CN104357065B - 一种焦炉温度调节控制方法 - Google Patents

一种焦炉温度调节控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种焦炉温度调节控制方法，其特征在于，包括如下步骤：采集预设时间内的实测焦饼数据，根据所采集的相关数据，制定出不同的焦饼中心温度控制值；根据步骤(1)制定出的不同焦饼中心温度控制值，结合预设的生产数据确定相对应的燃烧室立火道标准温度；测量并计算出同一个炭化室的焦饼中心温度和焦饼表面温度及两项温度的差值，用焦饼表面温度代替焦饼中心温度；根据步骤(1)、(2)、(3)确定的各数据之间的对应关系，制定出不同干熄率下的焦饼表面温度所对应的燃烧室立火道标准温度；根据步骤(4)确定的燃烧室标准温度制定焦炉加热制度参数；测焦饼表面温度；判断红焦成熟度。可以降低焦炉炼焦耗热量，确保焦炉低成本经济运行，减少焦炉废气中NOX、CO2和SO2等有害气体的排放，减轻焦炉废气对大气的污染。

Description

一种焦炉温度调节控制方法
技术领域
本发明涉及焦炉温度调节控制方法，具体涉及一种与干熄焦生产工艺相配套的焦炉成焦温度的调节控制方法。
背景技术
焦饼中心温度(即成焦温度)是指结焦末期焦炉炭化室中心断面处焦炭的平均温度，它是焦炉加热调节中判断全炭化室焦炭是否成熟的一个指标，是规定燃烧室标准温度的依据，《焦炉技术管理规程》规定焦饼中心温度达到1000±50℃作为其成熟的标志。这项指标制定时，考虑到当时红焦冷却采用的是湿法熄焦工艺，为了确保焦炭质量，焦化行业一般将焦饼中心温度控制在1030～1050℃的上限范围，有的焦化厂甚至控制在1050±50℃。
在采用干法熄焦工艺对红焦进行冷却时，红焦从装入干熄炉到排出的整个过程需要2个小时左右，红焦在干熄过程中被循环气体缓慢冷却，所以又起到了一个对红焦的延时焖炉作用。
焦炉本身就是一个高能耗的工业炉窑，在红焦采用干熄的情况下，若仍将焦饼中心温度控制在上限，不仅会提高焦炭在干熄炉内的烧损率，而且会造成焦炉炼焦耗热量过高以及燃烧产生的废气排放量过大，提高了炼焦生产成本，加剧了对大气的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与干熄焦生产工艺相配套的焦炉成焦温度的调节控制方法，在保证焦炭质量的前提下，将焦炉成焦温度的调控与干熄炉焖炉作用有效结合起来，通过降低焦炉的成焦温度来实现焦炉最大限度的节能减排。
具体技术方案如下：
一种焦炉温度调节控制方法，进一步地，包括如下步骤：
(1)采集预设时间内的实测焦饼数据，根据所采集的相关数据，制定出不同的焦饼中心温度控制值；
(2)根据步骤(1)制定出的不同焦饼中心温度控制值，结合预设的生产数据确定相对应的燃烧室立火道标准温度；
(3)测量并计算出同一个炭化室的焦饼中心温度和焦饼表面温度及两项温度的差值，用焦饼表面温度代替焦饼中心温度；
(4)根据步骤(1)、(2)、(3)确定的各数据之间的对应关系，制定出不同干熄率下的焦饼表面温度所对应的燃烧室立火道标准温度；
(5)根据步骤(4)确定的燃烧室标准温度制定焦炉加热制度参数；
(6)测焦饼表面温度；
(7)判断红焦成熟度。
进一步地，步骤(1)中，所述实测焦饼数据包括中心温度值、实际干熄率和焦炭质量指；和/或，对应干熄率的高低制定出不同的焦饼中心温度控制值，对焦饼中心温度进行分段调控。
进一步地，步骤(2)中，预设的生产数据包括结焦时间。
进一步地，步骤(3)中，采用如下步骤进行测算：
(3-1)测量焦饼中心温度：
备两根无缝钢管；
选择温度正常的炭化室，在装平煤结束后换上装煤孔盖；
在机、焦两侧的装煤孔分别垂直插入一根钢管，使钢管处于炭化室中心线上；
推焦前，分别穿入一块不锈钢片，分别悬于机焦侧管中移动位置于三个测温点；
计算出焦饼中心温度，计算公式如下：
t中心＝(PS上+CS上+PS中+CS中+PS下+CS下)÷6；
其中，PS上、PS中、PS下分别是机侧上、中、下三点焦饼中心温度，
CS上、CS中、CS下分别是焦侧上、中、下三点焦饼中心温度；
(3-2)测量焦饼表面温度：
推焦过程中，对红焦进行测量；
计算出焦饼表面温度，计算公式如下：
t表面＝(t1+t2+t3+……+t15)÷15；
其中，t1～t15是所测得的焦饼表面温度的15个温度数据；
(3-3)计算出焦饼表面温度与焦饼中心温度的差值，计算公式如下：
t差＝t表面－t中心。
进一步地，步骤(3-1)中，
无缝钢管φ38mm，长度根据炭化室具体高度而定：从炉顶面至距炭化室底610mm处；钢管的一端缩口焊成尖端，管端开口处设有防尘小盖；
和/或
在测量焦饼中心温度时，需同时测量该炭化室两侧的横墙温度；
和/或
推焦前15分钟，用两根铁丝分别穿入一块φ35mm不锈钢片，分别悬于机焦侧管中移动位置于三个测温点：从炉顶面至距炭化室底600mm处、从炉顶面至距煤线下800mm处以及这两点的中间位置，不锈钢片在每个测温点停留5分钟后，机焦侧同时用红外测温仪测量该钢片的温度即可，测温顺序为上点、中点、下点。
进一步地，步骤(3-2)中，推焦过程中，测温人员用红外测温仪对准距导焦栅出口100mm处的红焦进行测量，测点高度与焦饼中心温度的中部测点相同。
进一步地，步骤(6)中，根据所测得的焦饼表面温度平均值来验证焦炉加热制度中的各项参数制定的合理性并进行相应调整或修正：焦炉三班作业区每一个班次测量3炉焦饼表面温度，当实际结焦时间、装炉煤水分、装煤量、煤气热值以及大气温度等炼焦条件发生变化而使焦饼表面温度偏离出目标值时，应及时调整加热参数进行修正。
进一步地，步骤(7)中，通过干熄焦系统在线检测出的循环气体中氢含量的实时变化情况，对红焦成熟度进行辅助判断，及时验证焦饼表面温度替代焦饼中心温度的准确性和可靠性：
当焦饼表面温度的目标值在控制范围内，但干熄焦系统循环气体中氢含量却偏高异常时，通过重新测量焦饼中心温度对焦饼表面温度进行校对；
当循环气体中氢含量连续超高异常时，采取临时干预措施提高燃烧室立火道温度，使炭化室内焦饼成熟度提高，及时对焦饼中心温度进行修正。
进一步地，还包括步骤(8)：循环步骤(1)-(7)，达到对焦炉成焦温度及时修正、精确控制的目的。
进一步地，与干熄焦生产工艺相配套。
与目前现有技术相比，本发明降低焦炉炼焦耗热量，确保焦炉低成本经济运行。减少焦炉废气中NOX、CO2和SO2等有害气体的排放，减轻焦炉废气对大气的污染。
本焦炉温度调控方法充分利用了干熄炉对红焦的延时焖炉作用，根据干熄焦系统的实际干熄率的高低，将焦饼中心温度进行分段控制，使焦炉温度调控与干熄焦生产工艺有效结合起来，在保证焦炭质量的前提下，最大限度地降低焦炉成焦温度，达到节能减排目的。
本焦炉温度调控方法首次引入了干熄炉循环气体中的氢含量参与焦炉温度的调控，能在第一时间对焦饼成熟度进行判断和调整，大大提前了对焦炉成焦温度的调整时间，提高了对焦炭质量的掌控度。
焦炭中的氢含量随炼焦温度的变化比挥发分随炼焦温度的变化明显，因此用焦炭的氢含量可以更可靠地判断焦炭的成熟程度。当装入干熄炉的红焦成熟度欠佳时，能及时通过在线的气体成分分析仪检测出循环气体中的氢含量异常。
本焦炉温度调控方法分别采用“不锈钢片测量法”和“一点测量法”测量焦饼中心温度和焦饼表面温度，简化了这两种温度的测温方法，降低了调火工的劳动强度，为能及时验证焦饼表面温度的代表性和可靠性提供了便捷；为在炉温日常管理中，以焦饼表面温度为最终调控目标，对不同干熄率下的焦炉成焦温度进行精确控制的实现提供了可靠保证。
本焦炉温度调控方法是一个PDCA循环调节法，它能直接对因实际结焦时间、装炉煤水分、装煤量、煤气热值以及大气温度等炼焦条件发生变化而偏离的成焦温度进行及时的修正，解决了以往因焦饼中心温度测量难度大而不能及时验证焦炉加热制度是否合理以及调节滞后的问题。
具体实施方式
下面对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
在一个优选实施例中，包括如下步骤：
⑴采集一段时间内的实测焦饼中心温度值、实际干熄率和焦炭质量指标等数据，根据所采集的相关数据，在保证焦炭质量的前提下，对应干熄率的高低制定出不同的焦饼中心温度控制值，对焦饼中心温度进行分段调控。
⑵根据步骤⑴制定出的不同焦饼中心温度控制值，结合规定的结焦时间等有关生产数据确定相对应的燃烧室立火道标准温度。
⑶测量并计算出同一个炭化室的焦饼中心温度和焦饼表面温度及两项温度的差值，用焦饼表面温度代替焦饼中心温度。
因焦饼中心温度测量的难度和劳动强度大，测量次数受到限制，不能及时掌握成焦温度的变化情况，故用测量简便的焦饼表面温度来替代。具体测法和计算公式如下：
①采用“不锈钢片测量法”测量焦饼中心温度。
准备好两根φ38mm的无缝钢管，长度根据炭化室具体高度而定：从炉顶面至距炭化室底610mm处。所用钢管要直，钢管的一端缩口焊成尖端，不能漏气，管内保持清洁。
选择温度正常的炭化室，在装平煤结束后换上特制的装煤孔盖。
在机、焦两侧的装煤孔分别垂直插入一根钢管，使钢管处于炭化室中心线上，管端开口处设有防尘小盖。
推焦前15分钟，用两根铁丝分别穿入一块φ35mm不锈钢片，分别悬于机焦侧管中移动位置于三个测温点：从炉顶面至距炭化室底600mm处、从炉顶面至距煤线下800mm处以及这两点的中间位置，不锈钢片在每个测温点停留5分钟后，机焦侧同时用红外测温仪测量该钢片的温度即可，测温顺序为上点、中点、下点。
在测量焦饼中心温度时，需同时测量该炭化室两侧的横墙温度。
计算出焦饼中心温度，计算公式如下：
t中心＝(PS上+CS上+PS中+CS中+PS下+CS下)÷6，公式⑴；
其中，PS上、PS中、PS下分别是机侧上、中、下三点焦饼中心温度，
CS上、CS中、CS下分别是焦侧上、中、下三点焦饼中心温度。
②采用“一点测量法”测量焦饼表面温度。
推焦过程中，测温人员用红外测温仪对准距导焦栅出口100mm处的红焦进行测量，测点高度与焦饼中心温度的中部测点相同。
计算出焦饼表面温度，计算公式如下：
t表面＝(t1+t2+t3+……+t15)÷15，公式⑵；
其中，公式⑵中t1～t15是所测得的焦饼表面温度的15个温度数据；
③计算出焦饼表面温度与焦饼中心温度的差值，计算公式如下：
t差＝t表面－t中心，公式⑶。
⑷根据步骤⑴、⑵、⑶确定的各数据之间的对应关系，制定出不同干熄率下的焦饼表面温度所要对应的燃烧室立火道标准温度。
⑸根据步骤⑷确定的燃烧室标准温度制定焦炉加热制度的各项参数。
⑹焦炉三班作业区每一个班次测量3炉焦饼表面温度，根据所测得的焦饼表面温度平均值来验证焦炉加热制度中的各项参数制定的合理性。当实际结焦时间、装炉煤水分、装煤量、煤气热值以及大气温度等炼焦条件发生变化而使焦饼表面温度偏离出目标值时，应及时调整加热参数进行修正。
⑺通过干熄焦系统在线检测出的循环气体中氢含量的实时变化情况，对红焦成熟度进行辅助判断，及时验证焦饼表面温度替代焦饼中心温度的准确性和可靠性。
当焦饼表面温度的目标值在控制范围内，但干熄焦系统循环气体中氢含量却偏高异常时，就需要通过重新测量焦饼中心温度对焦饼表面温度进行校对。
当循环气体中氢含量连续超高异常时，要采取临时干预措施提高燃烧室立火道温度，使炭化室内焦饼成熟度提高，及时对焦饼中心温度进行修正。炉温调节幅度根据具体氢含量指标确定，见下表：
(8)以上步骤(1)～(7)是一个PDCA循环，通过计划、执行、检查、纠正四个过程的不断循环，运用PDCA循环理论，达到对焦炉成焦温度及时修正、精确控制的目的。
下面结合在马钢1#、2#焦炉实施的成功案例对具体实施方式进行详细描述。
1#、2#焦炉在实施前，配套的1#干熄焦的实际干熄率为94.8％，规定结焦时间为18.5h，燃烧室标准温度为机1245/焦1295℃。
本项发明按以下步骤进行实施：
(1)根据在1#、2#焦炉采集的六个月的实测焦饼中心温度值、实际干熄率和焦炭质量指标等数据，在不降低焦炭质量的前提下，对应干熄率的高低制定出不同的焦饼中心温度控制值，对焦饼中心温度进行分五段调控。如下表：
序号 干熄率(％) 焦饼中心温度(℃)
1 70～80 1030～1050
2 81～90 1010～1030
3 91～95 990～1010
4 96～98 970～990
5 98～100 950～970
(2)根据步骤(1)制定出的不同焦饼中心温度控制值，结合规定的结焦时间等有关生产数据确定相对应的燃烧室立火道标准温度。如下表：
序号 焦饼中心温度(℃) 燃烧室标准温度(℃)
1 1030～1050 机1240/焦1290
2 1010～1030 机1235/焦1285
3 990～1010 机1230/焦1280
4 970～990 机1225/焦1275
5 950～970 机1220/焦1270
(3)测量并计算出1#、2#焦炉同一个炭化室的焦饼中心温度和焦饼表面温度及两项温度的差值，用焦饼表面温度代替焦饼中心温度。
①用上述测温法测出焦饼中心温度各点数值，并根据公式(1)计算出：
t中心＝1009℃；
②用上述测温法测出焦饼表面温度各点数值，并根据公式(2)计算出：
t表面＝1029℃；
③根据公式(3)计算出焦饼表面温度与焦饼中心温度的差值：
t差＝20℃。
④根据计算出的两项温度的差值，将焦饼中心温度换算成焦饼表面温度。如下表：
序号 焦饼中心温度(℃) 焦饼表面温度(℃)
1 1030～1050 1050～1070
2 1010～1030 1030～1050
3 990～1010 1010～1030
4 970～990 990～1010
5 950～970 970～990
(4)根据步骤(1)、(2)、(3)确定的各数据之间的对应关系，制定出不同干熄率下的焦饼表面温度所要对应的燃烧室立火道标准温度。如下表：
因1#、2#焦炉配套的1#干熄焦的实际干熄率为94.8％，对应的焦饼表面温度可控制在1010～1030℃，故在相同结焦时间下的燃烧室标准温度可改成机1230/焦1280℃，较实施前的机1245/焦1295标准温度降低了15℃。
⑸根据步骤⑷确定的燃烧室标准温度制定焦炉加热的各项参数。
根据确定的1#、2#焦炉的燃烧室标准温度制定出进风门开度、煤气主管压力、煤气流量、烟道吸力等各项加热参数。
⑹焦炉三班作业区每一个班次测量3炉焦饼表面温度，根据所测得的焦饼表面温度平均值来验证焦炉加热制度中的各项参数制定的合理性。当实际结焦时间、装炉煤水分、装煤量、煤气热值以及大气温度等炼焦条件发生变化而使焦饼表面温度偏离出目标值时，应及时调整加热参数进行修正。
⑺通过干熄焦系统在线检测出的循环气体中氢含量的实时变化情况，对红焦成熟度进行辅助判断，及时验证焦饼表面温度替代焦饼中心温度的准确性和可靠性。
当焦饼表面温度的目标值在控制范围内，但干熄焦系统循环气体中氢含量却偏高异常时，就需要通过重新测量焦饼中心温度对焦饼表面温度进行校对。
当循环气体中氢含量连续超高异常时，要采取临时干预措施提高燃烧室立火道温度，使炭化室内焦饼成熟度提高，及时对焦饼中心温度进行修正。炉温调节幅度根据具体氢含量指标确定，见下表：
⑻以上步骤⑴～⑺是一个PDCA循环，通过计划、执行、检查、纠正四个过程周而复始的不断循环，运用PDCA循环理论，达到对焦炉成焦温度及时修正、精确控制的目的。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焦炉温度调节控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集预设时间内的实测焦饼数据，根据所采集的相关数据，对应干熄率的高低制定出不同的焦饼中心温度控制值，用于对焦饼中心温度进行分段调控，其中，所述实测焦饼数据包括中心温度值、实际干熄率和焦炭质量指标；
(2)根据步骤(1)制定出的不同焦饼中心温度控制值，结合预设的生产数据确定相对应的燃烧室立火道标准温度，其中，预设的生产数据包括结焦时间；
(3)测量并计算出同一个炭化室的焦饼中心温度和焦饼表面温度及两项温度的差值，用焦饼表面温度代替焦饼中心温度；
(4)根据步骤(1)、(2)、(3)确定的各数据之间的对应关系，制定出不同干熄率下的焦饼表面温度所对应的燃烧室立火道标准温度；
(5)根据步骤(4)确定的燃烧室标准温度制定焦炉加热制度参数；
(6)测焦饼表面温度；
(7)判断红焦成熟度。
2.如权利要求1所述的焦炉温度调节控制方法，其特征在于，步骤(3)中，采用如下步骤进行测算：
(3-1)测量焦饼中心温度：
备两根无缝钢管；
选择温度正常的炭化室，在装平煤结束后换上装煤孔盖；
在机、焦两侧的装煤孔分别垂直插入一根钢管，使钢管处于炭化室中心线上；
推焦前，分别穿入一块不锈钢片，分别悬于机焦侧管中移动位置于三个测温点；
计算出焦饼中心温度，计算公式如下：
t中心＝(PS上+CS上+PS中+CS中+PS下+CS下)÷6；
其中，PS上、PS中、PS下分别是机侧上、中、下三点焦饼中心温度，
CS上、CS中、CS下分别是焦侧上、中、下三点焦饼中心温度；
(3-2)测量焦饼表面温度：
推焦过程中，对红焦进行测量；
计算出焦饼表面温度，计算公式如下：
t表面＝(t1+t2+t3+……+t15)÷15；
其中，t1～t15是所测得的焦饼表面温度的15个温度数据；
(3-3)计算出焦饼表面温度与焦饼中心温度的差值，计算公式如下：
t差＝t表面－t中心。
3.如权利要求2所述的焦炉温度调节控制方法，其特征在于，步骤(3-1)中，
无缝钢管φ38mm，长度根据炭化室具体高度而定：从炉顶面至距炭化室底610mm处；钢管的一端缩口焊成尖端，管端开口处设有防尘小盖；
和/或
在测量焦饼中心温度时，需同时测量该炭化室两侧的横墙温度；
和/或
推焦前15分钟，用两根铁丝分别穿入一块φ35mm不锈钢片，分别悬于机焦侧管中移动位置于三个测温点：从炉顶面至距炭化室底600mm处、从炉顶面至距煤线下800mm处以及这两点的中间位置，不锈钢片在每个测温点停留5分钟后，机焦侧同时用红外测温仪测量该钢片的温度即可，测温顺序为上点、中点、下点。
4.如权利要求2或3所述的焦炉温度调节控制方法，其特征在于，步骤(3-2)中，推焦过程中，测温人员用红外测温仪对准距导焦栅出口100mm处的红焦进行测量，测点高度与焦饼中心温度的中部测点相同。
5.如权利要求1-3中任一项所述的焦炉温度调节控制方法，其特征在于，步骤(6)中，根据所测得的焦饼表面温度平均值来验证焦炉加热制度中的各项参数制定的合理性并进行相应调整或修正：焦炉三班作业区每一个班次测量3炉焦饼表面温度，当实际结焦时间、装炉煤水分、装煤量、煤气热值以及大气温度这些炼焦条件发生变化而使焦饼表面温度偏离出目标值时，应及时调整加热参数进行修正。
6.如权利要求1-3中任一项所述的焦炉温度调节控制方法，其特征在于，步骤(7)中，通过干熄焦系统在线检测出的循环气体中氢含量的实时变化情况，对红焦成熟度进行辅助判断，及时验证焦饼表面温度替代焦饼中心温度的准确性和可靠性：
当焦饼表面温度的目标值在控制范围内，但干熄焦系统循环气体中氢含量却偏高异常时，通过重新测量焦饼中心温度对焦饼表面温度进行校对；
当循环气体中氢含量连续超高异常时，采取临时干预措施提高燃烧室立火道温度，使炭化室内焦饼成熟度提高，及时对焦饼中心温度进行修正。
7.如权利要求1-3中任一项所述的焦炉温度调节控制方法，其特征在于，还包括步骤(8)：循环步骤(1)-(7)，达到对焦炉成焦温度及时修正、精确控制的目的。
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