PLC 采集。粗苯回流槽、真空泵、再生泵、換熱器等視頻監(jiān)控信號經攝像頭采集得到的圖像信號經過控制柜傳輸?shù)綀D像處理機器中。

化產粗苯回收綜合分析數(shù)據后，智能調節(jié)終冷洗苯冷卻水流量設定值、煤氣流量設定值、粗苯回流量設定值等，從而保證回收過程的溫度和液位穩(wěn)定。同時智能優(yōu)化系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)通信，實現(xiàn)數(shù)據共享。結合粗苯回收過程機理模型等實現(xiàn)對煤氣終冷溫度、富油加熱溫度、脫苯塔頂溫度等參數(shù)自適應控制，滿足回收過程智能化。

4.2 系統(tǒng)控制模塊

粗苯回收優(yōu)化系統(tǒng)所包含的控制模塊有：

l 洗脫苯過程分析模塊

l 終冷后煤氣溫度控制模塊

l 洗苯貧油溫度控制模塊

l 脫苯管式爐貧富油溫度控制模塊

l 再生管式爐出口溫度控制模塊

l 脫苯塔頂溫度控制模塊

l 協(xié)調優(yōu)化模塊

l 軟測量模塊

l 故障診斷模塊

優(yōu)化系統(tǒng)的功能模塊圖

整個粗苯回收優(yōu)化系統(tǒng)包含數(shù)據采集模塊、軟測量模塊、過程單元優(yōu)化模塊（包含溫度控制模塊和機理過程分析模塊）、設備故障診斷模塊、 協(xié)調優(yōu)化模塊，涉及基礎回路控制層的自動控制，設備單元層（終冷塔、洗苯塔、脫苯塔、管式爐等）的過程優(yōu)化控制，以及生產區(qū)域（經濟效益）的協(xié)調優(yōu)化控制，各功能模塊作用如下：

數(shù)據采集模塊：主要包含原系統(tǒng)數(shù)據、化驗室數(shù)據、煉焦/集氣過程系統(tǒng)數(shù)據、新增傳感器監(jiān)測數(shù)據及設備結構/物性數(shù)據，并對所采集的數(shù)據進行有效性判斷及濾波處理。

軟測量模塊：建立粗苯質量、洗苯塔后煤氣含苯量軟測量模型，并根據化驗結果修正模型輸出，縮減由于化驗導致調節(jié)滯后的時間，及時指導生產調節(jié)。通過分析影響粗苯質量的主要因素如：脫苯塔塔頂壓力、塔頂溫度、脫苯塔底溫度、過熱蒸汽溫度、富油入塔溫度影響，建立粗苯質量軟測量模型。

過程單元優(yōu)化模塊：分析各過程單元特性，建立過程單元模型（前 饋反饋控制模型），根據生產負荷、原料變化、環(huán)境變化對相關低溫水流 量、煤氣流量、粗苯回流量設定值等進行優(yōu)化；主要包含以下模塊：

（1）洗脫苯過程分析模塊

綜合分析煉焦過程揮發(fā)份、結焦時間、洗油密度、洗苯塔入口溫度、 壓力等業(yè)務有關的數(shù)據，對煤氣量、煤氣含苯等關鍵參數(shù)進行智能建模， 自動調節(jié)洗油循環(huán)量、低溫水流量、煤氣流量、粗苯回流量等。

（2）終冷后煤氣溫度控制模塊

終冷后煤氣溫度主要受入口煤氣溫度\流量、循環(huán)水溫度\流量、冷卻水流量\溫度、換熱設備效率、環(huán)境溫度影響，通過調節(jié)冷卻水流量控制終冷煤氣溫度。采用前饋—反饋控制方式計算冷卻水流量設定值，作為 PID 控制回路的給定。冷卻水量前饋控制模型包含煤氣終冷模型、環(huán)境變量自適應修正模型。煤氣終冷模型能有效抑制終冷塔入口煤氣量、煤氣溫度、冷卻水流量的波動影響，減小擾動對系統(tǒng)的影響。通過環(huán)境變量自適應修正模型補償設備狀態(tài)及外界環(huán)境溫度對終冷煤氣溫度的影響。冷卻水量的反饋修正實現(xiàn)對終冷后煤氣溫度的穩(wěn)定跟蹤控制；控制框圖如下：

l 煤氣終冷模型

根據能量守恒，煤氣從終冷塔獲得的能量等于冷卻水和循環(huán)水提供的能量，得到冷卻水流量：

l 環(huán)境溫度變化對終冷塔散熱影響

季節(jié)、晝夜交替環(huán)境溫度變化較大，影響終冷塔換熱效果，通過分

析環(huán)境溫度變化趨勢，調節(jié)冷卻器冷卻水流量。

l 設備狀態(tài)跟蹤

根據換熱器熱負荷進行分析，當冷卻器冷凝液入口溫度、冷凝液入

口流量、冷卻水溫度、冷卻水流量穩(wěn)定，但冷卻器進出口冷凝液溫差超過正常閾值，則提示終冷塔卻器換熱效率下降，需維護，同時增加冷卻水流量。

l 冷卻水流量反饋調節(jié)

根據終冷后煤氣溫度實際值與設定值的偏差，偏差變化率，結合工藝調節(jié)規(guī)則采用模糊控制算法計算冷卻器冷卻水流量調節(jié)量。

（3）洗苯貧油溫度控制模塊

洗苯貧油溫度主要受貧油在貧富油換熱、貧油冷卻過程的換熱效果、貧油溫度\流量、循環(huán)水溫度\流量、冷卻水流量\溫度、煤氣終冷溫度、環(huán)境溫度影響，通過調節(jié)二段貧油冷卻器冷卻水流量控制洗苯貧油溫度。 采用前饋—反饋控制方式，冷卻水量前饋控制模型包含貧油冷卻模型、環(huán)境變量自適應修正模型。貧油冷卻模型能有效抑制二段貧油冷卻器入口貧油量、貧油溫度、冷卻水流量的波動影響，減小擾動對系統(tǒng)的影響。通過環(huán)境變量自適應修正模型補償設備狀態(tài)及外界環(huán)境溫度對貧油洗苯 溫度的影響。冷卻水量的反饋修正實現(xiàn)對洗苯貧油溫度的穩(wěn)定跟蹤控制；

控制框圖如下：

貧油冷卻模型根據能量守恒，貧油從換熱器獲得的能量等于冷卻水提供的能量，得到冷卻水流量。

l 環(huán)境溫度變化對終冷塔散熱影響

季節(jié)、晝夜交替環(huán)境溫度變化較大，影響終冷塔換熱效果，通過分析環(huán)境溫度變化趨勢，調節(jié)冷卻器冷卻水流量。

l 冷卻器設備狀態(tài)跟蹤

根據換熱器熱負荷進行分析，當冷卻器冷凝液入口溫度、冷凝液入口流量、冷卻水溫度、冷卻水流量穩(wěn)定，但冷卻器進出口冷凝液溫差超過正常閾值，則提示終冷塔卻器換熱效率下降，需維護，同時增加冷卻水流量。

l 冷卻水流量設定值反饋調節(jié)

洗苯貧油溫度反饋當終冷后煤氣溫度低于上限，根據洗苯貧油溫度

實際值與設定值的偏差，偏差變化率，計算冷卻器冷卻水流量調節(jié)量。終冷后煤氣煤氣溫度與洗苯貧油溫度溫差反饋洗苯貧油溫度要高于終冷后煤氣溫度 1~4℃，當終冷后煤氣溫度超上限，且溫差低于 1 時，調節(jié)洗苯貧油溫度目標值。

（4）脫苯管式爐出口貧油溫度控制模塊

l 影響因素出口貧油溫度主要受入口貧油溫度、入口貧油流量、煤氣流量、煤氣壓力、煤氣熱值影響，通過調節(jié)煤氣入爐量控制爐出口貧油溫度。模塊輸入輸出如下：

l 控制策略

由于入管式爐煤氣壓力波動較頻繁，影響管式爐出口貧油溫度，進一步影響脫苯操作，根據入爐煤氣壓力、爐膛溫度進行前饋調節(jié)；根據煤氣流量和爐出口貧油溫度進行串級調節(jié)，保持管式爐出口貧油溫度在正常范圍內。

（5）再生管式爐出口溫度控制模塊

l 影響因素

再生管式爐出口溫度主要受入口貧油溫度、入口貧油流量、煤氣流量、煤氣壓力、煤氣熱值影響，通過調節(jié)煤氣入爐量控制爐出口再生油溫度。模塊輸入輸出如下：

l 控制策略

由于入管式爐煤氣壓力波動較頻繁，影響管式爐出口再生油溫度，

進一步影響脫苯操作，根據入爐煤氣壓力、爐膛溫度進行前饋調節(jié)；根據煤氣流量和爐出口再生油溫度進行串級調節(jié)，保持管式爐出口再生油溫度在正常范圍內。

（6）脫苯塔頂溫度控制模塊

l 影響因素

塔頂溫度主要受管式爐進出口富油溫度、富油流量，過熱蒸汽溫度、流量，粗苯回流量、溫度，脫苯塔壓力影響；模塊輸入輸出如下：

l 控制策略

采用前饋—反饋控制方式，粗苯回流量前饋計算模型能有效抑制富

油量及溫度、過熱蒸汽壓力的波動影響，粗苯回流量的反饋修正實現(xiàn)對脫苯塔頂溫度的穩(wěn)定跟蹤控制；

設備故障診斷模塊：根據檢測、化驗的數(shù)據進行綜合分析，建立設備運行狀態(tài)表，對設備進行故障診斷。