CN107043631B - 一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，包括在汽包的出水口和汽包的入口之间通过管路串联强制循环泵、上升管换热器的水路形成一热回收回路；所述汽包的出汽口连通至蒸汽管网；该系统还：通过管路依次串联外来水管、除氧器/汽轮机、水槽、给水泵、烟道气换热器的水路到所述汽包入口。本发明提供的焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，用于充分回收炼焦工艺流程中的余热资源，准确确定实际检修发生时间，在检修时间段调节蒸汽量来稳定汽包水位，同时增加汽气产量。

Description

一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统

技术领域

本发明涉及一种炼焦工艺中荒煤气余热回收系统，尤其涉及一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统。

背景技术

炼焦工艺流程中产生的余热资源的高效回收利用，是建立资源节约、环境友好的绿色焦化厂节能的主要方向，也是降低焦炉能耗的主要途径之一。其中，从炭化室经上升管逸出650℃-700℃的荒煤气带出的热量占焦炉输出热量的35％左右，焦化企业一般采用在桥管内氨水喷洒的方式将荒煤气温度降到85℃以下，大量的余热资源无法得到有效利用。炼焦上升管余热回收系统工艺流程中的余热汽包锅炉，汽包水位是反应锅炉能量和工质平衡的关键参数，汽包水位偏高或偏低都将严重影响锅炉安全运行。当汽包压力突降时，炉水饱和温度下降到压力较低时的饱和温度，使炉水大量放出热量来进行蒸发，于是炉水内的汽泡增加，汽水混合物体积膨胀，促使水位很快上升，形成虚假水位；当汽包压力突升时，则相应的饱和温度提高一部分热量被用于加热炉水，而用来蒸发炉水的热量则减少，炉水中汽泡量减少，使汽水混合物的体积收缩，促使水位很快下降，形成虚假水位。汽包虚假水位在炼焦上升管余热回收工艺流程中存在安全隐患，容易发生不安全事故。由于回收的显热全部来自于焦炉各炭化室产生的荒煤气，而各炭化室产生的荒煤气的温度及流量随各炭化室内配合煤的干馏时间变化，干馏初期至干馏末期产生的荒煤气流量较多，温度较高，干馏中期至干馏末期产生的荒煤气的流量及温度逐步降低。至干馏末期时的炭化室产生的荒煤气温度已低于200℃，且荒煤气的流量很少不适宜上升管换热器回收显热。焦炉各炭化室干馏配合煤的过程从装煤至推焦的时间段为一个周期，焦炉所有炭化室一般分为2或5或9组，焦炉所有炭化室编号后，编号间隔2个或5个或9个炭化室的炭化室群为一组，各组炭化室按编号排序从小至大周期性作业，每班8小时有1至2组炭化室内的配合煤处于干馏末期，需推焦后重新装煤进入下一个干馏期。操作人员要根据前一班次的装煤时间和计划的干馏时间，编排下一班次的推焦计划制定推焦时间表，推焦时间表内的炭化室组间或组内会预留不进行推焦作业的检修时间，在检修时间段内下一组计划推焦的炭化室或组内剩下的计划推焦的炭化室内的配合煤都处于干馏末期，产生的荒煤气的温度和流量都不足以回收显热，这样导致上升管余热回收系统在检修时间段产生的蒸汽压力下降，这种压力波动随检修周期的产生而出现，使得检修时间段上升管余热回收系统的汽包压力和水位不稳定，形成虚假水位，给上升管余热回收系统带来安全隐患。但检修时间是动态的会随焦炉各组炭化室的作业时间推迟或提前或消失，给控制上升管余热回收系统的汽包压力和水位带来困难。现有技术中采用监视炼焦车辆的位置信息和炼焦车辆的推焦装置传感器的模拟量信息来实时生成推焦时间记录表，识别实际检修发生时间，但炼焦车辆检修时也会误操作导致产生不真实的推焦时间记录表，导致无法识别实际检修发生时间，不利于以此来控制上升管余热回收系统的汽包压力和水位。

焦炉推焦过程中必然需要利用除尘设备控制污染，在推出焦炭的过程中，往往会产生较多的高温阵发性烟尘，能够同时监视烟尘的温度及除尘的时间，便可生成准确的推焦时间记录表，利于识别实际检修发生时间，在相应时间段采取技术手段控制上升管余热回收系统的汽包压力和水位，避免形成虚假水位，给上升管余热回收系统带来安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，用于充分回收炼焦工艺流程中产生的余热资源，通过传感器识别焦炉各组炭化室，准确确定实际检修发生时间，在检修时间段调节蒸汽量来稳定汽包水位，同时增加了汽气产量。

本发明的技术方案：一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，包括在汽包的出水口和汽包的入口之间通过管路串联强制循环泵、上升管换热器的水路形成一热回收回路；所述汽包的出汽口连通至蒸汽管网；该系统还：

通过管路依次串联外来水管、除氧器/汽轮机、水槽、给水泵、烟道气换热器的水路到所述汽包入口。

进一步地，汽包出水口和汽包入口之间还串联所述烟道气换热器的水路形成一热回收回路。

进一步地，所述烟道气换热器包括可进行热交换的烟气路和所述水路；所述烟气路连通一风机。

进一步地，串联的所述水槽和给水泵的两端还通过一管路连通形成一水循环回路；

所述水槽还连通所述外来水管以补水。

进一步地，所述烟道气换热器的水路出口和/或上升管换热器的水路出口所连通的管路上设置有截止阀。

进一步地，所述烟道气换热器的水路出口和所述上升管换热器水路入口还通过管路连通。

进一步地，所述上升管换热器的水路出口还连通一事故放散管。

进一步地，所述汽包上的入口的高度高于其出水口。

进一步地，该焦炉上升管余热锅炉压力调节系统还包括监视实际检修发生时间的传感器，所述传感器包括扫描仪、接近开关和热电偶，所述热电偶安装在除尘管上，所述接近开关安装在焦炉作业车辆的导烟管盖开闭机构上，所述扫描仪安装在焦炉作业车辆上；所述除尘管上设有除尘口，所述除尘口上设有除尘翻板，所述除尘翻板上设有除尘撑杆，所述除尘撑杆上设有对应于炭化室的标记。

进一步地，所述热电偶与PLC服务器通过信号电缆电性连接，所述扫描仪、接近开关分别与焦炉作业车辆内无线通讯模块电性连接，所述PLC服务器与工业控制机电性连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，通过吸收烟道气换热器中的余热资源，将换热后的水蒸汽输送至汽包，补充汽包内的蒸汽，从而稳定汽包的压力，通过传感器识别焦炉各组炭化室，准确确定实际检修发生时间，在检修时间段调节蒸汽量来稳定汽包水位，防止汽包出现虚假水位，消除了安全隐患，保证了整个炼焦工艺的稳定运行，同时还增加了汽气产量。

附图说明

图1是本发明提供的一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统优选实施例的流程框图；

图2是本发明提供的一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统另一优选实施例的流程框图；

图3是本发明提供的一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统中烟道气换热器进风管与出风管的结构示意图；

图4是本发明提供的一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统中汽包进水口位置的结构示意图；

图5是本发明提供的一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统中焦炉作业车辆与除尘管的结构示意图；

图6本发明提供的一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统中推焦管理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，如图1所示，包括除氧器/汽轮机10、水槽20、给水泵30、烟道气换热器40、汽包50、强制循环泵60和上升管换热器70，

外来水管11与所述除氧器/汽轮机10连接，所述除氧器/汽轮机10通过第一管路12与所述水槽20连接，所述水槽20通过第二管路13与所述给水泵30连接，所述给水泵30通过第三管路14与所述烟道气换热器40连接，所述烟道气换热器40通过第四管路15与所述汽包50连接，所述汽包50通过第五管路16与所述强制循环泵60连接，所述强制循环泵60通过第六管路17与至少一个上升管换热器70连接；所述上升管换热器70通过第七管路18与所述汽包50连接，所述汽包50通过第八管路21与蒸汽管网连接。

具体地，所述汽包50设置为2个，其中一个在管路循环中作为备用，当汽包处于检修期间或是损坏时，启用备用汽包，备用汽包能避免停产。

本发明提供的焦炉上升管余热锅炉压力调节系统具体工作过程：由除氧器/汽轮机10过来的温度为80-90℃水，经第一管路12输送至水槽20蓄积起来，经第二管路13由给水泵30通过第三管路14输送至烟道气换热器40，吸收烟道气换热器40的热量后，形成120-200℃水和蒸汽的混合物，此时，该混合物经第四管路15输送至汽包50，汽包50内的汽水混合物，经气液分离后，气体经第八管路21输送至蒸汽管网，液体经强制循环泵60强制循环后由第六管路17输送至上升管换热器70后，吸收上升管换热器70的余热，温度进一步提升后，经第七管路18再一次输送至汽包50，汽包50内的汽水混合物经气液分离后，气体经第八管路21输送至蒸汽管网，液体继续循环。

在此过程中，回收了上升管换热器70中产生的热量，然而，当焦炉处于检修期时，由于焦炉内停止产气，则连接在焦炉上方的上升管换热器70中的热量会减少，则会造成汽包50内的压力不稳定，汽包50压力不稳定时，汽包50内容易形成虚假水位，汽包虚假水位在炼焦工艺流程中存在安全隐患，容易发生不安全事故，因此，通过除氧器/汽轮机10过来的水，吸收烟道气换热器40中的热量，并将温度升高至120-200℃的水蒸汽输送至汽包50，补充汽包50内的水蒸汽，从而稳定汽包的压力，防止汽包出现虚假水位，消除了安全隐患，保证了整个炼焦工艺的稳定运行，同时还增加了汽气产量。

如图2所示，作为本发明的另一优选实施例，所述汽包50通过第九管路24与所述烟道气换热器40连接，所述烟道气换热器40通过第十管路25与所述汽包50连接。

具体地，汽包50内的气液混合物经气液分离后，气体经第八管路21输送至蒸汽管网，液体则通过汽包50下部的出水管一部分经第五管路16，通过强制循环泵60强制循环后，由第六管路17输送至上升管换热器70换热后，温度进一步提升后，经第七管路18再一次输送至汽包50，另一部分液体经第九管路24继续输送至烟道气换热器40，进一步吸收烟道气换热器40的热量后，温度进一步升高，成为汽水混合物，此时，可在第十管路25设置一台强制循环泵，经强制循环泵强制循环后，输送至汽包50，此循环系统，充分回收了烟道气换热器40的热量，增加了蒸汽的产量，同时也有助于稳定汽包50内的蒸汽压力。

如图3所示，优选地，所述烟道气换热器40上设有进风管41与出风管42，所述进风管41与风机43连接；如图1所示，所述外来水管11通过侧支管路22与所述第一管路12连接。具体地，到计划检修时间段开始时，检修时间段上升管换热器内热介质减少,产生的蒸汽减少，通过风机43，加大烟道气换热器中抽出的烟气流量增加换热量,从而增加蒸汽的产量，有利于稳定汽包压力，有利于整个焦炉上升管余热锅炉压力调节系统稳定长周期运行。

优选地，所述第三管路14通过第十一管路23与所述第一管路12连接。第十一管路23作为水槽20与给水泵30之间的旁支管路，当第三管路14管内的液体流量增大时，在第十一管路23设置循环泵，通过循环泵，由第十一管路23将部分液体输送至第一管路12，回流至水槽20内。第十一管路23可以调节进入烟道气换热器40内的液体流量。

优选地，所述第四管路15上设有第一截止阀31，所述第七管路18上设有第二截止阀32。在所述第一阀门31与所述给水泵40之间位于所述第四管路15上设有第十二管路26，所述第十二管路26与所述第六管路17连接。

具体地，在所述第二阀门32与所述上升管换热器50之间位于所述第七管路18上设有事故放散管19。

具体地，所述第十二管路26上设有第三截止阀33。当汽包出现故障时，第一截止阀31关闭第四管路15，第二截止阀32关闭第七管路18，通过第十二管路26将经过烟道气换热器40换热后的汽水混合物，经由与第十二管路26连接的第六管路17，通过上升管换热器70后，直接从事故放散管19排出，消除汽包出现故障存在的安全隐患。

如图4所示，所述汽包50上的入口51的高度高于其出水口。采用这种设置，减小进入汽包内的气液混合物对汽包内原有液位的冲击，有利于稳定汽包的液位。同时，汽包上的入口还与第四管路15连通。

如图5所示，该焦炉上升管余热锅炉压力调节系统还包括监视实际检修发生时间的传感器，所述传感器包括扫描仪、接近开关和热电偶，所述热电偶84安装在除尘管80上，所述接近开关92安装在焦炉作业车辆90的导烟管盖开闭机构上，所述扫描仪91安装在焦炉作业车辆90上；所述除尘管80上设有除尘口，所述除尘口上设有除尘翻板81，所述除尘翻板81上设有除尘撑杆82，所述除尘撑杆82上设有对应于炭化室的标记83。

具体地，在焦炉的焦侧设有除尘管80，焦炉炭化室内的配合煤处于干馏末期时，焦炉作业车辆按照编排的推焦计划时间表进行推焦作业，将设置于焦炉作业车辆拦焦车上的导烟管覆盖在除尘管80上设有的除尘口上进行除尘。所述标记83可为设有二维码的牌子。二维码的牌子安装在除尘管上的除尘翻板81上并与除尘口一一对应，各除尘口与焦炉各炭化室一一对应，二维码载入了对应炭化室的炉号信息。

优选地，所述热电偶84与PLC服务器通过信号电缆电性连接，所述扫描仪91、接近开关92分别与焦炉作业车辆90内无线通讯模块电性连接，所述PLC服务器与工业控制机电性连接。其中，PLC服务器通过工业用以太网连接交换机，与交换机通过工业用以太网相连接监控中心。

焦炉作业车辆拦焦车作业时，拦焦车移动至作业位置，推焦车上设有除尘推杆，除尘推杆上装有CCD相机和接近开关，作业车辆拦焦车上的导烟管进行除尘时，除尘推杆伸至除尘撑杆82前，此时，CCD相机扫描二维码用以识别炉号，CCD相机可通过除尘推杆的开关量信号启动扫码，CCD相机电性连接发射装置，将炉号发送给地面推焦管理系统，除尘推杆推动除尘翻板81至开位置，接近开关92监视到除尘推杆的位置信息，接近开关92电性连接发射装置，向地面推焦管理系统发射开关量信号，除尘管80上装有温度传感器，也可向上升管管理系统发射数字量信号，温度达到阀值时，记录操作时间和炉号(分焦炉号和位置号)，人工编排当天操作计划后，通过工业控制机上的上升管推焦管理软件输入下一班次的操作计划，操作计划记录中包含以下信息，1^#、2^#炉各炭化室组的操作计划，作业时间和检修时间段，以上操作计划为计划推焦的各炭化室编号和推焦顺序，以上作业时间为操作计划内各炭化室推焦的计划时刻，以上检修时间段为各炭化室组间的推焦间隔时间段或各炭化室组内计划推焦的炭化室与炭化室之间的推焦间隔时间段，到计划检修时间段开始时，通过二维码操作记录识别系统识别，例如，2^#炉，当班计划中的操作计划的最末位置炉号是否已录入操作时间和炉号，若未录入，中止任务，若录入加大烟道气换热器中抽出的烟气流量增加换热量；到计划检修时间段结束时，通过二维码操作记录识别系统识别2^#炉计划中的下一操作计划的第一位置号，是否录入，若未录入，不中止任务，若录入，中止任务，若录入减小烟道气换热器中抽出的烟气流量减少换热量；在此过程中，由于通过CCD相机扫描二维码，能快速地实现准确定位拦焦车所处的炭化室炉号，通过接近开关检测除尘推杆的位置信息，能快速地实现准确定位准备进行推焦操作的炭化室对应的除尘口，温度传感器检测到因除尘产生的高温气体的温度信息，确认准备进行推焦操作的炭化室发生了推焦操作，通过推焦管理系统软件分析发生推焦操作的炭化室炉号是否与操作计划的最末位置炉号相同，或与下一操作计划的第一位置炉号相同，以此能快速地实现准确采集检修时间段的发生时刻或结束时刻。

例如：正常每8小时，有46炉推焦，1^#炉有23炉、2^#炉有23炉，每班1^#和2^#炉各暂停推焦操作4小时，分两段检修时间，各约2小时，检修时间段上升管换热器内热介质减少(因待推焦炉号接近结焦末期，每段计划有11炉处于待推焦状态)，产生的蒸汽减少，若能检测到检修的实际开始时间，精确调节蒸汽量可稳定汽包水位，并增产。

如图6所示，在推焦管理系统中，整个系统基于公司现有的内部局域网络，主要硬件配置包括：数据库服务器1台、联网的客户端工作站和打印机若干(视具体应用情况而定)。考虑到现有的实际条件，在搭建系统应用平台时，将中控室内的数据库服务器和与之最近的一台客户端工作站合并为一台机器，以节约成本。

系统中用户包括两种角色：中控室操作人员和作业区管理人员，两者的权限职责是不同的。中控室操作人员主要是通过客户端工作站来完成每班推焦生产计划输入与管理，打印推焦车司机空白表和推焦计划分发给相关人员以引导生产，并将推焦车司机反馈回来的推焦记录输入至系统中。总之，中控室操作人员对系统中日常基础数据的录入及管理起到了重要作用，是系统得以正常运转的关键。而作业区管理人员则负责系统权限分配、系统重要参数设置(变更规定结焦时间)并能够读取生产报表：包括推焦台账、日报和月报等。最终，作业区管理人员能够通过分析报表及时了解焦炭生产状况并作出适当调整，为科学合理的生产提供重要依据。

本推焦管理系统在设计开发最大程度降低了成本，开发过程中细致分析了炼焦生产工艺环节的管理特点以及焦炉的实际情况，方便，快捷、准确。投入运行后最大程度减轻相关工作人员的重复劳动，使其从事更多有创造性的劳动，为企业创造更多价值。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，包括在汽包的出水口和汽包的入口之间通过管路串联强制循环泵、上升管换热器的水路形成一热回收回路；所述汽包的出汽口连通至蒸汽管网；其特征在于：该系统还：

通过管路依次串联外来水管、除氧器/汽轮机、水槽、给水泵、烟道气换热器的水路到所述汽包入口；

所述烟道气换热器包括进行热交换的烟气路和所述烟道气换热器水路；所述烟气路连通一风机；

该焦炉上升管余热锅炉压力调节系统还包括监视实际检修发生时间的传感器，所述传感器包括扫描仪、接近开关和热电偶，所述热电偶安装在除尘管上，所述接近开关安装在焦炉作业车辆的导烟管盖开闭机构上，所述扫描仪安装在焦炉作业车辆上；所述除尘管上设有除尘口，所述除尘口上设有除尘翻板，所述除尘翻板上设有除尘撑杆，所述除尘撑杆上设有对应于炭化室的设有二维码的牌子；

所述热电偶与PLC服务器通过信号电缆电性连接，所述扫描仪、接近开关分别与焦炉作业车辆内无线通讯模块电性连接，所述PLC服务器与工业控制机电性连接；

导烟管进行除尘时，除尘推杆伸至除尘撑杆前，此时，CCD相机扫描二维码用以识别炉号，CCD相机通过除尘推杆的开关量信号启动扫码，将炉号发送给地面推焦管理系统，除尘推杆推动除尘翻板至开位置，接近开关监视到除尘推杆的位置信息，接近开关电性连接发射装置，向地面推焦管理系统发射开关量信号，除尘管上装有温度传感器，向上升管管理系统发射数字量信号，通过接近开关检测除尘推杆的位置信息，定位准备进行推焦操作的炭化室对应的除尘口，温度传感器检测到因除尘产生的高温气体的温度信息，确认准备进行推焦操作的炭化室发生了推焦操作，通过推焦管理系统软件分析发生推焦操作的炭化室炉号是否与操作计划的最末位置炉号相同，或与下一操作计划的第一位置炉号相同，以此采集检修时间段的发生时刻或结束时刻；

到计划检修时间段开始时，检修时间段上升管换热器内热介质减少，产生的蒸气减少，通过风机，加大烟道气换热器中抽出的烟气流量增加换热量，从而增加蒸气的产量。

2.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，其特征在于：汽包出水口和汽包入口之间还串联所述烟道气换热器的水路形成一热回收回路。

3.根据权利要求1所述的焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，其特征在于：串联的所述水槽和给水泵的两端还通过一管路连通形成一水循环回路；所述水槽还连通所述外来水管以补水。

4.根据权利要求3所述的焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，其特征在于：所述烟道气换热器的水路出口和/或上升管换热器的水路出口所连通的管路上设置有截止阀。

5.根据权利要求4所述的焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，其特征在于：所述烟道气换热器的水路出口和所述上升管换热器水路入口还通过管路连通。

6.根据权利要求5所述的焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，其特征在于：所述上升管换热器的水路出口还连通一事故放散管。

7.根据权利要求1、2或4-6中任一项所述的焦炉上升管余热锅炉压力调节系统，其特征在于：所述汽包上的入口的高度高于其出水口。

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