基于荒煤气温度变化的焦炉炭化室压力调节方法及其装置与流程

本发明属于炼焦，具体涉及一种基于荒煤气温度变化的焦炉炭化室压力调节方法及其装置。

背景技术：

1、室式炼焦工艺是配合煤在焦炉炭化室内隔绝空气干馏的过程，炭化室内结焦过程是层状结焦的过程，从接近两侧高温炉墙往炭化室中心依次逐层经历干燥脱水-软化-塑性态-半焦固化-缩聚形成焦炭。

2、装煤和结焦初期会产生大量的荒煤气，此阶段的炭化室内压力最高。炭化室内荒煤气产生量大的情况下，一方面容易造成炉门向焦炉外泄漏、冒烟而污染环境，另一方面由于炭化室(正压)与燃烧室(负压)之间存在压力差，荒煤气会通过炉墙砖缝泄漏进入燃烧系统，在燃烧室内燃烧，不但造成化工产品浪费，而且由于荒煤气中含有大量的硫化氢会造成焦炉燃烧烟气中二氧化硫浓度升高和后续烟气脱硫运行成本上升。

3、随着结焦过程的进行，荒煤气发生量逐步降低。到结焦末期时，产生的荒煤气量降低到很少阶段，而且荒煤气的成分和密度也会发生很大变化，荒煤气中h2含量急剧升高，造成炭化室内压力急剧降低，炭化室内底部压力可能由正压转为负压状态，外部空气容易从炉门密封面和炉头密封面被吸入炭化室。一旦炭化室内的荒煤气遇到空气，便会在泄漏空气处的局部燃烧，从而造成炉门刀边、密封材料和焦炭的烧损，不但影响设备寿命，而且造成焦炭灰分增加和产量降低。

4、传统炼焦技术通常会将集气管与多个炭化室进行连接，并稳定集气管压力到某一数值。设定这一数值的目标是使处于结焦末期的炭化室底部压力在5～10pa的微正压状态，防止结焦末期空气的吸入。这样处理能稳定处于结焦末期的部分炭化室底部压力，但不可避免地会使处于其他结焦阶段的多数炭化室内部压力过高，同样也无法减少荒煤气泄漏造成的环保问题。

5、为减少焦炉荒煤气的对内、对外泄漏，业内开发了多种形式的单炭化室压力调节技术。焦炉内有多个炭化室，且每个炭化室独立完成炼焦工艺生产焦炭，此技术对焦炉单个炭化室逐一进行压力调节。这些技术的工艺原理都是将整个结焦时间分为若干段，针对这些时间段，设定桥接管处不同压力值，再通过测压仪表测定桥接管处的压力值，反馈调节桥接管到集气管的通道面积或翻板开度，来控制桥接管处的压力值，使之稳定在所处结焦时间段的设定值。现有单炭化室压力调节技术一般将结焦时间分为5～9段，随结焦时间变化，每段时间段设定压力值逐步增大。

6、这些单炭化室压力调节技术特点是基于以下条件：1、随结焦时间的进程，荒煤气发生量逐步减少；2、为调节炭化室压力，将结焦时间划分为数段时长，每段时长设定桥接管处不同的压力值，此压力值逐段增加，调节时需测定此处的压力值并反馈控制此处的压力，通过逐段减少桥接管到集气管的通道面积，逐段减少荒煤气流通面积控制。

7、这种控制方法的单炭化室压力调节系统，可以减少炭化室内整个结焦时间内的平均压力，减少荒煤气泄漏。但在实际应用中往往会出现以下问题：

8、由于在调节过程中需要测定桥接管处的压力，所以需要对桥接管处设置测压设备并为测压设备设置保护气体稳压恒流供应系统，导致设备复杂，设备成本高，且测压管堵塞频繁，维护量大；由于桥接管处测定的压力值受氨水喷洒的影响而不稳定且波动大，通过该压力值反馈的炭化室压力不准确而导致炭化室压力波动大(某时间段前部分压力较高，后部分容易出现负压)等现象；由于桥接管测压管路频繁堵塞，影响工艺控制精度，增加设备维护量。

技术实现思路

1、为克服上述技术的不足，本发明提供一种基于荒煤气温度变化的焦炉炭化室压力调节方法及其装置，解决测压管堵塞频繁、压力值测定不稳定、压力调节设备复杂的问题，达到稳定炭化室压力、减少荒煤气泄漏且降低成本的目的。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于荒煤气温度变化的焦炉炭化室压力调节方法，该方法包括如下步骤：

4、1)将焦炉中各个炭化室内的完整结焦时长划分为若干结焦时间段，并根据具体炉型设定焦炉中与各个炭化室连通的集气管压力参数；

5、2)针对各个炭化室不同的结焦时间段，实时检测各个炭化室出口处的荒煤气温度；

6、3)基于当前所测定的荒煤气温度变化状况和对应炭化室的结焦时间段，结合所设定的集气管压力参数，确定该炭化室的压力调整机构的相应参数；

7、4)根据所述相应参数的取值调节所述压力调整机构，从而实现焦炉炭化室压力的实时调节。

8、优选地，所述压力调整机构包括用于控制从炭化室到集气管的荒煤气流量的调节阀门，所述相应参数为该调节阀门的阀门开度k，所述阀门开度k的取值范围为0～100％，其中0％表示阀门全闭，100％表示阀门全开。

9、优选地，所述阀门开度k的计算公式如下：

10、(a)当炭化室内的结焦时间段s处于：0＜s≤20％时，

11、k＝(0.7+0.002×a)×100％；

12、(b)当炭化室内的结焦时间段s处于：20＜s≤50％时，

13、k＝(0.6+0.002×a)×100％；

14、(c)当炭化室内的结焦时间段s处于：50＜s≤100％时，

15、k＝[f(a)+f(t0,t)×b]×100％，其中f(a)＝0.6+0.002×a，f(t0,t)＝(t÷t0)-1；

16、上述计算公式中，k为阀门开度，单位为％；a为集气管压力值，单位为pa；t为当前所测得的荒煤气温度值，单位为℃；t0为结焦时间在50％时所测得的荒煤气温度值，单位为℃；b为焦炉炉型调整系数。

17、优选地，所述集气管压力值a设定在-350～100pa的范围。

18、优选地，所述焦炉炉型调整系数b按照如下条件取值：当炭化室高度为5.5～7.0m时，b＝0.5～0.9；当炭化室高度为7.0～8.0m时，b＝0.7～1.0。

19、优选地，当实际运行检测到炭化室底部的结焦末期压力偏离设定值5～10pa时，所述焦炉炉型调整系数b的取值调整如下：若压力偏高适量加大b的取值直至最高，若压力偏低适量减小b的取值直至最低。

20、一种为实现上述方法而专门设计的焦炉炭化室压力调节装置，包括通过上升管底座安装在炭化室顶部的荒煤气上升管，所述荒煤气上升管上端与三通管的下端接口相连，所述三通管的上端接口设置有上升管密封盖，所述三通管的侧壁接口通过桥接管与集气管相连，所述桥接管内腔设置有氨水喷淋组件，所述桥接管与集气管结合处设置有压力调整机构，所述压力调整机构由plc电气控制柜操控，所述桥接管内腔还设置有温度检测组件，所述温度检测组件位于氨水喷淋组件的喷淋范围之前，所述温度检测组件的传感输送端与plc电气控制柜的信号采集端相连，所述plc电气控制柜的信号输出端与压力调整机构的信号执行端相连。

21、优选地，所述压力调整机构具有翻板、翻板搬把和翻板驱动缸，所述翻板作为调节阀门铰接安装在桥接管与集气管结合处，其阀门开度k用于调节从炭化室到焦炉集气管的荒煤气流通横截面积；所述翻板驱动缸设置在集气管外侧，其活塞杆端与翻板搬把的一端铰接相连，所述翻板搬把的另一端与翻板联动连接；所述翻板驱动缸的信号执行端与plc电气控制柜的信号输出端相连，从而使翻板驱动缸能够根据计算出的阀门开度k控制翻板的开闭程度，实现焦炉炭化室压力实时调节。

22、优选地，所述翻板驱动缸为气驱动缸、电驱动缸或液压驱动缸。

23、优选地，所述温度检测组件为热电偶组件。

24、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

25、本发明提供一种基于荒煤气温度变化的焦炉炭化室压力调节方法及其装置，通过检测荒煤气温度，基于荒煤气温度的变化规律，再根据结焦进程分段控制翻板开度来实现调节炭化室压力、减少荒煤气泄漏的目的。这种方法可以分段调节，也可以无级调节。本发明在进行焦炉炭化室压力调节时不需要检测桥接管或炭化室压力，不需要测压设备和测压设备的保护气体稳压恒流供应系统，现场设备简单、费用低、维护量小。

26、本发明采用热电偶等检测温度的简单仪表检测荒煤气温度，由于温度不会突变，所以检测信号稳定，通过荒煤气温度反馈的炭化室压力准确，可以避免炭化室压力波动大的现象。

27、本发明方法在大约结焦时间的65～80％阶段，翻板开度k与实际生产焦炉上实测的这一阶段结焦过程中荒煤气发生量有一个增加又快速降低的实际情况相吻合，这也是这种新方法可以降低和稳定炭化室压力波动的技术原理之一。