一種大型焦爐結(jié)焦過程炭化室壓力調(diào)節(jié)控制裝置及方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于焦爐技術(shù)領域，具體涉及一種大型焦爐結(jié)焦時單個炭化室壓力調(diào)節(jié)的 自動控制的裝置及方法，能夠方便地實現(xiàn)大型焦爐結(jié)焦過程中炭化室壓力的調(diào)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，新型焦爐必須集大型化、環(huán)?；?、機械化和自動化于一體，焦爐系統(tǒng)已普遍 采用自動化控制技術(shù)，把傳統(tǒng)焦爐對吸氣管壓力粗放式的調(diào)節(jié)方式改變?yōu)橥ㄟ^調(diào)節(jié)每個炭 化室上升管壓力來控制集氣管壓力的精細化調(diào)節(jié)方式，并實現(xiàn)了每個炭化室的結(jié)焦過程的 全自動化操作，降低勞動強度，為焦爐的高效生產(chǎn)和環(huán)保節(jié)能提供了有力的技術(shù)保證。
[0003] 圖1所示為傳統(tǒng)焦爐的荒煤氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由簡單的上升管、上升管蓋、橋管、集氣 管等基本結(jié)構(gòu)組成，在控制中存在以下問題：
[0004] 1)焦爐炭化室壓力控制為集氣管總管調(diào)節(jié)，各炭化室壓力不均衡，且隨裝煤、推焦 影響大；
[0005] 2)焦爐裝煤時，因炭化室為正壓裝煤，，裝煤孔冒煙著火逸塵現(xiàn)象嚴重；
[0006] 3)推焦時，上升管與集氣管以及大氣直接相通，極易將空氣串入荒煤氣系統(tǒng)，造成 含氧量高；
[0007] 4)結(jié)焦時，各炭化室壓力不均衡，對焦炭質(zhì)量造成影響，且荒煤氣回收率也不是很 商；
[0008] 5)生產(chǎn)自動化程度低，大大降低生產(chǎn)效率，同時大幅增加人工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明針對上述問題，提供一種能滿足大型焦爐單個炭化室結(jié)焦過程炭化室壓力 的自動控制方法及裝置。
[0010] 焦爐結(jié)焦過程、結(jié)焦時間和加熱制度的變化使得產(chǎn)氣量明顯波動，煤的成份、裝煤 量的變化以及實際結(jié)焦時間也會影響集氣管壓力的變化。本發(fā)明依據(jù)焦爐結(jié)焦時間，根據(jù) 炭化室壓力的特性，運用機理分析建模的方法，采用合理的近視處理，建立了一種炭化室壓 力控制的動態(tài)數(shù)學模型，進而利用該動態(tài)數(shù)學模型對炭化室壓力進行自動控制。
[0011] 具體來說，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0012] -種焦爐結(jié)焦過程炭化室壓力調(diào)節(jié)控制裝置，其包括：
[0013] 上升管蓋控制裝置，用于控制焦爐炭化室的上升管蓋的打開和關(guān)閉；
[0014] 氨水注入裝置，用于向焦爐炭化室的集氣管內(nèi)注入氨水，對荒煤氣進行消塵和降 溫；
[0015] 炭化室壓力檢測裝置，用于檢測和采集焦爐炭化室的壓力數(shù)據(jù)；
[0016] 數(shù)學建模裝置，用于建立炭化室壓力控制的動態(tài)數(shù)學模型，按照結(jié)焦時間將結(jié)焦 全過程為分為若干階段，并得到各階段炭化室壓力的目標設定值；
[0017] 調(diào)壓裝置，連接所述炭化室壓力檢測裝置和數(shù)學建模裝置，用于根據(jù)炭化室壓力 的目標設定值，在結(jié)焦過程中對炭化室壓力進行自動調(diào)節(jié)；
[0018] 控制裝置，連接上述各裝置，用于通過程序控制功能比較實際結(jié)焦時間和目標結(jié) 焦時間，對炭化室壓力的調(diào)節(jié)過程進行控制。
[0019] 進一步地，所述數(shù)學建模裝置按照結(jié)焦時間將結(jié)焦全過程為分九個階段，各 時間區(qū)間為 0-10 %，11-20 %，21-30 %，31-40 %，41-50 %，51-60 %，61-70 %，71-80 %， 81-100%。
[0020] 一種環(huán)保型焦爐荒煤氣系統(tǒng)，包括依次連接的上升管、橋管和集氣管，還包括上述 焦爐結(jié)焦過程炭化室壓力調(diào)節(jié)控制裝置。
[0021] -種采用上述裝置的焦爐結(jié)焦過程炭化室壓力調(diào)節(jié)控制方法，其步驟包括：
[0022] 1)數(shù)學建模裝置依據(jù)焦爐結(jié)焦時間和炭化室壓力的特性，運用機理分析建模的方 法并采用合理的近視處理，建立炭化室壓力控制的動態(tài)數(shù)學模型；
[0023] 2)數(shù)學建模裝置按照結(jié)焦時間將結(jié)焦全過程分為若干階段，根據(jù)所述動態(tài)數(shù)學模 型得到各個階段的壓力的目標設定值；
[0024] 3)炭化室壓力檢測裝置檢測和采集焦爐炭化室的壓力數(shù)據(jù)，控制裝置通過計算機 程序控制功能比較實際結(jié)焦時間和目標結(jié)焦時間，將各階段對應的壓力設定值作為單個炭 化室的壓力調(diào)節(jié)目標值輸出給調(diào)壓設備，實現(xiàn)對炭化室壓力的調(diào)節(jié)控制。
[0025] 進一步地，步驟2)將結(jié)焦全過程為分九個階段，各時間區(qū)間為0-10%，11_20%， 21-30% ,31-40% ,41-50% ,51-60% ,61-70% ,71-80% ,81-100%。
[0026] 與傳統(tǒng)焦爐相比，本發(fā)明的的有益效果如下：
[0027] 1)焦爐炭化室壓力控制為獨立調(diào)節(jié)，各炭化室壓力均衡，且不會受到其它炭化室 裝煤、推焦影響；
[0028] 2)裝煤時，因炭化室為獨立負壓裝煤，裝煤孔冒煙著火逸塵現(xiàn)象幾乎消除；
[0029] 3)推焦時，上升管與集氣管采用水封隔斷，杜絕空氣串入荒煤氣系統(tǒng)造成的含氧 量高；
[0030] 4)結(jié)焦時，各炭化室壓力為獨立調(diào)節(jié)，各炭化室壓力均衡，且壓力調(diào)節(jié)為自動分段 調(diào)節(jié)，生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量較穩(wěn)定，且荒煤氣回收率提高，結(jié)焦過程中杜絕了冒煙冒火；
[0031] 5)生產(chǎn)自動化程度高，大大提高生產(chǎn)效率，同時大幅降低人工成本。
【附圖說明】
[0032] 圖1為傳統(tǒng)焦爐的荒煤氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖2為本發(fā)明的大型環(huán)保型焦爐荒煤氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖3為本發(fā)明的炭化室壓力檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖4是本發(fā)明的活塞組件結(jié)構(gòu)圖。
[0036] 圖5a_圖5c是本發(fā)明的調(diào)壓裝置的工作原理圖，其中圖5a是推焦狀態(tài)示意圖，圖 5b是裝煤狀態(tài)示意圖，圖5c是結(jié)焦過程示意圖。
[0037] 圖6是本發(fā)明的控制裝置的控制過程示意圖。
[0038] 圖7是本發(fā)明的大型環(huán)保焦爐系統(tǒng)自動控制框圖。
[0039] 圖8是本發(fā)明的焦爐結(jié)焦過程炭化室壓力調(diào)節(jié)控制方法的流程圖。
[0040] 圖中標號說明：
[0041] 1-上升管，2-上升管蓋，3-橋管，4-集氣管，5-上升管蓋控制裝置；6-氨水注入裝 置，61-快注氨水閥，62-大氨水噴嘴，63-小氨水噴嘴；7-炭化室壓力檢測裝置，壓力變送器 71，可調(diào)流量計72,氮氣保護開閉器73,清洗開閉器74,取壓開閉器75,卡套式接頭76,橋 管法蘭蓋77和取壓導管78,不銹鋼撓性連接管79 ;8_調(diào)壓裝置，81-導流槽，82-分位器， 83-活塞組件，84-活塞調(diào)節(jié)氣缸，85-U型架，86-水封裝置；9-數(shù)學建模裝置，10-控制裝 置。
【具體實施方式】
[0042] 下面通過具體實施例和附圖，對本發(fā)明做進一步說明。
[0043] 焦爐結(jié)焦過程，結(jié)焦時間和加熱制度的變化使得產(chǎn)氣量明顯波動；煤的成份、裝煤 量的變化以及實際結(jié)焦時間也會影響集氣管壓力的變化。炭化室壓力控制是結(jié)焦全過程控 制，本發(fā)明按照結(jié)焦時間，分若干階段給定設定值，比如分成九個階段。遵循從結(jié)焦初期到 結(jié)焦末期，炭化室壓力設定值由小到大的規(guī)律。
[0044] 焦爐結(jié)焦時壓力調(diào)節(jié)就是將模型中的壓力值作為目標設定值，在結(jié)焦過程對炭化 室壓力進行自動調(diào)節(jié)從而調(diào)節(jié)荒煤氣的流量，保證炭化室內(nèi)荒煤氣的壓力穩(wěn)定。本發(fā)明是 采用PLC編程指令而編制的程序控制功能，對結(jié)焦時間分析計算判斷，通過計算機進行壓 力等數(shù)據(jù)的精確采集，并對調(diào)壓設備進行控制，這種調(diào)節(jié)方式可確保每個炭化室壓力在全 部結(jié)焦過程中受控在一定的范圍內(nèi)，保證集氣管壓力穩(wěn)定性。
[0045] 本發(fā)明在圖1所示傳統(tǒng)焦爐荒煤氣系統(tǒng)基礎上，建立了一種大型環(huán)保型焦爐荒煤