一种立式热回收焦炉助燃空气自动调节系统与方法

本发明涉及焦炉领域，尤其涉及一种立式热回收焦炉助燃空气自动调节系统与方法。

背景技术：

1、焦炉通过燃烧室中的燃料燃烧，加热炭化室中的煤饼，使其高温干馏成为焦炭。助燃空气的配比，影响整个焦炉内的燃烧状况以及焦炭质量。

2、立式热回收焦炉在炼焦过程中，炭化室中的煤饼被加热释放荒煤气，通过炭化室和燃烧室之间连接的跨越孔进入燃烧室，与助燃空气混合后燃烧，为炭化室中煤饼的高温干馏提供热量，由于在不同的高温干馏时期，产生的荒煤气量不同，因此，不同时期合理的空气配比极其关键。

3、目前，立式热回收焦炉运行中，助燃空气依靠烟道出口处的引风机吸入，助燃空气的进量完全人工手动调节，存在调节不及时，精度低的问题，而且，由于室式炼焦的非稳态过程、传热传质的非线性和配合煤组成的复杂性等因素，致使荒煤气的发生量和组成呈现“长程有序，短程无序”的特点，使进入燃烧室的助燃空气量与荒煤气量不匹配，若进入助燃空气量过大，助燃空气会经过跨越孔进入炭化室，造成焦炭的燃烧，降低焦炭的品质和产量，而助燃空气量过小时，燃烧室中的荒煤气燃烧不完全，未参与燃烧的荒煤气进入烟道与烟道尾部入口进入的空气接触进行燃烧，造成烟道中产生局部高温区，缩短了焦炉的寿命。而且，焦炉内气流流动一方面由燃烧室经混合室，再经支烟道，总烟道排出，这个过程中涉及到多管路汇聚，某一管路流动条件一旦变化，会引起所有管路内的流量重新分配，从而影响传热效果。另一方面炭化室内产生荒煤气会通过多个管道流入各个燃烧室，这一个过程中涉及到流体从一个大空间通过管道分配到多个小空间，而各个燃烧室内的压力决定了各通道内的流量分配。而各燃烧室的压力分布由于前述的多管路汇集过程密切相关。此外，人工调节过程中受到经验因素的影响较大，工人的劳动强度较高。而且，助燃空气的进量也会影响燃烧室中的压力，不合理的助燃空气进量，会造成各个燃烧室内压力不同，使得通过跨越孔进入燃烧室内的荒煤气量不同，造成各燃烧室内温度相差很大，从而使得炭化室中煤饼沿长度方向受热不均匀。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种立式热回收焦炉助燃空气自动调节系统与方法，着重于实时调节和多燃烧室协同控制，该系统能够以实时的方式调节各燃烧室内的助燃空气流量，并确保多个燃烧室在运行中实现协同控制，这使得系统能够及时响应变化，确保助燃空气量与燃烧室内的荒煤气量相匹配，从而显著提高各燃烧室的燃烧效率、节约能源，进而提高炼焦效率。

2、本发明的技术方案为：

3、一方面，本发明提供一种立式热回收焦炉助燃空气自动调节系统，包括信息采集模块、终端计算模块、实时反馈模块和执行模块；

4、所述信息采集模块用于采集跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息，并发送给实时反馈模块；

5、所述实时反馈模块用于将跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息实时反馈给终端计算模块；将终端计算模块发送的实际空气进量及执行信号实时反馈到执行模块；

6、所述终端计算模块为一个计算机，用于存储接收到的跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息，计算实际空气进量并发送给实时反馈模块，然后生成执行信号发送给实时反馈模块；

7、所述执行模块设置在立式热回收焦炉上部空气入口管道上，包括流量计和执行阀，所述流量计接收到执行信号后根据实际空气进量进行设置，将流量计的值设置为所述计算所得实际空气进量；所述执行阀根据流量计的值调整执行阀开度，助燃空气经所述执行模块进入焦炉燃烧室与荒煤气混合后燃烧；

8、进一步地，所述信息采集模块包括速度传感器组、温度传感器组和气体传感器组；所述速度传感器组包括若干个速度传感器，每个速度传感器放置于立式清洁型热回收焦炉的一个跨越孔内，用于采集各跨越孔内荒煤气流速并发送给实时反馈模块；所述温度传感器组包括若干个温度传感器，每个温度传感器放置于立式清洁型热回收焦炉的一个跨越孔内，用于采集各跨越孔内荒煤气温度并发送给实时反馈模块；所述气体传感器组包括若干个气体传感器，每个气体传感器放置于立式清洁型热回收焦炉的一个跨越孔内，用于采集从立式清洁型热回收焦炉的炭化室上部流入跨越孔内荒煤气组分信息并发送给实时反馈模块；

9、进一步地，所述实时反馈模块包括反馈电路和定时装置，所述反馈电路包括信息采集反馈电路和执行反馈电路，所述信息采集反馈电路与信息采集模块相连，用于将信息采集模块采集到的跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息发送到终端计算模块；所述执行反馈电路一端与终端计算模块相连，另一端与执行模块相连，将终端计算模块发送的实际空气进量及执行信号实时反馈到执行模块；所述定时装置设置在所述信息采集反馈电路上，用于控制跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息的发送频率，使跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息在设定时间间隔通过所述信息采集反馈电路发送到终端计算模块；

10、进一步地，所述终端计算模块包括数据储存模块、控制电路和实际空气进量计算模块，所述数据储存模块用于接收信息采集模块通过实时反馈模块中信息采集电路发送的跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息并储存在数据库中；所述实际空气进量计算模块用于根据通过所述信息采集反馈电路发送的跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息计算实际空气进量并发送给控制电路和执行反馈电路；所述控制电路与所述实时反馈模块相连，用于在接收实际空气进量后产生执行信号并发送给实时反馈模块；

11、另一方面，本发明还提供一种立式热回收焦炉助燃空气自动调节方法，包括以下步骤：

12、步骤1，在立式清洁型热回收焦炉炭化室上部与燃烧室隔墙上的所有跨越孔内设置速度传感器，温度传感器和气体传感器，在立式清洁型热回收焦炉上部空气入口管道上安装流量计和执行阀；

13、步骤2，通过实时反馈模块中信息采集反馈电路将速度传感器，温度传感器和气体传感器与终端计算模块相连；

14、步骤3，分别利用速度传感器，温度传感器和气体传感器采集跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息，实时反馈模块中的信息采集反馈电路将荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息转发给终端计算模块；

15、步骤4，终端计算模块读取跨越孔内荒煤气的流速、荒煤气的温度和荒煤气的组分信息，将数据储存在数据库中，设置起始状态执行阀处于关闭状态，流量计的流量值为0；

16、步骤5，操作人员根据任务要求对组分信息进行处理，剔除组分信息中体积分数含量小于设定阈值的组分，终端计算模块计算实际空气进量，并发送给控制电路，控制电路生成执行信号通过实时反馈模块中执行反馈电路发送到执行模块，设置流量计流量值以及执行阀开度。

17、与现有技术相比较，本发明的有益效果为：

18、本发明的显著优势在于实现每半分钟对助燃空气进量的实时自动化调整，确保空气量与燃料量实时匹配，从而优化燃烧室内的燃烧状况，这种实时性确保系统能够迅速响应任何变化，避免时间滞后，同时，系统通过多燃烧室的协同控制，实现了各燃烧室内温度的均匀性，提高了生产效率，这一切共同突显了本发明在实时性和协同效果方面的卓越性能。