CN107779211A - 一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，包括以下步骤：将温度检测装置安装于能扫描到上升管而远离上升管的部位，检知上升管各部位的温度；焦炉上升管开闭状态的监控、焦炉上升管损坏情况的监控、焦炉桥管水封翻板开闭的监控。该方法充分结合焦炉生产特点、装煤车作业特性及自动检测技术，可快速有效检测上升管盖开闭，实现与装煤作业的可靠安全联锁，检测及判断单元远离高温区，是上升管盖开闭状态的最直接、最可靠的检测技术；可实时监控上升管直管段的工作状体，第一时间发现问题，避免出现上升管爆炸及焦炉炉体不可逆转的损坏，是焦炉安全生产的重要支撑技术手段。
Description
技术领域
本发明属于焦炉自动化技术，特别涉及一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法。
背景技术
上升管是焦炉炼焦过程中高温荒煤气导出的必经通道，结焦过程中上升管盖关闭，焦炭成熟后推焦作业前需打开上升管盖；高温荒煤气流经上升管，当前有利用直管段与水间接换热的余热回收型上升管，也有传统的内衬耐火材料的上升管。
随着市场竞争的加剧以及用工成本的增加，焦炉推焦作业无人化成为当前炼焦行业的主攻方向，其中装煤车要实现无人化难度最大，除装煤车本身各装置的全自动外，装煤作业与上升管状态直接关联，上升管状态的自动判断是实现装煤车无人化的必备条件。其中，装煤作业前，必须确保待装煤炉号的上升管盖处于关闭状态，否则将造成严重的环境污染事件。当前上升管盖开闭的判断主要依靠炉顶工，并通过打铃方式与装煤车司机联络确认。也有通过上升管盖开闭气缸上安装位移传感器的方式实现，但由于该部位温度非常高，以及开闭过程中震动的影响，电子元器件难以可靠运行，制约装煤车无人化的实现。
上升管余热回收技术的出现，使传统的上升管直管段钢壳加耐材内衬的结构产生了根本性的变化，当前的主流技术是上升管直管段为内外两层钢壳结构，强制循环纯水吸收高温荒煤气热量后产生蒸汽。该技术成功的关键是上升管直管段作为蒸发器或换热器的可靠性，一旦出现疲劳损坏，将对焦炉耐火材料砌体造成损伤，损伤程度决定于焦炉耐火材料砌体受到侵害时间的长短，对上升管直管段运行情况监控并及时发现上升管损坏非常关键。
焦炉桥管水封阀体，是由阀体、水封翻板及桥管上面喷洒的氨水形成的水封组成。它的作用是在焦炉出炉操作中用来切断上升管与集气管的连通；在出焦、装煤完成后，打开翻板，实现上升管与集气管的连通，使炭化室荒煤气顺利导出。焦炉装煤作业时，水封翻板应打开，否则会造成严重的污染事件，然而，目前没有较好的方法去检测水封翻板的开闭状态。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法。
技术方案：本发明提供的一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，包括以下步骤：
(1)将温度检测装置安装于能扫描到上升管而远离上升管的部位，检知上升管各部位的温度；所述温度检测装置为红外测温仪或红外热成像仪，采用点扫、平扫或热成像方式获得红外图像，并计算得到温度数据；
(2)焦炉装煤过程的监控：
(2.1)焦炉上升管开闭状态的监控：焦炉装煤前，利用温度检测装置检知该焦炉上升管盖区域温度，检测数据传送至控制装置：当温度在第一预设温度以下时，判定上升管盖处于关闭状态，满足该焦炉装煤作业条件；当温度在第二预设温度以上时，判定上升管盖处于打开状态，不满足该焦炉装煤作业条件；
(2.2)焦炉桥管水封翻板开闭的监控：焦炉装煤前，利用距离检测装置检知距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板间的距离，检测数据传送至控制装置；控制装置中预先储存焦炉桥管水封翻板开闭两种状态下距离检测装置与每个焦炉桥管水封翻板之间的距离数据，将检测数据与预设数据进行比对，得到焦炉桥管水封翻板开闭状态；
(3)焦炉上升管损坏情况的监控：焦炉运行过程中，利用温度检测装置检知上升管直管段外壳温度，检测数据传送至控制装置：当温度在第三预设温度以上时，判定上升管直管段损坏。
步骤(1)中，温度检测装置安装于装煤车上用于扫描某上升管的局部，如上升管盖或直管段；或者温度检测装置安装于焦炉机焦侧高于炉顶的支架上，用于实时扫描多只上升管，检知上升管各部位的温度。
步骤(1)中，温度检测装置附近设有隔热设施、通风设施和/或防雨设施。
第一预设温度、第二预设温度、第三预设温度分别在0～1200℃范围内取值，可根据不同焦炉炉型测定结果进行设定；优选地，第一预设温度为300℃、第二预设温度为500℃、第三预设温度为400℃。
步骤(2.2)中，所述距离检测装置为激光测距装置；所述距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板之间设有隔热措施，优选地，距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板之间设有石英玻璃或隔热板；避免上升管自身热辐射及上升管盖打开时冒出的火焰对装置本身的高温影响，提高设备的使用寿命。
步骤(2.2)中，所述距离检测装置安装于装煤车或上升管平台上；如距离检测装置安装于装煤车上，装煤车装煤作业时，行走至待加煤焦炉固定停位上。
有益效果：本发明提供的方法充分结合焦炉生产特点、装煤车作业特性及自动检测技术，可快速有效检测上升管盖和桥管水封翻板的开闭，实现与装煤作业的可靠安全联锁，检测及判断单元远离高温区，是上升管盖和桥管水封翻板开闭状态的最直接、最可靠的检测技术；可实时监控上升管直管段的工作状体，第一时间发现问题，避免出现上升管爆炸及焦炉炉体不可逆转的损坏，是焦炉安全生产的重要支撑技术手段，对余热回收型上升管系统来说，更是不可或缺的配套保障技术措施。
焦炉在装煤时，要求上升管盖处于关闭状态、桥管水封翻板处于打开状态，本发明方法通过检测上升管盖和桥管水封翻板的状态，并可与装煤车联锁控制，实现装煤作业无人化的目标。
具体而言，该方法相对于现有技术：
一方面，该方法可以在线检出上升管盖和桥管水封翻板的开闭状态，与装煤车作业联锁，无须人工干预，满足装煤作业无人化安全联锁的要求，避免出现严重的环境污染事件；该方法关于上升管盖和桥管水封翻板联合检测方法充分利用了上升管盖和桥管水封翻板开闭状态下该区域的温度变化，与现有的上升管开闭气缸上位移传感器的检测技术完全不同，大幅度提高了判断系统的可靠性及使用寿命；该方法主要用于焦炉装煤车装煤作业前，上升管盖和桥管水封翻板开闭状态的判断，确认上升管盖处于关闭状态和桥管水封翻板处于打开状态，替代人工判断，满足装煤作业条件，避免出现严重的环境污染事件，是实现装煤车无人化的关键。
另一方面，该方法可以监控上升管直管段的状态，及时通过温度变化感知上升管直管段的问题，及时检出上升管损坏，指导生产第一时间进行处理，避免对焦炉耐火材料砌体造成难以挽回的损伤。该方法也用于上升管运行过程中可靠状态的判断，第一时间检知损坏，避免出现爆炸风险，以及对焦炉耐火材料砌体不可逆转的损坏，对上升管余热回收系统安全运行至关重要。
总之，焦炉生产操作自动化、无人化，上升管余热回收都是当前炼焦技术发展的主要方向，炼焦生产过程安全、环保标准要求也日渐提高，实现焦炉上升管状态的可靠、及时判断，是装煤车无人化、上升管余热技术应用的必然要求，本发明联合检测方法充分结合焦炉生产特点、装煤车作业特性及自动检测技术，通过在高温区外安装红外测温及判定系统或红外热成像及判断系统，利用温差及温度的变化，判断上升管盖开闭状态与装煤作业安全联锁，判断上升管直管段状态，指导安全、清洁生产，投入小，效果优，安全环保。因此，本发明推广应用前景十分广阔。
附图说明
图1为上升管顶部监测点A1-A3的检测图。
图2为上升管顶部监测点A4-A6的检测图。
图3为上升管顶部监测点A7-A9的检测图。
图4为上升管顶部监测点B1-B3的检测图。
图5为上升管顶部监测点B4-B6的检测图。
图6为上升管顶部监测点B7-B9的检测图。
图7为上升管顶部监测点B10-B12的检测图。
图8为上升管顶部监测点B13-B15的检测图。
具体实施方式
下面对本发明焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法作出进一步说明。
焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，包括以下步骤：
(1)将温度检测装置安装于能扫描到上升管而远离上升管的部位，检知上升管各部位的温度；
温度检测装置安装于装煤车上用于扫描某上升管的局部，如上升管盖或直管段；或者温度检测装置安装于焦炉机焦侧高于炉顶的支架上，用于实时扫描多只上升管，检知上升管各部位的温度；
所述温度检测装置为红外测温仪或红外热成像仪，采用点扫、平扫或热成像方式获得温度数据；温度检测装置附近设有隔热设施、通风设施和/或防雨设施；
(2)焦炉装煤过程的监控：
(2.1)焦炉上升管开闭状态的监控：焦炉装煤前，利用温度检测装置检知该焦炉上升管盖区域温度，检测数据传送至控制装置：当温度在第一预设温度以下时，判定上升管盖处于关闭状态，满足该焦炉装煤作业条件；当温度在第二预设温度以上时，判定上升管盖处于打开状态，不满足该焦炉装煤作业条件；
(2.2)焦炉桥管水封翻板开闭的监控：所述距离检测装置安装于装煤车或上升管平台上；如距离检测装置安装于装煤车上，装煤车装煤作业时，行走至待加煤焦炉固定停位上；所述距离检测装置为激光测距装置；所述距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板之间设有隔热措施，优选地，距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板之间设有石英玻璃或隔热板；避免上升管自身热辐射及上升管盖打开时冒出的火焰对装置本身的高温影响，提高设备的使用寿命；
焦炉装煤前，利用距离检测装置检知距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板间的距离，检测数据传送至控制装置；控制装置中预先储存焦炉桥管水封翻板开闭两种状态下距离检测装置与每个焦炉桥管水封翻板之间的距离数据，将检测数据与预设数据进行比对，得到焦炉桥管水封翻板开闭状态。
(3)焦炉上升管损坏情况的监控：焦炉运行过程中，利用温度检测装置检知上升管直管段外壳温度，检测数据传送至控制装置：当温度在第三预设温度以上时，判定上升管直管段损坏。
第一预设温度、第二预设温度、第三预设温度分别在0～1200℃范围内取值，可根据不同焦炉炉型测定结果进行设定；
装煤车某炉号作业前，必须确认该炉号上升管盖处于关闭状态，否则将导致严重的环境污染事件；通常，焦炉炼焦生产过程中，上升管关闭状态下，上升管盖区域的温度通常低于300℃，当检测装置感知到该区域温度低于300℃时判断为上升管盖出于关闭状态；温度超过500℃以上时，可判断为上升管盖处于打开状态。
钢壳内衬耐材型上升管主要是耐材脱落造成，中空的余热回收型上升管要么出现了断水，要么内壁损坏，以上情况都将危及安全生产；通常，上升管直管段通常有两种形式，一种为钢壳内衬耐材上升管，一种为中空的余热回收型上升管，正常情况下，上升管外壳温度均低于300℃，一旦超出400℃，可判断为上升管直管段损坏；传统钢壳内衬耐火材料的上升管一旦内衬脱落，钢壳将很快烧穿，造成严重的安全及环保风险；余热回收型上升管一旦出现断水、钢壳泄漏等情况，将造成上升管爆炸及焦炉耐材砌体损坏等严重后果，危及安全及焦炉长寿。
因此，第一预设温度为300℃、第二预设温度为500℃、第三预设温度为400℃。
焦炉在装煤时，要求上升管盖处于关闭状态、桥管水封翻板处于打开状态，本发明方法通过检测上升管盖和桥管水封翻板的状态，并可与装煤车联锁控制，实现装煤作业无人化的目标。
利用上述方法，监控焦炉上升管的状态，监控1号焦炉立管；所述温度检测装置为红外热成像仪，采用热成像方式获得红外图像，并计算得到温度数据。
例如，检测焦炉上升管开闭状态，选择上升管顶部A1-A6共6个监测点：
A1-A6的6个监测点的温度均在300℃以下，判断为关闭；经比对，与实际情况相符。
例如，检测焦炉上升管状态，选择上升管直管上部A7-A8的监测点和上升管直管下部A9的监测点：
A7-A9的3个监测点的温度均在400℃以下，判断关闭，且完好；经比对，与实际情况相符。
利用上述方法，监控焦炉上升管的状态，监控2号焦炉立管；所述温度检测装置为红外热成像仪，采用热成像方式获得红外图像，并计算得到温度数据。
例如，检测焦炉上升管开闭状态，选择上升管顶部B1-B3共3个监测点：
B1-B3的6个监测点的温度均在300℃以下，判断为关闭；经比对，与实际情况相符。
例如，检测焦炉上升管状态，选择上升管直管下部B4的监测点、上升管直管上部B5-B9的监测点：
B4监测点的温度在400℃以下，判断为关闭；经比对，与实际情况相符。
B7、B9的上升管打开后的监测点的温度上升。
其他监测点的温度在400℃以下，判断为关闭；经比对，与实际情况相符。
例如，检测焦炉上升管状态，选择上升管直管上部B10-B15共6个监测点：
B11-B15的6个监测点的温度均在400℃以下，判断关闭，且完好；经比对，与实际情况相符。
同时，利用上述方法，监控焦炉桥管水封翻板开闭。
例如，距离检测装置安装于装煤车上，检测焦炉上升管开闭状态：
| 监测点 | 焦炉装煤前距离/cm | 焦炉装煤后距离/cm |
| E1 | 265 | 262 |
| E2 | 281 | 274 |
| E3 | 268 | 261 |
| E4 | 279 | 275 |
| E5 | 264 | 217 |
| E6 | 258 | 260 |
| E7 | 272 | 268 |
| E8 | 267 | 228 |
| E9 | 264 | 259 |
由此判断，E5和E8为打开；其他为关闭。
本发明中，控制装置可选用PLC控制系统。
Claims (6)
1.一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将温度检测装置安装于能扫描到上升管而远离上升管的部位，检知上升管各部位的温度；所述温度检测装置为红外测温仪或红外热成像仪，采用点扫、平扫或热成像方式获得红外图像，并计算得到温度数据；
(2)焦炉装煤过程的监控：
(2.1)焦炉上升管开闭状态的监控：焦炉装煤前，利用温度检测装置检知该焦炉上升管盖区域温度，检测数据传送至控制装置：当温度在第一预设温度以下时，判定上升管盖处于关闭状态，满足该焦炉装煤作业条件；当温度在第二预设温度以上时，判定上升管盖处于打开状态，不满足该焦炉装煤作业条件；
(2.2)焦炉桥管水封翻板开闭的监控：焦炉装煤前，利用距离检测装置检知距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板间的距离，检测数据传送至控制装置；控制装置中预先储存焦炉桥管水封翻板开闭两种状态下距离检测装置与每个焦炉桥管水封翻板之间的距离数据，将检测数据与预设数据进行比对，得到焦炉桥管水封翻板开闭状态；
(3)焦炉上升管损坏情况的监控：焦炉运行过程中，利用温度检测装置检知上升管直管段外壳温度，检测数据传送至控制装置：当温度在第三预设温度以上时，判定上升管直管段损坏。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，其特征在于：步骤(1)中，温度检测装置安装于装煤车上用于扫描某上升管的局部，如上升管盖或直管段；或者温度检测装置安装于焦炉机焦侧高于炉顶的支架上，用于实时扫描多只上升管，检知上升管各部位的温度。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，其特征在于：步骤(1)中，温度检测装置附近设有隔热设施、通风设施和/或防雨设施。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，其特征在于：第一预设温度、第二预设温度、第三预设温度分别在0～1200℃范围内取值，可根据不同焦炉炉型测定结果进行设定；优选地，第一预设温度为300℃、第二预设温度为500℃、第三预设温度为400℃。
5.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，其特征在于：步骤(2.2)中，所述距离检测装置为激光测距装置；所述距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板之间设有隔热措施，优选地，距离检测装置与该焦炉桥管水封翻板之间设有石英玻璃或隔热板；避免上升管自身热辐射及上升管盖打开时冒出的火焰对装置本身的高温影响，提高设备的使用寿命。
6.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管及桥管水封翻板状态的联合检测方法，其特征在于：步骤(2.2)中，所述距离检测装置安装于装煤车或上升管平台上；如距离检测装置安装于装煤车上，装煤车装煤作业时，行走至待加煤焦炉固定停位上。
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| Title |
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| 雷玉堂主编: "《光电检测技术》", vol. 2, 30 June 2009, 北京：中国计量出版社, pages: 208 * |
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