CN106753444A - 一种焦炉上升管的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一个焦炉上升管的控制方法及系统，包括，上升管，其上设可开闭管盖及管盖驱动气缸；桥管，连接于上升管一侧端口；桥管下端设水封阀及水封阀驱动气缸；低、高压氨水喷嘴及相应的低、高压氨水管道；低压氨水喷嘴，设于桥管内近与上升管连接处；高压氨水喷嘴，设于桥管内低压氨水喷嘴下方；低、高压氨水管道分别连接至三通球阀的两个端口；三通球阀连接三通球阀驱动气缸或电磁驱动阀；可编程序控制器，所述电磁切换阀或/和电磁驱动阀电性连接控制器，并电性连接焦炉控制系统。本发明实现上升管各装置与焦炉装煤车、推焦车作业的安全联锁，自动控制，无人化作业，替代人工作业，消除人工作业配合次序及时间偏差，减少焦炉上升管作业安全、环保风险。

Description

一种焦炉上升管的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及焦炉技术，特别涉及一种焦炉上升管的控制方法及系统。

背景技术

焦炉是在隔绝空气的条件下对炼焦煤加热干馏的工业窑炉。炼焦煤在炭化室内加热干馏过程中，不断析出荒煤气，经上升管系统进入下工序精制处理，上升管系统为荒煤气导出通道，其动作单元包括上升管盖开闭、高低压氨水切换、桥管水封阀开闭。

现焦炉上升管盖开闭、高低压氨水切换、桥管水封阀开闭基本上采用杠杆原理，配合推焦车、装煤车作业顺序，人工现场操作。

当进行装煤作业前，切换三通球阀，使得高压氨水进入高压氨水喷嘴，产生吸力，满足装煤作业条件，当装煤结束后，将三通球阀切换回来，使得低压氨水进入喷嘴常喷洒。

低压氨水的作用是冷却炭化室内产生的荒煤气，高压氨水的作用是通过大流量的高压氨水产生吸力和负压，从而将炭化室内产生的荒煤气大量吸入集气管，从而确保装煤车装煤作业的安全。

焦炉出炉作业前40分钟左右，人工关闭桥管水封阀，打开上升管管盖，并撬开对应炭化室的加煤口盖，空炉烧石墨，通常一座焦炉同时打开的上升管数量为4～7个。加煤前，人工关闭上升管管盖，打开桥管水封阀，并将氨水切换至高压；加煤后，人工将氨水切换至低压。焦炉装煤、推焦作业依据出炉计划周而复始，按炭化室号顺序执行，人工操作环境差，劳动强度大。

发明内容

本发明的目的提供一个焦炉上升管的控制方法及系统，实现上升管各装置与焦炉装煤车、推焦车作业的安全联锁，自动控制，无人化作业，替代人工作业，消除人工作业配合次序及时间偏差，减少焦炉上升管作业安全、环保风险。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一个焦炉上升管的控制系统，其包括，上升管，为一个三通管，其上端口设可开闭管盖及管盖驱动气缸；桥管，通过法兰连接于所述上升管一侧端口；桥管为一向下弯的弯管，桥管下端设水封阀及水封阀驱动气缸；低压氨水喷嘴、高压氨水喷嘴及相应的低压氨水管道及低压氨水阀门、高压氨水管道；低压氨水喷嘴，设置于所述桥管内近与上升管连接处；高压氨水喷嘴，设置于所述桥管内低压氨水喷嘴下方；低压氨水管道、高压氨水管道分别连接至一高、低压氨水切换三通球阀的两个端口，该三通球阀另一端口连接氨水管道；高、低压氨水切换三通球阀连接三通球阀驱动气缸或电磁驱动阀；所述低压氨水管道、高压氨水管道中分别设置一截止阀；所述管盖驱动气缸、水封阀驱动气缸及三通球阀驱动气缸通过气体管路连接至一电磁切换阀；可编程序控制器，所述电磁切换阀或/和电磁驱动阀电性连接所述控制器，并电性连接焦炉控制系统。

本发明焦炉上升管的控制系统的控制方法，其包括两种作业模式，正常生产模式及保养模式；其中，所述正常生产模式为：干馏过程，高温荒煤气经上升管立管上升，经过桥管时被喷洒的低压氨水冷却，由500℃以上降至85℃，进入集气管系统送化工精制；推焦作业前，根据炭化室装入煤干馏进程，得出焦炭成熟信息，通过PLC编制成出炉计划，由计算机发送至焦炉控制系统和装煤车；焦炉控制系统根据得到的计划发出指令，通过可编程序控制器控制电磁切换阀动作，实现相应气缸的动作来关闭桥管上的水封阀，打开上升管管盖，烧除残留在炉顶空间及上升管内壁的游离碳，并实施桥管的清扫作业；然后推焦车、导焦车、电车根据PLC指令进行推焦作业；推焦完毕后，推焦车将机侧炉门关闭信号发送至焦炉控制系统，导焦车将焦侧炉门关闭信号发送至控制系统，控制系统将上述信号发送至装煤车，装煤车得到上述信号后，自动走行至待装煤炉号炭化室上方并实现精确定位置，并将定位置信号发送至焦炉控制系统；焦炉控制系统得到上述信号，对上升管操作系统发出信号，并通过可编程序控制器控制电磁切换阀动作，驱动相应气缸关闭上升管管盖，打开桥管水封阀；高、低压氨水喷洒系统切换至高压氨水喷洒，在上升管内形成较大负压，实现无烟装煤；装煤完毕，装煤车将装煤完毕信号发送至焦炉控制系统，焦炉控制系统指令高、低压氨水喷洒系统再切换至低压氨水喷洒，进入下一轮的干馏进程；所述保养模式为：系统预先设定炭化室保养计划，逐一关闭炭化室的桥管水封阀，打开上升管管盖，指令装煤车打开炭化室预先设定的加煤口盖进行保养作业。

上述所有信号均通过焦炉用PLC与装煤车的通讯内容，在装煤车上操作屏CRT上可以显示上升管的状态信息。

本发明的有益效果：

本发明将焦炉上升管盖开闭、高低压氨水切换、桥管水封阀开闭与焦炉推焦、装煤作业协调运作，相互联锁保护。

本发明上升管各装置配置气动执行机构，由上升管控制系统收发各装置动作信号，建立上升管控制系统与装煤车、推焦车通信，实现上升管各装置依据装煤车、推焦车的指令执行开闭动作，实现上升管系统与焦炉机车的安全联锁，完全替代原上升管系统人工确认及操作功能，极大的提升了系统的作业精度，减少了作业配合次序及时间偏差造成的安全、环保隐患。与其它技术相比，具有精度高、安全、环保等特点。

通过本发明，不仅可以实现焦炉上升管系统的远程控制，无人化作业，满足焦炉正常生产及炭化室炉内保养两种作业需求，也有助于实现焦炉清洁生产，减少荒煤气烧损，提高炼焦经济效益。本发明兼顾正常生产及保养两种作业模式，基本满足焦炉上升管系统自动化需求

本发明可以大大实现焦炉上升管系统各装置动作与装煤车、推焦车的安全联锁，替代原人工判断及操作，控制精度高，减少了安全、环保风险。另外，应用本发明，可以减少焦炉上升管打开的数量、时间，增加荒煤气的回收量，减少放散燃烧造成的能源损失及环境污染。

附图说明

图1为本发明焦炉上升管系统的结构示意图。

图2为本发明实施例控制系统的示意图。

图3为本发明实施例的控制流程图(正常生产模式)。

图4为本发明实施例的控制流程图(保养模式)。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明的焦炉上升管的控制系统，其包括，

上升管1，为一个三通管，其上端口设可开闭管盖2及管盖驱动气缸3；

桥管4，通过法兰连接于所述上升管1一侧端口；桥管4为一向下弯的弯管，桥管4下端设水封阀5及水封阀驱动气缸6；

低压氨水喷嘴7、高压氨水喷嘴8及相应的低压氨水管道71及低压氨水阀门72、高压氨水管道81及高压氨水阀门82；

低压氨水喷嘴7，设置于所述桥管4内近与上升管1连接处；高压氨水喷嘴8，设置于所述桥管4内低压氨水喷嘴7下方；低压氨水管道71、高压氨水管道81分别连接至一高、低压氨水切换三通球阀9的两个端口，该三通球阀9另一端口连接氨水管道10；高、低压氨水切换三通球阀9连接三通球阀驱动气缸或电磁驱动阀11；

所述管盖驱动气缸3、水封阀驱动气缸6及三通球阀驱动气缸通过气体管路连接至一电磁切换阀12；图中13为气缸用电缆，14为仪表用压缩空气主管，15为控制柜/气控柜，16为集气管；

可编程序控制器(图中未示)，所述电磁切换阀或/和电磁驱动阀电性连接所述控制器，并电性连接焦炉控制系统。

本发明焦炉上升管的控制系统的控制方法，其包括两种作业模式，正常生产模式及保养模式；其中，

参见图3，本发明控制方法所述正常生产模式为：

干馏过程，高温荒煤气经上升管立管上升，经过桥管时被喷洒的低压氨水冷却，由500℃以上降至85℃，进入集气管系统送化工精制；

推焦作业前，根据炭化室装入煤干馏进程，得出焦炭成熟信息，通过PLC编制成出炉计划，由计算机发送至焦炉控制系统和装煤车；焦炉控制系统根据得到的计划发出指令，通过可编程序控制器控制电磁切换阀动作，实现相应气缸的动作来关闭桥管上的水封阀，打开上升管管盖，烧除残留在炉顶空间及上升管内壁的游离碳，并实施桥管的清扫作业；然后推焦车、导焦车、电车根据PLC指令进行推焦作业；

推焦完毕后，推焦车将机侧炉门关闭信号发送至焦炉控制系统，导焦车将焦侧炉门关闭信号发送至焦炉控制系统，焦炉控制系统将上述信号发送至装煤车，装煤车得到上述信号后，自动走行至待装煤炉号炭化室上方并实现精确定位置，并将定位置信号发送至焦炉控制系统；焦炉控制系统得到上述信号，对上升管操作系统发出信号，并通过可编程序控制器控制电磁切换阀动作，驱动相应气缸关闭上升管管盖，打开桥管水封阀；高、低压氨水喷洒系统切换至高压氨水喷洒，在上升管内形成较大负压，实现无烟装煤；

装煤完毕，装煤车将装煤完毕信号发送至焦炉控制系统，焦炉控制系统指令高、低压氨水喷洒系统再切换至低压氨水喷洒，进入下一轮的干馏进程；

参见图4，本发明控制方法所述保养模式为：

系统预先设定炭化室保养计划，逐一关闭炭化室的桥管水封阀，打开上升管管盖，指令装煤车打开炭化室预先设定的加煤口盖进行保养作业。

本发明应用气动执行机构实现上升管管盖开闭、水封阀开闭及高低压氨水切换，替代原人工作业。

在本实施例中，上升管管盖开闭执行机构用驱动气缸的底座固定在上升管外侧新增下平台上，气缸的另一端连在上升管管盖的配重连杆上，以气缸的往复动作来实现上升管管盖的开闭操作；水封阀开闭执行机构用气缸的底座固定在集气管上，气缸的另一端连在水封阀的配重拉杆上，以气缸的往复动作来实现水封阀的开闭操作；水封阀开闭执行机构用气缸中间增加一点限位，并将中间限位反馈给中控室；高低压氨水切换气动执行机构用电磁驱动阀固定在三通球阀上，代替三通球阀手动搬杆实现三通球阀切换高、低压氨水的操作。气控柜内设操作面板，操作面板上对应每孔炭化室设中央、现场操作切换开关和现场操作按钮，并对应于每孔炭化室进行编号。每个气控柜控制两个炭化室的高低压氨水切换三通阀驱动气缸或电磁驱动阀、管盖驱动气缸、水封阀驱动气缸。或高低压氨水电磁驱动阀、管盖驱动气缸及水封阀驱动气缸在气控柜内采用中泄式电磁切换阀直接来控制，在对应气缸上开闭两个位置装有限位开关(磁性开关)，动作到位后电磁阀线圈断电，各驱动气缸内压缩空气通过电磁切换阀集中排出，各驱动气缸靠配重或自重保持位置。

上升管系统自动作业设置有中控室手动/自动控制和现场机旁手动按钮及完全人工手动操作四种控制操作方式，具有上升管系统开闭检测反馈功能，中控室实时显示各装置当前状态和自动作业画面，可一键式实现各种控制手段的切换，并可根据工艺要求设置上升管系统动作与实际生产中装煤、推焦作业联锁信息(如装煤前、装煤后和推焦前几个关键点及时间)，为了全面掌控作业信息，机焦侧炉门关闭信号需和推焦车、导焦车当前炉号一起发送至控制室；上升管各装置的位置信号传送至地面PLC系统，分析处理后，生成某炉号上升管作业信息，作为装煤/推焦作业的联锁条件；装煤车上设置上升管系统控制操作设施。上升管管盖的开闭、水封阀的开闭及高低压氨水切换的动作是通过程序控制气动执行机构来实现，当其中任何一个动作失灵或信号传递中断，中控室或现场可手动完成操作。

本发明现已在焦炉上应用，通过现场实践，方法正确，系统可靠，可以完全替代原人工作业，且上升管打开的数量可控，极大的提升了作业现场的安全级别，减少了提前打上升管带来的环保风险。

随着国家环保要求的不断提高，焦炉上升管系统提前打开带来的环保风险越来越突出，随着用工成本上升及劳动力年轻化的变迁，上升管系统自动控制是今后必然的选择，因此本方法应用前景非常广阔。

Claims (2)

1.一个焦炉上升管的控制系统，其特征在于，包括，

上升管，为一个三通管，其上端口设可开闭管盖及管盖驱动气缸；

桥管，通过法兰连接于所述上升管一侧端口；桥管为一向下弯的弯管，桥管下端设水封阀及水封阀驱动气缸；

低压氨水喷嘴、高压氨水喷嘴及相应的低压氨水管道及低压氨水阀门、高压氨水管道；低压氨水喷嘴，设置于所述桥管内近与上升管连接处；高压氨水喷嘴，设置于所述桥管内低压氨水喷嘴下方；低压氨水管道、高压氨水管道分别连接至一高、低压氨水切换三通球阀的两个端口，该三通球阀另一端口连接氨水管道；高、低压氨水切换三通球阀连接三通球阀驱动气缸或电磁驱动阀；

所述管盖驱动气缸、水封阀驱动气缸及三通球阀驱动气缸通过气体管路连接至一电磁切换阀；

可编程序控制器，所述电磁切换阀或/和电磁驱动阀电性连接所述控制器，并电性连接焦炉控制系统。

2.如权利要求1所述焦炉上升管的控制系统的控制方法，其特征是，包括两种作业模式，正常生产模式及保养模式；其中，

所述正常生产模式为：

干馏过程，高温荒煤气经上升管立管上升，经过桥管时被喷洒的低压氨水冷却，由500℃以上降至80～100℃，进入集气管系统送化工精制；

推焦作业前，根据炭化室装入煤干馏进程，得出焦炭成熟信息，通过PLC编制成出炉计划，由计算机发送至焦炉控制系统和装煤车；焦炉控制系统根据得到的计划发出指令，通过可编程序控制器控制电磁切换阀动作，实现相应气缸的动作来关闭桥管上的水封阀，打开上升管管盖，烧除残留在炉顶空间及上升管内壁的游离碳，并实施桥管的清扫作业；然后推焦车、导焦车、电车根据PLC指令进行推焦作业；

推焦完毕后，推焦车将机侧炉门关闭信号发送至焦炉控制系统，导焦车将焦侧炉门关闭信号发送至控制系统，控制系统将上述信号发送至装煤车，装煤车得到上述信号后，自动走行至待装煤炉号炭化室上方并实现精确定位置，并将定位置信号发送至焦炉控制系统；焦炉控制系统得到上述信号，对上升管操作系统发出信号，并通过可编程序控制器控制电磁切换阀动作，驱动相应气缸关闭上升管管盖，打开桥管水封阀；高、低压氨水喷洒系统切换至高压氨水喷洒，在上升管内形成较大负压，实现无烟装煤；

装煤完毕，装煤车将装煤完毕信号发送至焦炉控制系统，焦炉控制系统指令高、低压氨水喷洒系统再切换至低压氨水喷洒，进入下一轮的干馏进程；

所述保养模式为：系统预先设定炭化室保养计划，逐一关闭炭化室的桥管水封阀，打开上升管管盖，指令装煤车打开炭化室预先设定的加煤口盖进行保养作业。