CN101191061A - 一种稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法，其特征在于，包括选取焦炉烟道废气抽取点，通过对引风机的变频控制，以获取焦炉烟道废气用于实现炼焦煤的气流分级与调湿，在保证焦炉烟道吸力稳定的前提下，最大限度的获得高温废气。该方法在不影响焦炉生产的同时，稳定取得焦炉烟气，作为炼焦煤预处理中分级调湿的气体介质。应用于炼焦行业中焦炉废气余能利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼焦行业煤预处理领域，特别是煤预处理装置中稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法。
背景技术
据估计炼焦废气带走的热量约占焦化生产能量的3.6％，每吨焦约2310MJ热量，全国年产焦超过2.5亿吨，由此可见废气中余热能是相当可观的。目前世界上所有的炼焦过程中废气几乎全部放散，这与当前节能减排，建设循环经济的观念不相符，如何合理利用炼焦废气中的热量是一个很好的课题。
配合煤分级调湿需有稳定的高温气体，而焦炉烟道排出的大量废气温度在230度左右是一种非常合适的介质。用于煤分级调湿是一种很好的尝试，既解决配合煤分级调湿所需的高温气体，又符合节能减排的要求，但关键是稳定取得焦炉烟气。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法，该方法在不影响焦炉生产的同时，稳定取得焦炉烟气，作为炼焦煤预处理中分级调湿的气体介质。
本发明的技术方案是：
一种稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法，其特征在于，包括选取焦炉烟道废气抽取点，通过对引风机的变频控制，以获取焦炉烟道废气用于实现炼焦煤的气流分级与调湿，在保证焦炉烟道吸力稳定的前提下，最大限度的获得高温废气。
在前述方法中，焦炉烟道废气从各焦炉总烟囱底部通过废气引风机引出汇总后通过管道分两路鼓入流化床设备两侧下部，流化床两侧共6根支管进入流化床，通过筛板，与原料煤充分接触，使煤中的水分蒸发调湿；流化床顶部废气由除尘风机抽入布袋除尘器将细粉分离后，一部分废气通过循环风机引出后，通过管道返回到流化床的分级段，通过两侧共4根支管进入流化床，通过筛板，使原料煤沸腾流化分级；另一部分经烟囱排入大气；在烟道废气引风机入口设置混风阀，以补充部分冷空气进行温度调节。
在前述方法中，在总烟囱与相应的各焦炉烟道之间设置相应的翻板，废气从烟道翻板之前由引风机抽出，汇合后送往分级调湿工序；电动烟道翻板开度保持在适当位置，不能频繁调节；风机前后设电动阀，采用变频技术控制废气引风机的启动停止和运行转速；当流化装置故障时，烟道废气经气动三通切换阀，直接通过除尘风机而排入大气。
在前述方法中，废气抽出***的控制分三个过程：废气引风机的启动、正常工作状态和停止；启动至正常工作后应保持烟道吸力稳定在500±50Pa，流化床进口压力稳定在2000±50Pa，流化床出口压力稳定在微负压，引风机废气出口总管流量应稳定在95000m3/h；引风机停止时，通过控制引风机入口导叶、烟道电动总翻板的开度，至引风机前电动蝶阀后，停止风机。
本发明的有益效果是：在不影响焦炉生产的条件下，稳定获取焦炉烟道废气用于实现炼焦煤的气流分级与调湿，在保证焦炉烟道吸力稳定的前提下，最大限度的获得高温废气，是一种废气余能利用的新方法。应用于炼焦行业中焦炉废气余能利用。经运行试验证明可抽取230度的废气15万立方米/小时。处理煤300吨/小时，降低水分大于2.5％。
附图说明
下面以3#、4#两座焦炉为例，结合附图对本发明进一步说明。
图1是煤分级调湿流程简图；
图2是废气抽出的流程简图；
图3是焦炉废气烟道布置简图；
图4是引风机启动过程控制框图；
图5是吸力控制算法结构图；
图6是引风机停止过程控制框图。
具体实施方式
配合煤经皮带机05运至流化床04上部。
焦炉烟道废气(温度约230℃)从3#、4#焦炉分烟道上经人孔通过废气引风机104、204引出后通过流量调节阀01、气动三通切换阀02由管道分两路鼓入流化床04两侧下部，两侧共分6根支管进入流化床，通过筛板，与原料煤充分接触，使煤中的水分蒸发，达到调湿的目的。该过程要求每座焦炉的烟道吸力保持稳定，风机后压力稳定，从而保证进入流化床的气体压力稳定。
流化床顶部废气由除尘风机抽入布袋除尘器将细粉分离后，一部分废气用于分级调湿循环使用，该部分废气(约80℃)通过循环风机电机驱动的循环风机引出后，通过管道返回到流化床设备分级段，通过两侧共4根支管进入流化床，通过筛板，使原料煤沸腾流化，达到分级的目的。另一部分经废气烟囱B排入大气，排放的废气中粉尘含量达到国家标准。
煤料分级的细颗粒(细煤)经皮带机运送至煤塔一和煤塔二；粗颗粒(粗煤)经皮带机运送至粉碎机，粉碎后送至煤塔一和煤塔二。除尘器(布袋除尘器)产生的细颗粒经由除尘灰料仓一、除尘灰料仓二，由相应的成型机造粒，经皮带机也运送至煤塔一和煤塔二。
为避免煤料在调湿阶段过分干燥，在烟道废气引风机入口分别设置混风阀106、206，通过混风阀以补充部分冷空气进行温度调节。
当流化装置停止使用时，烟道废气经设置的气动三通切换阀02，直接通过除尘风机而排入大气，以确保焦炉总烟道吸力稳定。
在不利用烟道废气时，3#、4#焦炉分烟道的废气直接经焦炉烟囱A排入大气。
图2是废气抽出的流程简图。在3#焦炉烟道上分别设置3#焦炉吸力测点101、3#焦炉烟道翻板102，3#焦炉烟道汇总后经3#焦炉总翻板103后连通总烟囱A，从3#焦炉总翻板103之前设置人孔，废气通过此孔由引风机104抽出。同理，在4#焦炉分烟道上分别设置4#焦炉吸力测点201、4#焦炉烟道翻板202，4#焦炉烟道汇总后经4#焦炉总翻板203后连通总烟囱A，废气从4#焦炉总翻板203之前设置人孔，由引风机204抽出。
由引风机103、204抽出的废气汇合后送往分级调湿工序。
图3是焦炉废气烟道布置简图。
由于目前大多数焦炉均为在生产的焦炉，而其在设计时未考虑废气利用问题，因此废气的抽出接口既要保证焦炉生产，又不破坏原有结构，同时兼顾高温废气施工安全等问题，经过反复论证，选择了利用烟道人孔的方法，该方法优点是：不破坏原有设施，施工量少；不影响焦炉生产；安全性较高。
烟道人孔的设置见图3。在3#焦炉总翻板103之前设置人孔105，在4#焦炉总翻板203之前设置人孔205，废气从人孔内经由引风机104、引风机204抽出，汇合后送往分级调湿工序。
控制设备采用AB公司的ControlLogix5555控制***，由上位监控站、现场控制站、通讯网络Ethernet几部分组成。
废气抽出***的控制分三个过程，废气引风机的启动，正常工作状态和停止。在整个控制***中，重点考虑如下三个环节：
焦炉废气烟道翻板的调节是一个重要因素，一般焦炉废气烟道翻板均为手动，为了配合煤的气流分级和调湿的需要本发明烟道总翻板采用电动，使其具有远程控制的功能并增加了位置远程指示，在主控室内及时进行调整。
废气风机转速的控制，采用变频技术控制风机转速，首先要保证烟道压力的稳定，其次按照煤的分级调湿的要求尽量获取较多的废气。
当风机启停时对焦炉的冲击最大，因此风机启停控制方法是该方法的关键。
引风机启动过程：见图4.
引风机接受启动命令后、引风机变频从0Hz按启动曲线升至25Hz；
风机检测条件满足：混风阀(图1中106、206)全开、引风机前电动蝶阀全关、引风机入口导叶全关、压力调节阀(图1中107、207)开30％左右、流量调节阀(图1中01)全开、电动总翻板全开、气动三通切换阀在放散(图1中02)位置；
引风机前电动蝶阀全开；
总烟道电动翻板慢关至50％，同时引风机入口导叶慢开至100％；
气动三通切换阀至流化位置；
混风阀全关。
此时，如流量不够，慢慢提高风机频率.同时保持烟道吸力稳定500±50Pa，流化床进口压力稳定在2000Pa左右，流化床出口压力稳定在微负压(-200±50Pa)。
正常状态调节：
吸力控制模型：调节热源的供应量、同时保证焦炉总烟道的吸力稳定在500±50Pa。
控制重点在焦炉烟道吸力的控制上，如何既保证焦炉操作稳定，又使流化效果达到要求。
一般焦炉***中均设置烟道吸力检测，因此该***中不再设置，直接将原3#、4#焦炉控制***的总烟道吸力取过来，和新的烟道吸力检测点比较，比较值作为调节算法的输入，通过调整引风机的转速，选择一个最佳的转速范围，一般情况下，各进风支管的阀位通过人工远程操作，找到最佳点后，尽量不动。
同时，下料量的多少，也会影响流化床的供气压力，这时，如果频繁调整两台引风机混合后总管的调节阀，势必会影响风机的转速，为此，再增加了一个连通调节阀(图1中03)，通过此阀的调节(参与调节)，控制流化床的最佳供气量。在这种情况下，混合总管的流量调节阀尽可能保持不动(不参与调节)。
综合上述因素开发出吸力控制算法结构如下：图5.
烟道吸力控制模型的建立所依据的因素，选择总管压力、翻板开度、下煤量、刮板速度。模型建立后，通过PID控制器、变频器去执行，调节热源的供应量、同时保证焦炉总烟道的吸力稳定在500±Pa。风机废气出口总管流量调节：风机废气出口总管流量应稳定在95000m3/h，才能保证流化所需的供气量。
引风机停止过程：见图6.
引风机接受停止命令；
总烟道电动翻板从50％慢开至全开，同时引风机入口导叶慢关至0；
引风机前电动蝶阀全关
停引风机。
经运行试验证明可抽取230度的废气15万立方米/小时。处理煤300吨/小时，降低水分大于2.5％。
Claims (4)
1.一种稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法，其特征在于，包括选取焦炉烟道废气抽取点，通过对引风机的变频控制，以获取焦炉烟道废气用于实现炼焦煤的气流分级与调湿，在保证焦炉烟道吸力稳定的前提下，最大限度的获得高温废气。
2.如权利要求1所述的一种稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法，其特征在于，焦炉烟道废气从各焦炉总烟囱底部通过废气引风机引出汇总后通过管道分两路鼓入流化床设备两侧下部，流化床两侧共6根支管进入流化床，通过筛板，与原料煤充分接触，使煤中的水分蒸发调湿；流化床顶部废气由除尘风机抽入布袋除尘器将细粉分离后，一部分废气通过循环风机引出后，通过管道返回到流化床的分级段，通过两侧共4根支管进入流化床，通过筛板，使原料煤沸腾流化分级；另一部分经烟囱排入大气；在烟道废气引风机入口设置混风阀，以补充部分冷空气进行温度调节。
3.如权利要求1或2所述的一种稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法，其特征在于，在总烟囱与相应的各焦炉烟道之间设置相应的翻板，废气从烟道翻板之前由引风机抽出，汇合后送往分级调湿工序；烟道翻板开度保持在适当位置，不能频繁调节；风机前后设电动蝶阀，采用变频技术控制废气引风机启动与停止以及运转的转速；当流化装置故障时，烟道废气经气动三通切换阀，直接通过除尘风机而排入大气。
4.如权利要求3所述的一种稳定取得焦炉烟气用于煤分级调湿的方法，其特征在于，废气抽出***的控制分三个过程：废气引风机的启动、正常工作状态和停止；启动至正常工作后应保持烟道吸力稳定在500±50Pa，流化床进口压力稳定在2000±50Pa，流化床出口压力稳定在微负压为-200±50Pa，，引风机废气出口总管流量应稳定在95000m3/h；引风机停止时，通过控制引风机入口导叶、烟道电动总翻板的开度，在引风机前电动蝶阀关闭后，停止风机。
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