CN102786965B - 一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置，包括工控中心，所述的工控中心与引风机、入炉煤输送机、斗提机电气连接；与入炉煤粉输送器和下料控制阀相连接；与监测预热室温度表和废气室温度表相连用于温度监测；与煤仓上、下料位计、小煤仓温度表、小煤仓下料阀进行电气连接；与荒煤气温度表电气连接；与燃烧室温度表电气连接；与气体换向装置的旋转换向电机、煤气风机、废气风机电气连接；与焦改质温度表电气连接；与熄焦温度表、熄焦废气风机和出焦阀门电气连接；与荒煤气温度表电气连接；与调节轮电气连接。本发明能够对煤的脱水、进煤、预热、炭化、焦改质、干熄、荒煤气导出等工艺的仪表及电器进行控制。

Description

一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置

技术领域

本发明涉及一种自动控制装置，特别涉及一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置。

背景技术

目前市场上的煤热解炉(炼焦炉)大都采用间歇式炼焦，入炉煤的配比、脱水、进煤、预热、炭化、焦改质、干熄等各工艺步骤相对独立，不能进行连续生产，生产效率低下；另外，煤热解过程中产生的荒煤气含很多有用的成份，如H₂S、HCH等等酸性气体，NH₃碱性气体、焦油类、苯类、萘类、洗油类等有机物，没完整对荒煤气导出、回收净化加以利用的完整的工艺。

这促使本发明人探索创新出一套完整的连续炼焦和对荒煤气导出、回收净化加以循环利用的完整的工艺。

发明内容

本发明提供了一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置，该煤热解炉能够对煤的脱水、进煤、预热、炭化、焦改质、干熄、荒煤气导出等工艺的仪表及电器进行控制，实现自动连续炼焦，提高了炼焦效率，降低了炼焦成本。

实现上述目的所采取的技术方案是：

一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置，包括工控中心，所述的工控中心与引风机、入炉煤输送机、斗提机电气连接；所述的工控中心与入炉煤粉输送器和下料控制阀相连接；所述的工控中心与监测预热室温度表和废气室温度表相连用于温度监测；所述的工控中心与煤仓上、下料位计、小煤仓温度表、小煤仓下料阀进行电气连接；所述的工控中心与荒煤气温度表电气连接；所述的工控中心与燃烧室温度表电气连接；所述的工控中心与气体换向装置的旋转换向电机、、煤气风机、废气风机电气连接；所述的工控中心与焦改质温度表电气连接；所述的工控中心与熄焦温度表、熄焦废气风机和出焦阀门电气连接；所述的工控中心与荒煤气温度表电气连接；所述的工控中心与调节轮电气连接。

进一步，所述的工控中心通过入炉煤电气控制器与入炉煤脱水装置的引风机、入炉煤输送机和斗提机电气连接；所述的工控中心通过进煤电气控制器与入炉煤粉输送器和下料控制阀电气连接；所述的工控中心通过预热温度监测器监测预热室温度表和废气室温度表电气连接；所述的工控中心通过炉煤调节电气控制器与入炉煤调节仓的煤仓上、下料位计的料位信号、小煤仓温度表电气连接；所述的工控中心通过干熄装置控制器与熄焦废气风机和出焦阀门电气连接；所述的工控中心通过荒煤气导出冷凝化产装置控制器与通过荒煤气导出装置的荒煤气温度表和荒煤气冷凝装置的调节轮电气连接。

本发明的特点是能够对煤的脱水、进煤、预热、炭化、焦改质、干熄、荒煤气导出等工艺的仪表及电器进行控制，实现自动连续炼焦，提高了炼焦效率，降低了炼焦成本，克服了现间歇式炼焦技术工艺不连续生产效率低下，设备杂多所需厂房面积大，人力成本高的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的煤热解炉的工控中心的电气连接示意图。

具体实施方式

本发明一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置的具体实施例主要在以下予以详细介绍。

第一部份  入炉煤配比及制备

本发明所涉及的一种煤热解炉，可以根据不同的入炉煤配比，得到等级不同的焦炭。

如下步骤：1)选用5种不同的煤，它们分别是气煤、肥煤、焦煤、三分之一焦煤、瘦煤。2)其中气煤20％～40％；肥煤10％～20％；焦煤10％～20％；三分之一焦煤15％～30％；瘦煤10％～15％，先混合然后过筛破碎，直至破碎颗粒达到5mm以下形成入炉煤，当然本发明煤热解炉对其它配比和颗粒大小的入炉煤同样适用，不构成对本发明煤热解炉所需入炉煤粉的限制，只是按以上所举的入炉煤配比可以对弱粘煤配入量达40％以上，降低了入炉煤的成本同时又能得到较高质量的焦炭，在市场上具有很好竞争力。

第二部分  入炉煤脱水

目前市场上的炼焦炉大都采用间歇式炼焦，入炉煤料为湿煤，所以耗能，增大了炼焦的成本，预先对进入本煤热解炉的入炉煤的进行脱水，起到节能降耗的作用。

如图1所示：本例工控中心90对与入炉煤脱水装置的引风机18、入炉煤输送机17和斗提机11电气连接，通过入炉煤脱水装置的引风机18、入炉煤输送机17和斗提机11进行控制从而控制入炉煤的脱水。

本例还包括入炉煤电气控制器901，入炉煤电气控制器901对入炉煤输送机17、引风机18和斗提机11分别进行自动控制，入炉煤电气控制器901又与上位工控中心90相联，实现对入炉煤脱水的自动化。当然从电气控制原理来讲，本例中入炉煤输送机17、引风机18和斗提机11亦可直接受工控中心90控制，所以此处设置入炉煤电气控制器901并不构成对本例保护范围的限制。

第三部分  入炉煤进煤、预热、调节、冷却

脱水后的入炉煤经过输送后温度一般会降至常温，特别是冬季温度较低，温度可能会更低，但是炼焦时却又希望入炉煤温度保持在200℃至300℃之间比较适宜，所以需要对入炉煤在进入煤热解炉的炭化室之前进行预热。

第一节  入炉煤进煤

如图1所示，本例还包括进煤装置电气控制器902，进煤电气控制器902对入炉煤粉输送器21和下料控制阀24进行控制，从而控制入炉煤的进煤。进煤装置电气控制器902又与上位工控中心90相联，当然从电气控制原理来讲，本例中入炉煤粉输送器21和下料控制阀24亦可直接受工控中心90控制，所以此处设置进煤装置电气控制器902并不构成对本例保护范围的限制。

第二节  入炉煤预热

如图1所示，本例还包括入炉煤预热装置的监测预热室温度表3942、废气室温度表3915，预热温度监测器903用于监测预热室温度表3942和废气室温度表3915的温度数据，以便给入炉煤的预热温度做出调整。预热温度监测器903又与上位工控中心90相联，当然从电气控制原理来讲，本例中预热室温度表3942和废气室温度表3915亦可直接受工控中心90监测，所以此处设置预热温度监测器903并不构成对本例保护范围的限制。

第三节  预热后的入炉煤调节

如图1所示：本例还包括入炉煤调节电气控制器904用于采集入炉煤调节仓的煤仓上、下料位计32、33的料位信号、小煤仓温度表34的温度信号、和对小煤仓下料阀36的开闭实现自动控制，入炉煤调节电气控制器904又与上位工控中心90相联，当然从电气控制原理来讲，本例中采集煤仓上、下料位计32、33的料位信号、小煤仓温度表34的温度信号亦可直接受工控中心90采集，小煤仓下料阀36开闭直接受工控中心90控制，所以此处设置入炉煤调节电气控制器904并不构成对本例保护范围的限制。

本例入炉煤调节方法是：

1、将预热后的入炉煤注入小煤仓中先预存起来，当需要对炭化室中加煤时，工控中心90开启小煤仓下料阀36向炭化室中注入入炉煤；

2、当需要对炭化室停止加煤时，工控中心90关闭小煤仓下料阀36，停止向炭化室中加入炉煤；

3、当煤仓下料位计33检测到小煤仓31中的煤不足时，工控中心90开启下料控制阀24，给小煤仓中加煤，当煤仓上料位计32检测到小煤仓中的煤已加满，工控中心90关闭下料控制阀24，停止给小煤仓加煤，起到对进入炭化室的入炉煤调节。

第四节  进炭化室前的入炉煤冷却

小煤仓下料道在向煤热解炉的炭化室注煤时，由于炭化室顶部存在大量的煤热解过程中产生的荒煤气，荒煤气温度较高会向小煤仓下料道管体和炉体进行热传导，导致入炉煤在小煤仓下料道中容易结块，阻碍向炭化室中注煤，从而需要对入炉煤进行冷却。

第四部分  入炉煤热解(炭化加热、焦改质、干熄焦)

第一节  入炉煤热解炭化加热

如图1所示：外燃烧加热装置的燃烧室温度表6203与工控中心90相联，由工控中心90自动采集燃烧室温度表6203的温度数据，以便对煤热解加热温做出调整。

如图1所示，本例还包括气体换向装置控制器906用于对外燃烧加热装置的气体换向装置的旋转换向电机663、空气风机664、煤气风机665、废气风机666控制，从而对煤热解加热进行调整和控制，换向装置电气控制器906又与上位工控中心90相联，当然从电气控制原理来讲，本例中旋转换向电机663、空气风机664、煤气风机665、废气风机666亦可直接受工控中心90控制，所以此处设置气体换向装置控制器906并不构成对本例保护范围的限制。

第二节  焦改质

如图1所示：工控中心90与焦改质温度表6012电气连接，自动对焦改质温度表6012的焦改质温度信号进行监测，以但对焦炭改质进程做出调整和评估。

本焦改质装置进行改质的方法是：外部由保温耐火材料的炉体外墙进行保温，而内部则将高温可燃废气从可燃废气进入孔进入主内火道下部、下段副内火道中，利用高温可燃废气本身的余热提供保温所需热量和温度，特别是刚进入的高温可燃废气温度在1000℃～1100℃之间刚好适合焦改质，使焦炭在焦改质室中留存一定时间，焦炭块粒之间充分接触、相互之间进行热传递，达到焦块大小均匀目的。

第三节  火道弓

因为炭化室内环墙以及内燃烧加热装置的火道隔墙、中心环墙都设置在炉腔中，需要火道为其提供支撑，同时又给内燃烧加热装置提供各种管道的铺设。

第四节  干熄焦

经过改质后的焦炭温度较高，一般都在1000℃～1100℃，需要对高温焦炭进行冷却才能方便输送和储存，需要有干熄装置。

如图1所示，干熄装置的熄焦温度表712、熄焦废气风机75和出焦阀门70与工控中心90电气连接，工控中心90对熄焦废气风机75和出焦阀门70进行自动控制，通过熄焦温度表712对熄焦温度进行监测，从而做干熄和出焦进程进行评估。熄焦温度表712、熄焦废气风机75和出焦阀门70通过干熄装置控制器907与工控中心90电气连接，当然从电气控制原理来讲，本例中干熄装置控制器907并不构成对本例保护范围的限制。

第五节  连续炼焦装置

综合上述，本煤热解炉的一大优点是能连续炼焦，取代传统的间歇炼焦或土窝子炼焦，相比传统炼焦法，具有不可比拟的优势。

本例连续炼焦装置的连续炼焦方法是：

(1)、入炉煤进到煤热解炭化装置的炭化室中被加热发生热解；

(2)、热解完成的入炉煤直接落入到焦改质装置进行焦改质；

(3)、使用燃烧后的低温废气对改质完成后的直接落入到干熄焦装置中的焦炭进行干熄降温，同时产生高温可燃气体；

(4)、最后从干熄焦装置的低温熄焦室的底部开口排出。

本例连续炼焦的特点是，将煤热解炭化、改质、干熄工艺整合在同一个煤热炉体中，使得炭化、改质、干熄得以连续实现，克服了现间歇式炼焦技术工艺不连续生产效率低下，设备杂多所需厂房面积大，人力成本高的问题。

第五部分、煤热解气体的综合循环利用

第一章  荒煤气的回收净化利用(导出、冷凝、化产)

第一节荒煤气导出装置

煤热解过程中产生的荒煤气含很多有用的成份，如H₂S、HCH等等酸性气体，NH₃碱性气体、焦油类、苯类、萘类、洗油类等有机物，需要对荒煤气导出以便利用。

如图1所示，荒煤气导出装置的荒煤气温度表812与工控中心90电气连接，工控中心90通过荒煤气温度表812监测荒煤气集中室81中温度，以便对煤热解进程做出评估和调整。

第二节  荒煤气冷凝装置

从荒煤气导出口排出荒煤气温度较高，为了便于高温荒煤气在化产前进行输送，需要使用到荒煤气冷凝装对高温荒煤气进行冷却。

如图1所示，荒煤气冷凝装置的调节轮862与工控中心90电气连接，通过荒煤气冷凝装置的调节轮862控制荒煤气的导出速度和导出压力，一程度上起到对煤热解炭化进程控制，另外，荒煤气导出装置的荒煤气温度表812与荒煤气冷凝装置的调节轮862亦可通过荒煤气导出冷凝化产装置控制器908与工控中心90，当然从电气控制原理来讲，本例中荒煤气导出冷凝化产装置控制器908并不构成对本例保护范围的限制。

第三节  荒煤气的回收净化

氨水喷洒后的荒煤气连同煤焦油与氨水的混合液经集气管输送到气液分离装置进行气液分离，气液分离后的混合液中含有多种有用的有机成份如酚油、萘油、洗油、蒽油等用于工业提炼其它附属产品，气液分离后的煤气经空冷降温后，经干法回收装置净化回收后成为净煤气，净煤气可存储起来用于燃烧。

第二章  荒煤气回收净化后的循环利用(燃烧、干熄、焦改质、再次燃烧、入炉煤预热、入炉煤脱水、补气空气加热)

第一节  荒煤气净化回收后的净煤气燃烧

荒煤气经过净化回收后，部分净煤气输送到外燃气加热装置中的燃气加热器和内燃烧加热装置中的燃气加热器进行燃烧，给煤热解提供热源。

第二节  净煤气燃烧后的废气干熄

净煤气在外燃气加热装置中的燃气加热器和内燃烧加热装置中的燃气加热器中并未完全充分燃烧，利用未完全充分燃烧废气对高温焦炭进行干熄降温，未完全充分燃烧废气中的水份与高温焦炭接触时会发生反应生成水煤气，同时又带走高温焦炭改质后残余的挥发性可燃气体，最终形成含有可燃气体成份的高温废气。

第三节  干熄后的高温可燃废气焦改质

干熄后的高温可燃废气温度可达1000℃～1100℃，而焦改质正好需要在这温度段进行保温改质。

第四节  干熄后的高温可燃废气再次补气燃烧。

高温可燃废气在对焦炭改质过程中对外做功，温度会降低，会降到900℃～1000℃，而炭化室中煤热解炭化所需温度较高，平均都在1400℃～1500℃，所以给高温可燃废气补入第一次空气进行燃烧加热，由于炭化室高度较高，而高温可燃废气中可燃成分存在一定量，所以需要在内燃烧加热装置中部增加有第三燃气加热器、第四燃气加热器以补充煤热解所需的热量，最后在内燃烧加热装置上部再进行第二次补入空气让高温可燃废气再进行充分燃烧加热，既达到了给煤热解提供热源做功之外，又能让高温可燃废气充分燃烧，减少对大气环境的污染。

第五节  补气燃烧后的热废气入炉煤预热

内燃烧加热装置的熄焦废气加热器燃烧后的废气，排放到废气室中，再通过煤预热装置对入炉煤进行预热。

第六节  补燃空气加热

经过煤预热器预热后的废气输送到管式换热器对进入熄焦废气加热器中空气进行加热，不需要额外的热源对空气加热，不需增加额外成本，既起到对经过煤预热器预热后的热废气的余热进一步利用，又能给熄焦废气加热器中补入热空气，使熄焦废气加热器中高温可燃废气充分燃烧。

第七节  入炉煤脱水

热废气经过对补燃空气加热后，温度有所降低，一般能降到800℃以下，对于这样温度相对较高的热废气，一部分可以用来对入炉煤脱水。

第八节  饱和活性焦再生加热

热废气经过对补燃空气加热后，温度有所降低，一般能降到800℃以下，对于这样温度相对较高的热废气，另一部分可以用来对饱和活性焦再生加热。

第六部分：煤热解自动化控制装置

综合上述，一种热循环连续煤热解自动化控制装置及控制方法包括工控中心和以上介绍与工控中心联接温度表及电器，这里不再赘述。

一种热循环连续煤热解自动化控制方法，实现步骤是：

(1)、工控中心90通过入炉煤脱水装置的引风机18、入炉煤输送机17和斗提机11进行控制从而控制入炉煤的脱水；

(2)、工控中心90通过入炉煤粉输送器21和下料控制阀24进行控制，从而控制入炉煤的进煤；

(3)、工控中心90通过对入炉煤预热装置的监测预热室温度表3942、废气室温度表3915的温度数据，以便给入炉煤的预热温度做出调整；

(4)、工控中心90通过采集入炉煤调节仓的煤仓上、下料位计32、33的料位信号、小煤仓温度表34的温度信号、和对小煤仓下料阀36的开闭实现自动控制，从而对进入小煤仓中和炭化室的入炉煤量进行调节和温度监测；

(5)工控中心90通过对外燃烧加热装置的气体换向装置的旋转换向电机663、空气风机664、煤气风机665、废气风机666控制，从而对煤热解加热进行调整和控制；

(6)、工控中心90通过对干熄装置的熄焦温度表712、熄焦废气风机75和出焦阀门70控制，通过熄焦温度表712对熄焦温度进行监测和对熄焦废气风机75的控制，从而对干熄进程进行评估；

(7)、工控中心90通过荒煤气温度表812监测荒煤气集中室81中温度，以便对煤热解进程做出评估和调整，工控中心90通过荒煤气冷凝装置的调节轮862控制荒煤气的导出速度和导出压力，一程度上起到对煤热解炭化进程控制；

(8)、工控中心90对以上步骤做出综合评估后，工控中心90做出是否开启出焦阀门70进行排焦决定。

优先的，所述的第(4)步的入炉煤调节方法，是：

1、将预热后的入炉煤注入小煤仓中先预存起来，当需要对炭化室中加煤时，工控中心90开启小煤仓下料阀36向炭化室中注入入炉煤；

2、当需要对炭化室停止加煤时，工控中心90关闭小煤仓下料阀36，停止向炭化室中加入炉煤；

3、当煤仓下料位计33检测到小煤仓31中的煤不足时，工控中心90开启下料控制阀24，给小煤仓中加煤，当煤仓上料位计32检测到小煤仓中的煤已加满，工控中心90关闭下料控制阀24，停止给小煤仓加煤，起到对进入炭化室的入炉煤调节。

进一步，所述的工控中心90通过入炉煤电气控制器901与入炉煤脱水装置的引风机18、入炉煤输送机17和斗提机11电气连接，从对入炉煤脱水装置的引风机18、入炉煤输送机17和斗提机11进行控制从而控制入炉煤的脱水；所述的工控中心90通过进煤电气控制器902对入炉煤粉输送器21和下料控制阀24进行控制，从而控制入炉煤的进煤；所述的工控中心90通过预热温度监测器903监测预热室温度表3942和废气室温度表3915的温度数据，以便给入炉煤的预热温度做出调整；所述的工控中心90通过炉煤调节电气控制器904采集入炉煤调节仓的煤仓上、下料位计32、33的料位信号、小煤仓温度表34的温度信号、和对小煤仓下料阀36的开闭实现自动控制；所述的工控中心90通过干熄装置控制器907对熄焦废气风机75和出焦阀门70进行自动控制和熄焦温度表712对熄焦温度进行监测，从而做干熄和出焦进程进行评估；所述的工控中心90通过荒煤气导出冷凝化产装置控制器908对荒煤气冷凝装置的调节轮862控制荒煤气的导出速度和导出压力，通过荒煤气温度表812监测荒煤气集中室81中温度，以便对煤热解进程做出评估和调整。

通过增加以上相对应的控制器，便于优化电气连接线路，便于平常维护和检修。

第七部分：热循环连续自动化煤热解炉

综合上述，通过入炉煤进煤、预热、加煤、冷却、炭化、焦改质、干熄、荒煤气导出等独立工艺串成一套连续自动化程度高的完整炼焦工艺。

Claims (2)

1.一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置，其特征在于：一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置，包括工控中心，所述的工控中心与引风机、入炉煤输送机、斗提机电气连接；所述的工控中心与入炉煤粉输送器和下料控制阀相连接；所述的工控中心与监测预热室温度表和废气室温度表相连用于温度监测；所述的工控中心与煤仓上、下料位计、小煤仓温度表、小煤仓下料阀进行电气连接；所述的工控中心与燃烧室温度表电气连接；所述的工控中心与气体换向装置的旋转换向电机、煤气风机、废气风机电气连接；所述的工控中心与焦改质温度表电气连接；所述的工控中心与熄焦温度表、熄焦废气风机和出焦阀门电气连接；所述的工控中心与荒煤气温度表电气连接；所述的工控中心与调节轮电气连接。 

2.根据权利要求1所述的一种热循环连续煤热解炉的自动控制装置，其特征在于：所述的工控中心通过入炉煤电气控制器与入炉煤脱水装置的引风机、入炉煤输送机和斗提机电气连接；所述的工控中心通过进煤电气控制器与入炉煤粉输送器和下料控制阀电气连接；所述的工控中心通过预热温度监测器监测预热室温度表和废气室温度表电气连接；所述的工控中心通过炉煤调节电气控制器与入炉煤调节仓的煤仓上、下料位计的料位信号、小煤仓温度表电气连接；所述的工控中心通过干熄装置控制器与熄焦废气风机和出焦阀门电气连接；所述的工控中心通过荒煤气导出冷凝化产装置控制器与通过荒煤气导出装置的荒煤气温度表和荒煤气冷凝装置的调节轮电气连接。 

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