CN114058388B - 一种在线判断焦炉焦炭成熟度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焦炉操控技术领域，具体涉及一种在线判断焦炉焦炭成熟度的方法，通过在线实时检测炭化室输出的荒煤气温度T(i,j)，设置合适的荒煤气温度值的特征值T₁(i,x)，通过判断T(i,j)与A*T₁(i,x)的关系，实时判定炭化室里的焦炭是否在出焦计划时间前达到成熟标志，如果达到焦炭成熟标志，可以按照计划出焦时间正常出焦，此时刻及以后出焦，可以保证出炉的焦炭完全成熟。本发明通过实时监控荒煤气温度变化，进而及时调整推焦时间，有利于选择最合适的推焦时机，可以避免焦炭成熟情况不好，造成推焦过程冒黑烟而加大环境污染，同时焦炭质量也会下降的现象发生，该方法简单可行，具有很大的应用前景。

Description

一种在线判断焦炉焦炭成熟度的方法

技术领域

本发明涉及焦炉操控技术领域，具体涉及一种在线判断焦炉焦炭成熟度的方法。

背景技术

焦炉是最复杂的工业窑炉之一，每座焦炉由几十个炭化室和几十个加热用的燃烧室相间隔组成，装煤车将炼焦煤装入炭化室，燃烧室通过焦炉炉墙加热相邻炭化室里的炼焦煤，使炼焦煤隔绝空气升温、结焦而成为焦炭，炭化室里的焦炭成熟后被推焦车推出。炼焦煤在结焦过程中会释放出荒煤气，荒煤气通过炭化室的上升管、三通、桥管、集气管到焦炉煤气净化系统。

炼焦生产的各个炭化室计划下一次推焦时间，即推焦作业计划，一般是由上一个工作班组的煤气组操作人员视当班的焦炉炉温情况，在前一作业周期的实际装煤时间的基础上，加上计划周转周期时长来作为下一次的推焦时间计划，也就是说“推焦计划时间”实际上是一个在当前炉温的情况下，对未来的焦炭达到成熟时间的预估，这种预估基本提前了4～12小时。

当焦炉加热制度和炼焦煤水分、挥发份、装煤量等参数稳定不变时，这种预估效果较好，但实际生产过程中，各种生产参数往往有波动，甚至当地气象条件的变化也会影响焦炭实际在出炉前的成熟状态。当成熟不好时，焦炭残余挥发份比较高，推焦时焦炭排出大量挥发份到大气中，造成不完全燃烧，出现冒黑烟污染空气的现象，甚至出现大量挥发份被推焦除尘站吸入而引起爆炸的事故。

焦炭成熟度不好而出炉，还严重影响焦炭质量指标。

为保证焦炭的成熟度，目前采用的方法一般有两种：一种是定期抽查焦饼中心温度是否达到1000±50℃，另一种是化验焦炭的挥发份是否低于1.5％。测量焦饼中心温度可以在焦炭推出前判断成熟情况，但由于测量时需要在炭化室装煤后马上插入3根几米长的钢管，测量后，需要在推焦前半小时拔出高温状态的钢管，劳动强度和劳动条件都很不友好，所以只能进行抽查以便调整炉温。检验焦炭挥发份也是事后化验，结果最快也需8～24小时，也只能作为事后调整炉温的依据。

所以目前无法直接实时在推焦作业前判断焦炭实际成熟的情况，焦炉生产条件在计划生成前、后有可能发生变化，使得到达计划出炉时间前有可能出现焦炭成熟不好的情况，一旦成熟情况不好的焦炭按原计划出炉时间推焦出炉，会造成推焦过程冒黑烟而加大环境污染，同时焦炭质量也会下降。

发明内容

为消除推焦前由于焦炭成熟不好的情况，本发明提供了一种可以实时在线判断焦炭成熟的方法，以实现在推焦车准备摘炉门推焦前，自动判断将要推焦的炉号的焦炭是否完全成熟，决定是否按原定计划推焦出炉，还是需要延长结焦时间，以避免出现焦炭成熟不好造成的污染加大或焦炭质量下降。

本发明能够通过在线实时方式直接对焦炭的成熟情况进行评价，改变了以往只能预估的局面，可以达到彻底消除推焦冒黑烟和防止焦炭质量下降的目的，极大地提高了焦炉操作人员判断焦炭成熟情况评估的准确性、及时性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种在线判断焦炉焦炭成熟度的方法，包括如下步骤：

在焦炉炭化室的荒煤气导出通道的桥管上安装热电偶，实时在线检测荒煤气温度，并记录为T(i,j)，其中i为炭化室号，j为时间序号，获取炭化室的荒煤气温度特征值T₁(i,x)，当T(i,j)≤A*T₁(i,x)时，即说明i炭化室的焦炭已经完全成熟，可以推焦作业；

其中，A为常数系数，根据不同的焦炉选取0.2～0.7；

T₁(i,x)为炭化室荒煤气温度的特征值，i为炭化室号，x为顺序编号，根据不同的焦炉，T₁(i,x)选取结焦中期荒煤温度的温度值，或结焦周期的某一段时间的平均温度；如果装煤后30min到火落时间点内，荒煤气温度的波动在50℃以内，采用结焦周期中间时刻荒煤气的温度作为T₁(i,x)，如果温度波动大于50℃，宜采用结焦周期从装煤到火落时间段内的某一段时间荒煤气的平均温度作为T₁(i,x)。

进一步的，所述常数系数A的选取原则如下：4.3米焦炉选择A＝0.2～0.4，5～6米焦炉选择A＝0.3～0.5，6.25～9米焦炉选择A＝0.35～0.7。

实际生成中，A的选择综合考虑焦炉荒煤气温度高低和对焦炭成熟度、炼焦能耗高低的要求，荒煤气温度比较高时，A在上述范围内选择较大值，荒煤气温度比较低时，A在上述范围内选择较小值，另外，A选择较小值时，焦炭成熟的更好，焦炭质量比较高，相应的炼焦能耗也较高；各使用者在实际生产中，可以根据各焦炉工况条件进行调整。

本发明还提供了上述方法在焦炭生产中的应用，具体应用如下：

在按照传统方法进行结焦时，在到达原定出焦时间时，计算并判断，如果T(i,j)≤A*T₁(i,x)，则说明达到焦炭成熟，可以按照计划出焦时间正常出焦，此时刻及以后出焦，可以保证出炉的焦炭完全成熟，如果T(i,j)＞A*T₁(i,x)，则未达到成熟，可以不按照传统方法推断的原定出焦计划操作，需要延长此炭化室结焦时间，继续检测，直至T(i,j)≤A*T₁(i,x)后再推焦出炉。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明能够通过在线实时检测炭化室输出的荒煤气温度，设置合适的荒煤气温度值的特征值T(i,x)，实时判定炭化室里的焦炭是否在出焦计划时间前达到成熟标志，如果达到焦炭成熟标志，可以按照计划出焦时间正常出焦，此时刻及以后出焦，可以保证出炉的焦炭完全成熟，达到红焦温度不低于950℃，推焦期间不会出现冒黑烟现象。如果没有达到成熟标志，可以不按照传统方法推断的原定出焦计划操作，而是延长此炭化室结焦时间，继续检测，直至此号炭化室达到焦炭成熟标志后再推焦出炉。

本发明通过实时监控荒煤气温度变化，进而及时调整推焦时间，有利于选择最合适的推焦时机，可以避免焦炭成熟情况不好，造成推焦过程冒黑烟而加大环境污染，同时焦炭质量也会下降的现象发生。

附图说明

图1为本发明的在线判断焦炉焦炭成熟度的方法的流程示意图。

图2为实施例1中13号炭化室荒煤气温度的变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行进一步详细阐述。

实施例1一种在线判断焦炉焦炭成熟度的方法，包括如下步骤：

这里以某厂7m焦炉13号炭化室为例，在焦炉13号炭化室荒煤气导出通道的桥管的热电偶安装座上安装热电偶，实时在线检测荒煤气温度T(i,j)，其中i为炭化室号，j为时间序号，检测的温度值按炉号和时间序号保存在计算机数据库中，然后，从数据库中获取每个炭化室的荒煤气温度值的特征值T₁(i,x)，之后继续实时检测荒煤气温度T(i,j)，当T(i,j)≤AT₁(i,x)时，即说明i号炭化室的焦炭已经完全成熟，可以进行推焦作业。

其中，A为一个常数系数，根据不同的焦炉选取0.2～0.7，一般情况下，4.3米焦炉选择0.2～0.4，5～6米焦炉选择0.3～0.5，6.25～9米焦炉选择0.35～0.7为宜；

A的选择综合考虑焦炉荒煤气温度高低和对焦炭成熟度、炼焦能耗高低的要求，荒煤气温度比较高时(比如700～800℃)，A宜在上述范围内选择较大值，荒煤气温度比较低时，A宜选择在上述范围内较小值。另外，A选择较小值时，焦炭成熟的更好，焦炭质量比较高，相应的炼焦能耗也较高；各使用者在实际生产中，可以根据各焦炉工况条件进行调整。

T₁(i,x)为该炭化室荒煤气温度值的特征值，i为炭化室号，x为顺序编号，T₁(i,x)反应了结焦过程中从装煤到火落点前的荒煤气温度特征(即所测荒煤气温度的高低程度)，根据不同的焦炉，T₁(i,x)可以选取结焦周期中间时刻(即结焦中期)荒煤气温度值，或结焦周期从装煤到火落时间段内的某一段时间荒煤气的平均温度，如果装煤后0.5小时到火落时间点内，荒煤气温度的波动在50℃以内，可以采用结焦周期中间时刻荒煤气的温度作为T₁(i,x)，如果温度波动大于50℃，宜采用结焦周期从装煤到火落时间段内的某一段时间荒煤气的平均温度作为T₁(i,x)，但在实际应用中最好不选取火落点之后到摘门出焦前这一时间。

焦炭成熟的判断条件：T(i,j)≤AT₁(i,x)；本实施例的上式中，A取值为0.40，T₁(i,x)取结焦周期中间时刻的荒煤气温度，即：T(i,j)≤0.40T₁(i,x)；

1、5月25日～26日的一炉焦炭：T₁(13,x1)＝552℃，即：

当T(i,j)≤220.8℃时(即图2中T(13,j1)之后的时刻)，焦炭已经成熟，可以推焦，本炉仍然按照传统方式进行结焦操作，按照常规操作预设了结焦周期以及推焦时间，到了原定推焦计划时间时，检测到T(13,j)＝65℃，此温度低于上述220.8℃判断温度，可以按照原定计划进行推焦，不需要延长结焦时间，推焦后，此炉焦炭没有冒黑烟现象发生，且焦饼完整、成熟状态良好，用红外线高温计测焦罐中焦炭温度为1021℃。

2、5月27日的一炉焦炭，T₁(13,x2)＝550℃，即：

当T(i,j)≤220℃时(即图中T(13,j2)之后的时刻)，焦炭已经成熟，可以推焦，实际推焦时，T(13,j)＝169℃，此炉焦炭没有冒黑烟现象发生，且焦饼完整、成熟状态良好，用红外线高温计测焦罐中焦炭温度为995℃。

3、5月28日的一炉焦炭，T₁(13,x2)＝545℃，即：

当T(i,j)≤218℃时才能判断焦炭已经成熟，当时原计划出炉时间前检测的T(13，j3)为376℃，不满足T(i,j)≤A·T₁(i,x)的条件，不应该按原计划出炉，应该延长结焦时间，但实际情况是当时仍按原计划时间出炉，出炉时明显有冒黑烟的现象，焦饼成熟状态较实验1和2的焦饼差，用红外线高温计测焦罐中焦炭温度为938℃。

Claims (4)

1.一种在线判断焦炉焦炭成熟度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

在焦炉炭化室的荒煤气导出通道的桥管上安装热电偶，实时在线检测荒煤气温度，并记录为T(i,j)，其中i为炭化室号，j为时间序号，获取炭化室的荒煤气温度特征值T₁(i,x)，当T(i,j)≤A*T₁(i,x)时，即说明i炭化室的焦炭已经完全成熟，可以推焦作业；

其中，A为常数系数，根据不同的焦炉选取0.2～0.7；

T₁(i,x)为炭化室荒煤气温度的特征值，i为炭化室号，x为顺序编号，根据不同的焦炉，T₁(i,x)选取结焦中期荒煤温度的温度值，或结焦周期的某一段时间的平均温度；如果装煤后30min到火落时间点内，荒煤气温度的波动在50℃以内，采用结焦周期中间时刻荒煤气的温度作为T₁(i,x)，如果温度波动大于50℃，则采用结焦周期从装煤到火落时间段内的某一段时间荒煤气的平均温度作为T₁(i,x)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述常数系数A的选取原则如下：4.3米焦炉选择A＝0.2～0.4，5～6米焦炉选择A＝0.3～0.5，6.25～9米焦炉选择A＝0.35～0.7。

3.一种权利要求1或2所述的在线判断焦炉焦炭成熟度的方法在焦炭生产中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述应用的具体操作如下：

在按照传统方法进行结焦时，在到达原定出焦时间时，计算并判断，如果T(i,j)≤A*T₁(i,x)，则说明达到焦炭成熟，可以按照计划出焦时间正常出焦，此时刻及以后出焦，可以保证出炉的焦炭完全成熟，如果T(i,j)＞A*T₁(i,x)，则未达到成熟，可以不按照传统方法推断的原定出焦计划操作，需要延长此炭化室结焦时间，继续检测，直至T(i,j)≤A*T₁(i,x)后再推焦出炉。

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