CN105938378A - 一种用于煤干馏工艺过程的控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于煤干馏工艺过程的控制装置及其控制方法，用于具有输送煤气、空气以及循环气的管道的煤干馏器中，具有热载体温度控制部分和物料终端温度控制部分。本发明用于煤干馏工艺过程的控制装置，其中的热载体温度控制部分通过配气的方式来实现，即在混合腔室内有两种气体同时进入，一种为煤气和空气经过燃烧后产生的高温烟气，另一种为经过换热后的循环气(干燥段为烟气，干馏段为荒煤气)，混合腔室内设置温度传感器、压力传感器提供反馈信号，温度高则增加循环气量，温度低则减小循环气量，操作方便灵活，能够快速适应温度变化，利于实现自动自控。

Description

一种用于煤干馏工艺过程的控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及煤碳处理设备技术领域，具体涉及一种用于煤干馏工艺过程的控制装置及其控制方法。

背景技术

煤的干馏是将固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程。干馏的结果是生成各种气体、蒸气以及固体残渣。气体与蒸气的混合物经冷却后被分成气体和液体。干馏是人类很早就熟悉和采用的一种生产过程，如干馏木材制木炭，同时得到木精(甲醇)、木醋酸等。在煤的化学加工中，干馏一直是重要的方法。煤经过干馏后，原料的成分和聚集状态都将发生变化，产物中固态、气态和液态物质都有，可得到半焦、煤焦油、粗氨水以及焦炉气。一般来讲，高水分煤是指含水量在15％以上的原煤，低温干馏是指干馏温度控制在约为450-500℃左右的干馏方法。

煤制油有两条工艺路线，即煤直接液化和间接液化。

煤直接液化以蒽油为溶剂，无论是否加氢，其机理都是萃取过程。目前，仅在南非有煤加氢直接液化工业化装置，我国神华有一套小试装置，催化萃取煤制油间歇式小试装置有4套。因为要保证煤液化生成的煤半焦在与生成的油品及蒽油（溶剂）分离后，仍具有一定的流动性，不能把生成的油品完全与生成的煤半焦分离，生成的煤半焦分离仍含有部分油品。

煤直接液化生成的油品的收率很低，煤直接液化生成的煤半焦通常做动力煤。

由于煤直接液化过程中，溶剂循环消耗能量，煤直接液化的生成单位油品能耗非常高，设备效率亦低下。

煤间接液化即所谓的费托合成。中国科学院山西煤化所与中国寰球工程公司辽宁分公司共同完成了伊泰、神华、潞安等项目。费托合成就是将煤造气，再用煤气合成油的过程。所得到的油品质量极高。约 3.5 吨煤合成 1 吨油，其余以二氧化碳形式排入大气。从绿色经济的角度来看，煤间接液化是全部工业中最不绿色的。

煤造气分为固定床和流化床两种形式。

以鲁奇炉为代表的固定床工艺。床层高4000mm，煤粒度 20-40mm。氧气与水蒸气混合从床层底部进入炉内，床层上部发生煤干馏，挥发分要从 20-40mm 粒度的煤中气化、释放，过程耗时较长，导致挥发分受热分解、焦化。煤焦油产量较低、且品质差。燃烧与反应同时进行，导致煤气中残氧、含水量高，煤灰中残碳含量高。

以恩德炉为代表的流化床工艺。炉子内部是一个空腔。煤粉从上部喷下，氧气与水蒸气混合从下部往上喷。燃烧与反应同时进行，导致煤气中残氧、含水量高。少量来不及燃烧的煤粉直接落到炉子底部导致，煤灰中残碳含量高。不产煤焦油。

无论固定床工艺，还是流化床工艺均采用水直冷，产生大量灰水，即污水。

目前常用的上述煤干馏炉均存在的问题是，在热载体温度的控制上目前主要是通过调节煤气和空气比例来实现，这会造成煤气燃烧不充分，产生大量黑烟，污染环境；物料的终温通常靠改变出焦速度来实现，这对于多段炉来说很难保证干燥和干馏段同时满足要求；同时如果推焦过快则可能会导致产品干燥/干馏不充分。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，解决现有的煤干馏炉的热载体温度控制方式不合理、容易因煤气燃烧不充分而污染环境的技术问题，提出一种用于煤干馏工艺过程的控制装置及其控制方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案之一是：

一种用于煤干馏工艺过程的控制装置，所述装置用于具有输送煤气、空气以及循环气的管道的煤干馏设备中，其特征在于，所述装置具有热载体温度控制部分和物料终端温度控制部分和压力控制部分，其中所述热载体温度控制部分包括：

循环气流量控制器，其为设置在循环气的管道中的逻辑比例电磁阀；

混合腔室温度传感器，其设置在所述混合腔室内，与所述循环气流量控制器连锁；

所述物料终端温度控制部分，包括：

煤气、空气流量控制器，其为设置在煤气和空气管道中的逻辑比例电磁阀，可按照相同增减比例控制进行燃烧的煤气和空气流量；

物料终端温度传感器，其设置在物料终端处，与所述煤气空气流量控制装置连锁；

所述压力控制部分包括：设置在循环气的管道中的压力传感器和设置在所述混合腔室内顶部的安全阀。

其中优选的技术方案是，所述逻辑比例电磁阀设置在管道中靠近出气端处。

优选的技术方案还有，所述循环气在对煤块进行干燥处理过程中为烟气，该烟气为所述热载体在对煤块进行干燥处理后产生的天然气。

优选的技术方案还有，所述循环气在对煤块进行干馏处理过程中为荒煤气，该荒煤气为所述热载体在对煤块进行干馏处理后产生的气体产物。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案之二是：

一种采用权利要求1所述的控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、由所述混合腔室温度传感器检测所述混合腔室内的当前温度数值；

b、根据步骤a中检测到的温度数值，所述循环气流量控制器对管道中循环气的流量进行控制：若所述温度数值高于预设值则增大所述循环气的流量；若所述温度数值低于预设值则减小所述循环气的流量。

其中优选的技术方案是，还包括以下步骤：

c、由物料终端温度传感器检测物料终端处的当前温度数值；

d、根据步骤c中检测到的温度数值，煤气、空气流量控制器对管道中煤气和空气的流量按照相同增减比例进行控制：若所述温度数值高于预设值则减小所述煤气和空气的流量；若所述温度数值低于预设值则增大所述煤气和空气的流量。

优选的技术方案还有，还包括以下步骤：

e、由压力传感器检测循环气的管道中的的气压值，若压力值大于设定的阈值，则混合腔室内顶部的安全阀开启，若压力值大于设定的阈值，则混合腔室内顶部的安全阀关闭。

本发明的优点和有益效果在于：本发明所述用于煤干馏工艺过程的控制装置及其控制方法，其中的热载体温度控制部分通过配气的方式来实现，即在混合腔室内有两种气体同时进入，一种为煤气和空气经过燃烧后产生的高温烟气，另一种为经过换热后的循环气(干燥段为烟气，干馏段为荒煤气)，混合腔室内设置温度传感器提供反馈信号，温度高则增加循环气量，温度低则减小循环气量，操作方便灵活，能够快速适应温度变化，利于实现自控。

另外，本发明的煤干馏工艺参数的控制装置，其中的物料终温控制部分和压力控制部分通过同时按比例调节燃烧机入口的煤气量和空气量，在干馏段底部和干燥段底部分别安装温度控制器提供反馈信号，从而能快速实现对物料终温的调节，且调节范围较宽，同时还解决了干馏和干燥互相影响的问题，通过压力传感器和安全阀的设置有效的解决了生产过程中的安全隐患，使产品质量大大提高。

附图说明

图1是本发明用于煤干馏工艺过程的控制装置一具体实施方式的结构示意图。

图中：1、煤气管道；2、空气管道；3、循环气管道；4、逻辑比例电磁阀、5、混合腔室温度传感器；6、物料终端温度传感器；7、压力传感器；8、安全阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如附图1所示：本发明是一种用于煤干馏工艺过程的控制装置的一种具体实施方式。在干馏炉的混合腔室内设有混合腔室温度传感器5，其与设置在循环气管道3靠近出气口处的逻辑比例电磁阀4控制相连；在干馏炉的的物料终端处设有物料终端温度传感器6，其分别与设置在煤气管道1和空气管道2靠近出气口处的逻辑比例电磁阀4控制相连，在循环气的管道3中的压力传感器7和设置在所述混合腔室内顶部的安全阀8。

应用了本实施方式用于煤干馏工艺的控制装置的外燃内热式煤干馏炉，其从上至下依次为：预热段、干燥段、干馏段以及冷却段。所述预热段设置在所述干燥段上方、与所述干燥段连通、用来对原料煤进行预热处理；所述干燥段用来对原料煤进行干燥处理，并同时得到冷烟气；所述干馏段用来对经过干燥处理的原料煤进行干馏处理，原料煤经过干馏处理后形成半焦；所述冷却段是通过通入所述冷烟气来对其中产出的半焦进行冷却处理，并同时得到热烟气。所述煤干馏炉还设有将所述干燥段产生的所述冷烟气导通至所述冷却段的冷烟气管道，以及将所述冷却段产生的所述热烟气导通至所述预热段的尾气管道。所述冷烟气管道上连接有的循环风机，其可以使所述干燥段中的产生的所述冷烟气经由所述冷烟气管道导通至所述冷却段，之后再经由所述尾气管道导通至所述预热段。所述冷烟气管道连接有将所述冷却段不需要的多余的所述冷烟气排空的排空通道。在所述干馏段的荒煤气出口处还连接有对所述干馏段中对原料煤进行干馏处理时产生荒煤气进行除煤焦油的后处理装置。在所述后处理装置的烟气出口与所述干燥段之间还连接有干燥燃烧器，在所述冷烟气管道与所述干燥燃烧器的烟气出口之间还连接干燥管道。所述干燥燃烧器将所述后处理系统中产生的部分煤气进行燃烧、以产生用于所述干燥段中的干燥处理的干燥烟气，所述干燥管道可将所述干燥段中产生的部分冷烟气与所述干燥烟气混合以调节所述干燥段中干燥处理的温度。此外，在所述后处理装置的烟气出口与所述干馏段之间还连接有干馏燃烧器，在所述后处理系统的烟气出口与所述干馏燃烧器的烟气出口之间还连接有干馏管道。所述干馏燃烧器可将所述后处理系统中产生的部分煤气进行燃烧、以产生用于所述干馏段中的干馏处理的干馏烟气，所述干馏管道可将所述后处理系统中产生的部分煤气与所述干馏烟气相混合以调节所述干馏段中的干馏处理的温度。所述干燥燃烧器和所述干馏燃烧器的烟气入口处还连接有分别向所述干燥燃烧器和所述干馏燃烧器中提供助燃空气的助燃空气风机。

本发明的用于煤干馏工艺的控制装置，其设置在煤干馏炉中对煤层进行干馏处理的干馏段部分，其具体包括一个热载体温度控制部分，其包括：循环气流量控制器，其为设置在循环气的管道中的逻辑比例电磁阀；混合腔室温度传感器，其设置在混合腔室内，与所述流量控制装置连锁。本发明的控制装置还包括一个物料终端温度控制部分，其包括：煤气空气流量控制器，其为设置在煤气和空气管道中的逻辑比例电磁阀，可按照相同增减比例控制进行燃烧的煤气和空气流量；物料终端温度感应装置，其设置在物料终端处，与所述煤气空气流量控制器连锁。其中，所述逻辑比例电磁阀设置在管道中靠近出气端处。所述热载体为煤气和空气经过燃烧后产生的高温烟气与循环气在混合室内混合形成的产物。

本发明的用于煤干馏工艺的控制装置中，所述热载体温度控制部分中所述流量控制装置设置在输送所述高温烟气与所述循环气的管道的出气口处。所述物料终端温度控制部分中，煤气空气流量控制装置设置在运送煤气和空气的管道的出口处。所述循环气在对煤块进行干燥处理过程中为烟气，该烟气为所述热载体在对煤块进行干燥处理后产生的气体产物。所述循环气在对煤块进行干馏处理过程中为荒煤气，该荒煤气为所述热载体在对煤块进行干馏处理后产生的气体产物。

本发明的用于煤干馏工艺的控制装置中，所述热载体温度控制部分可以控制循环气的流量；而所述物料终端温度控制部分可以通过控制高温烟气的产量，进而控制其流量。

本发明的控制装置在工作过程中的控制方法包括以下步骤(其中，循环气为荒煤气)：

a、由所述混合腔室温度感应装置检测所述混合腔室内的当前温度数值；

b、根据步骤a中检测到的温度数值，所述循环气流量控制装置对管道中循环气的流量进行控制：若所述温度数值高于预设值则增大所述循环气的流量；若所述温度数值低于预设值则减小所述循环气的流量。

c、由物料终端温度感应装置检测物料终端处的当前温度数值；

d、根据步骤c中检测到的温度数值，煤气空气流量控制装置对管道中煤气和空气的流量按照相同增减比例进行控制：若所述温度数值高于预设值则减小所述煤气和空气的流量；若所述温度数值低于预设值则增大所述煤气和空气的流量。

e、由压力传感器检测循环气的管道中的的气压值，若压力值大于设定的阈值，则混合腔室内顶部的安全阀开启，若压力值大于设定的阈值，则混合腔室内顶部的安全阀关闭。

本发明用于煤干馏工艺的控制装置，其中的热载体温度控制部分通过配气的方式来实现，即在混合腔室内有两种气体同时进入，一种为煤气和空气经过燃烧后产生的高温烟气，另一种为经过换热后的循环气，混合腔室内设置温度传感器提供反馈信号，温度高则增加循环气量，温度低则减小循环气量，操作方便灵活，能够快速适应温度变化，利于实现自控；另外，其中的物料终温控制部分通过同时按比例调节燃烧机入口的煤气量和空气量，在干馏段底部和干燥段底部分别安装温度控制器提供反馈信号，从而能快速实现对物料终温的调节，且调节范围较宽，同时还解决了干馏和干燥互相影响的问题，使产品质量大大提高。

在其他的具体实施方式中，本发明的控制系统还可以应用在对煤层进行干燥处理的干燥段煤干馏炉中，此时的循环气为烟气。同样，可以利用本前面所述的具体实施方式中的控制系统以及其控制方法对煤层进行干燥处理，干燥处理过程中可以快速适应温度变化，实现灵活控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于煤干馏工艺过程的控制装置，所述装置用于具有输送煤气、空气以及循环气的管道的煤干馏设备中，其特征在于，所述装置具有热载体温度控制部分和物料终端温度控制部分和压力控制部分，其中所述热载体温度控制部分包括：

循环气流量控制器，其为设置在循环气的管道中的逻辑比例电磁阀；

混合腔室温度传感器，其设置在所述混合腔室内，与所述循环气流量控制器连锁；

所述物料终端温度控制部分，包括：

煤气、空气流量控制器，其为设置在煤气和空气管道中的逻辑比例电磁阀，可按照相同增减比例控制进行燃烧的煤气和空气流量；

物料终端温度传感器，其设置在物料终端处，与所述煤气空气流量控制装置连锁；

所述压力控制部分包括：设置在循环气的管道中的压力传感器和设置在所述混合腔室内顶部的安全阀。

2.如权利要求1所述的用于煤干馏工艺过程的控制装置，其特征在于，所述逻辑比例电磁阀设置在管道中靠近出气端处。

3.如权利要求1或2所述的用于煤干馏工艺过程的控制装置，其特征在于，所述循环气在对煤块进行干燥处理过程中为烟气，该烟气为所述热载体在对煤块进行干燥处理后产生的天然气。

4.如权利要求1或2所述的用于煤干馏工艺过程的控制装置，其特征在于，所述循环气在对煤块进行干馏处理过程中为荒煤气，该荒煤气为所述热载体在对煤块进行干馏处理后产生的气体产物。

5.一种采用权利要求1所述的控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、由所述混合腔室温度传感器检测所述混合腔室内的当前温度数值；

b、根据步骤a中检测到的温度数值，所述循环气流量控制器对管道中循环气的流量进行控制：若所述温度数值高于预设值则增大所述循环气的流量；若所述温度数值低于预设值则减小所述循环气的流量。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

c、由物料终端温度传感器检测物料终端处的当前温度数值；

d、根据步骤c中检测到的温度数值，煤气、空气流量控制器对管道中煤气和空气的流量按照相同增减比例进行控制：若所述温度数值高于预设值则减小所述煤气和空气的流量；若所述温度数值低于预设值则增大所述煤气和空气的流量。

7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

e、由压力传感器检测循环气的管道中的的气压值，若压力值大于设定的阈值，则混合腔室内顶部的安全阀开启，若压力值大于设定的阈值，则混合腔室内顶部的安全阀关闭。