CN114517100A - 一种焦炉安全加热控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦炉安全加热控制系统和方法，该系统包括采集器和处理器；采集器采集信息，处理器根据采集的信息，计算焦炉正常加热时所需要的空气量、产生的废气量以及所需要的分烟道吸力，在脱硫脱硝装置故障时确保焦炉加热安全。本发明解决脱硫脱硝引风机故障、跳机、停电时或者突然停压缩空气导致提升阀关闭时，快速切断焦炉加热煤气的问题，避免出现安全风险。
Description
技术领域
本发明属于焦炉烟气处理及焦化安全生产领域，尤其涉及一种焦炉安全加热控制系统和方法。
背景技术
焦炉加热产生的烟道气中含有大量的SO2、NOX、粉尘等污染物，直接排放到大气中后，严重影响空气环境质量，达不到国家排放标准要求。焦化企业目前普遍采取的处理技术：在焦炉烟气排放系统上新增脱硫脱硝装置来进行烟气处理，达到排放标准后再经过烟囱排放。但是该技术在实践运用中普遍存在以下问题：
脱硫脱硫装置的引风机代替了原焦炉烟囱来提供焦炉加热的吸力，原烟囱作为热备，通过联锁来控制切换。但是，当脱硫脱硝引风机故障、跳机、停电时或者突然停压缩空气导致提升阀关闭时，如果再出现联锁故障或者联锁无故障但是快切阀故障或卡死等情况，将会导致焦炉加热吸力快速中断，焦炉熄火，导致未经燃烧的大量煤气进入焦炉燃烧室、烟气排放系统、脱硫脱硝系统，并在这些区域形成爆炸性气体，存在发生爆炸的巨大风险，国内已经出现过类似情况并发生爆炸的案例。
尤其是快切阀在正常情况下一直处于常开状态，长时间不动作，极容易出现在紧急需要切换时卡死或故障的情况，进一步增大了出现安全事故的风险。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种焦炉安全加热控制系统和方法，焦炉烟气处理过程中，当脱硫脱硝装置故障等情况时确保焦炉正常加热。
本发明的技术方案具体如下：
一种焦炉安全加热控制系统，包括采集器和处理器；采集器采集信息，处理器根据采集的信息，计算焦炉正常加热时所需要的空气量、产生的废气量以及所需要的分烟道吸力，在脱硫脱硝装置故障时确保焦炉加热安全，其中：
1立方米干煤气标况下燃烧所需理论氧量O理按照下式计算：
O理＝0.01×【0.5(H2+CO)+2CH4+3C2H4+7.5C6H6-O2】Nm3/Nm3煤气；
式中：H2、CO、CH4、C2H4、C6H6-O2分别为煤气中该成分的体积百分比；
理论空气量：L理＝100/21O理，Nm3/Nm3煤气；
实际干空气量：L实(干)＝过剩系数L理，Nm3/Nm3煤气；
实际湿空气量为：
L实(湿)＝L实(干)×{1+(H2O)空}，Nm3/Nm3干空气；
焦炉煤气完全燃烧时，废气中仅含有CO2、H2O、N2和过剩空气中带入的氧，故废气中各种成分的体积为：
VCO2＝0.01×[CO2+CO+CH4+2C2H4+6C6H6]Nm3/Nm3煤气；
VH2O＝0.01×[H2+2(CH4+C2H4)+3C6H6+(H2O)煤+L实(干)(H2O)空]Nm3/Nm3煤气；
V氮＝0.01N2+0.79L实(干)，Nm3/Nm3煤气；
VO2＝0.21L实(干)-O理，Nm3/Nm3煤气；
V＝VCO2+VH2O+V氮+VO2，Nm3/Nm3煤气；
式中：
VCO2、VH2O、V氮、VO2-为废气中相应组分的体积，Nm3/Nm3煤气；
V-为每m3煤气燃烧生成的废气体积，Nm3/Nm3煤气；
(H2O)煤-每m3煤气中所含水汽量，Nm3/Nm3煤气；
分烟道吸力计算如下：
a烟道＝∑ΔP+(H下-H上)；
式中：a烟道-分烟道吸力，Pa；
∑Δp-加热系统的总阻力，Pa；
H下、H上-上升段、下降段的总浮力，Pa；
当焦炉正常加热时，进风门开度固定不变，当煤气流量变化较小时，加热系统的阻力系数可视为不变，则此时煤气流量只和阻力有关，即加热系统的阻力与流量的平方成正比，所以：
式(2)中：∑Δp’、∑Δp-不同加热煤气量的系统总阻力，Pa；
V′、V-煤气流量，m3/h。
进一步地，处理器根据计算结果，快速切断焦炉加热煤气，导致焦炉吸力达不到正常加热的下限值时，联锁切换加热吸力源或快速切断焦炉加热煤气，避免出现安全风险。
进一步地，系统还包括报警模块，达不到焦炉分烟道吸力需要时，处理器向报警模块发送指令，及时发出声光报警通知操作工，并联锁切断焦炉加热煤气。
进一步地，系统还包括检测器，当焦炉加热熄火，同时还没有切断加热煤气时，检测器能通过烟气成分检测出来，处理器启动联锁自动切断煤气，保证装置安全。
本发明还涉及的一种焦炉安全加热控制方法，根据采集的信息，计算焦炉正常加热时所需要的空气量、产生的废气量以及所需要的分烟道吸力，在脱硫脱硝装置故障时确保焦炉加热安全，其中：
1立方米干煤气标况下燃烧所需理论氧量O理按照下式计算：
O理＝0.01×[0.5(H2+CO)+2CH4+3C2H4+7.5C6H6-O2]Nm3/Nm3煤气；
式中：H2、CO、CH4、C2H4、C6H6-O2分别为煤气中该成分的体积百分比；
理论空气量：L理＝100/21O理，Nm3/Nm3煤气；
实际干空气量：L实(干)＝过剩系数L理，Nm3/Nm3煤气；
实际湿空气量为：
L实(湿)＝L实(干)×{1+(H2O)空}，Nm3/Nm3干空气；
焦炉煤气完全燃烧时，废气中仅含有CO2、H2O、N2和过剩空气中带入的氧，故废气中各种成分的体积为：
VCO2＝0.01×[CO2+CO+CH4+2C2H4+6C6H6]Nm3/Nm3煤气；
VH2O＝0.01×[H2+2(CH4+C2H4)+3C6H6+(H2O)煤+L实(干)(H2O)空]Nm3/Nm3煤气；
V氮＝0.01N2+0.79L实(干)，Nm3/Nm3煤气；
VO2＝0.21L实(干)-O理，Nm3/Nm3煤气；
V＝VCO2+VH2O+V氮+VO2，Nm3/Nm3煤气；
式中：
VCO2、VH2O、V氮、VO2-为废气中相应组分的体积，Nm3/Nm3煤气；
V-为每m3煤气燃烧生成的废气体积，Nm3/Nm3煤气；
(H2O)煤---每m3煤气中所含水汽量，Nm3/Nm3煤气；
分烟道吸力计算如下：
a烟道=∑ΔP+(H下-H上)；
式中：a烟道-分烟道吸力，Pa；
∑△P-加热系统的总阻力，Pa；
H下、H上-上升段、下降段的总浮力，Pa；
当焦炉正常加热时，进风门开度固定不变，当煤气流量变化较小时，加热系统的阻力系数可视为不变，则此时煤气流量只和阻力有关，即加热系统的阻力与流量的平方成正比，所以：
式(2)中：∑△P′、∑△P-不同加热煤气量的系统总阻力，Pa；
V′、V-煤气流量，m3/h。
本发明还涉及的一种电子设备，包括存储器、处理器以及在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
本发明还涉及的一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
(1)本发明解决脱硫脱硝引风机故障、跳机、停电时或者突然停压缩空气导致提升阀关闭时，快速切断焦炉加热煤气，避免出现安全风险。
(2)本发明中，脱硫脱硝装置其它故障情况导致焦炉吸力达不到正常加热的下限值时，联锁切换加热吸力源或快速切断焦炉加热煤气，避免出现安全风险。
(3)本发明中，达不到焦炉分烟道吸力需要时，及时发出声光报警通知操作工，并联锁切断焦炉加热煤气，防止出现事故。
(4)本发明中，当焦炉加热熄火，同时还没有切断加热煤气时，能通过烟气成分检测出来，并启动联锁自动切断煤气，保证装置安全。
附图说明
图1是本发明的一种具体实施方式的系统框图；
图2是本发明具体实施方式运用的焦炉总烟道、分烟道、烟囱结构示意图；
图3是本发明具体实例中某焦化企业脱硫脱硝装置工艺流程简图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另外定义，本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
如图1所示，本实施例的一种焦炉安全加热控制系统，包括采集器、检测器、处理器、显示器和报警模块。
采集器采集信息，处理器根据采集的信息，计算焦炉正常加热时所需要的空气量、产生的废气量以及所需要的分烟道吸力，在脱硫脱硝装置故障时确保焦炉加热安全，
处理器根据计算结果，快速切断焦炉加热煤气，导致焦炉吸力达不到正常加热的下限值时，联锁切换加热吸力源或快速切断焦炉加热煤气，避免出现安全风险。
达不到焦炉分烟道吸力需要时，处理器向报警模块发送指令，及时发出声光报警通知操作工，并联锁切断焦炉加热煤气。
当焦炉加热熄火，同时还没有切断加热煤气时，检测器能通过烟气成分检测出来，处理器启动联锁自动切断煤气，保证装置安全。
本实施例还可以设置显示器，使用现有的触摸屏，相关命令和数据可以通过触摸屏进行。
图2是现有的焦炉总烟道、分烟道、烟囱结构示意图，本实施例的处理器对相应的阀道等进行控制。
焦炉加热的吸力(分烟道吸力)主要作用为：
1、吸入焦炉加热所需要的空气量，保证正常燃烧；
2、吸出焦炉正常加热时产生的废气量，保证焦炉加热的持续进行。因此，焦炉正常加热时所需要的空气量、产生的废气量以及所需要的分烟道吸力，对焦炉持续正常加热至关重要。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。
这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application specific integrated circuit，ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital signal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field programmable gate array，FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Centralprocessing unit，CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，SOC)的形式实现。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在可读存储介质中，或者从一个可读存储介质向另一个可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid state disk(SSD))等。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可选的，本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述所示实施例的方法。
可选的，本申请实施例还提供一种运行指令的芯片，所述芯片用于执行上述所示实施例的方法。
本实施例的焦炉安全加热控制方法，其中，4.1焦炉正常加热理论需要空气量和产生的废气量计算：
1立方米干煤气标况下燃烧所需理论氧量O理按照下式计算：O理＝0.01×[0.5(H2+CO)+2CH4+3C2H4+7.5C6H6-O2]Nm3/Nm3煤气；
式中：H2、CO、CH4、C2H4、C6H6-O2分别为煤气中该成分的体积百分比；
理论空气量：L理＝100/21O理，Nm3/Nm3煤气；
实际干空气量：L实(干)＝过剩系数L理，Nm3/Nm3煤气；
实际湿空气量为：
L实(湿)＝L实(干)×{1+(H2O)空}，Nm3/Nm3干空气；
焦炉煤气完全燃烧时，废气中仅含有CO2、H2O、N2和过剩空气中带入的氧，故废气中各种成分的体积为：
VCO2＝0.01×[CO2+CO+CH4+2C2H4+6C6H6]Nm3/Nm3煤气；
VH2O＝0.01×[H2+2(CH4+C2H4)+3C6H6+(H2O)煤+L实(干)(H2O)空]Nm3/Nm3煤气；
V氮＝0.01N2+0.79L实(干)，Nm3/Nm3煤气；
VO2＝0.21L实(干)-O理，Nm3/Nm3煤气；
V＝VCO2+VH2O+V氮+VO2，Nm3/Nm3煤气；
式中：
VCO2、VH2O、V氮、VO2-为废气中相应组分的体积，Nm3/Nm3煤气；
V-为每m3煤气燃烧生成的废气体积，Nm3/Nm3煤气；
(H2O)煤---每m3煤气中所含水汽量，Nm3/Nm3煤气。
作为具体应用，某焦化企业焦炉煤气组分百分含量如表1所示：
表1
| 组分 | CO<sub>2</sub> | C<sub>n</sub>H<sub>m</sub> | O<sub>2</sub> | CO | CH<sub>4</sub> | H<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> |
| 体积 | 1.80 | 1.90 | 1.60 | 6.70 | 26.11 | 54.65 | 6.75 |
计算以干煤气为准，并设过剩系数为α＝1.25，饱和煤气的温度为20℃，空气温度为20℃，相对湿度0.6，以100立方米干煤气为准，计算结果如表2所示：
表2
由以上计算，燃烧1m3上述的干焦炉煤气时，需要的干空气量为：L实(干)
＝5.28Nm3/Nm3煤气，则：
需要的湿空气量为：
L实(湿)＝5.28(1+0.6×0.0235)＝5.35Nm3/Nm3， (1)
产生的废气量为：V＝6.07Nm3/Nm3 (2)
代入以上(1)、(2)两式可得某焦化企业焦炉煤气燃烧所需要的空气量和产生的废气量如表3所示。
表3.某焦化企业焦炉加热煤气量与烟道吸力参数
按照6米顶装焦炉满负荷生产时，结焦时间18小时，加热煤气流量约15000m3/h，最高时加热煤气流量达到18000m3/h。当加热煤气流量15000m3/h、总道温度240℃时，焦炉分烟道吸力最高为-170pa(焦侧)，焦炉上升气流与下降气流的浮力差为-24.5pa，则焦炉结焦时间、进风门开度等初始条件不变时，当加热煤气流量增加到18000m3/h时，可计算所需分烟道吸力如下：
a烟道＝∑ΔP+(H下-H上) (1)
式(1)中：a烟道-分烟道吸力，Pa
∑ΔP-加热系统的总阻力，Pa；
H上、H下-上升段、下降段的总浮力，Pa。
当焦炉正常加热时，进风门开度固定不变，当煤气流量变化较小时，加热系统的阻力系数可视为不变，则此时煤气流量只和阻力有关，即加热系统的阻力与流量的平方成正比，所以：
式(2)中：∑ΔP’、∑ΔP-不同加热煤气量的系统总阻力，Pa；
V′、V-煤气流量，m3/h。
所以：加热系统的阻力：
∑ΔP＝a烟道-(H下-H上)＝-170-(-24.5)＝-145.5Pa；
流量改变后的阻力：
因此，当6米顶装焦炉在满负荷生产状态下，加热煤气流量达到18000m3/h时，焦炉分烟道吸力最高需要-210Pa即可满足生产要求；当加热煤气量减小时，分烟道吸力相应减小，15000m3/h加热煤气量时，分烟道吸力最低-150Pa，可由机、焦侧分烟道上的翻板阀门开度来进行调节控制，如附图2所示。
通过以上计算，并结合企业生产实践可得加热煤气流量与吸力的数据如表4所示。
表4.某焦化企业6米焦炉加热煤气量与分烟道吸力
根据以上计算：
(1)当脱硫脱硝进口吸力≧-200Pa时，设置联锁，自动发出声光报警，提醒操作人员能及时进行处置，避免事态扩大。
由表可知，当脱硫脱硝进口吸力达到-200Pa时，能够满足低负荷12300m3/h煤气的正常燃烧，但是不能满足满负荷15000m3/h煤气的燃烧。所以当脱硫脱硝进口吸力≧-200Pa时，通过声光报警，能及时提醒操作人员进行紧急处置。
(2)当脱硫脱硝进口吸力≧-150Pa时，设置联锁，自动打开旁路挡板阀，切换成焦炉烟囱控制，避免发生焦炉加热熄火情况。
由表可知，当脱硫脱硝进口吸力达到-150Pa时，已经不能够满足低负荷12300m3/h煤气的燃烧，存在燃烧不完全情况。此时，联锁自动打开旁路挡板阀，切换成焦炉烟囱控制，保证焦炉正常加热。
(3)当脱硫脱硝进口吸力≧-70Pa时，设置“一键关阀”联锁，自动切断加热煤气，停止加热，防止发生熄火安全事故。
当分烟道吸力≧-70Pa时，已不能满足焦炉的燃烧，存在熄火的风险。因此，如果以上2道防护措施均失效时，通过“一键关阀”联锁，保证焦炉生产安全。
(4)在脱硫脱硝进口设置可燃气体检测报警仪及相应联锁，当以上措施都失效时，焦炉加热熄火，煤气进入烟道系统，当CO≧80ppm时，可及时被脱硫脱硝进口的可燃气体检测仪检测到，并发出报警提示操作人员，同时自动启动煤气“一键关阀”联锁，及时切断加热煤气，防止事故发生。
通过以上四重防护，可有效消除导致焦炉加热熄火的安全隐患，联锁设置如表5所示。
表5.脱硫脱硝故障条件下确保焦炉安全生产的四重联锁防护措施
由此可见，本发明区别于现有技术的发明点：
当硫脱硝引风机故障、跳机、停电时或者突然停压缩空气导致提升阀关闭或其它情况导致焦炉加热吸力不够，存在焦炉加热熄火等安全风险时，新增了4层防护措施，保证焦炉的生产安全。
当硫脱硝引风机故障、跳机、停电时或者突然停压缩空气导致提升阀关闭或其它情况导致焦炉加热吸力不够时，通过吸力≧-200Pa、≧-150Pa、≧-70Pa等不同梯度点设置联锁措施，实现了加热吸力不足的风险分级管控和应急联锁处置，保障了焦炉加热安全。
本发明新增的4重防护措施，从操作人员、自动联锁、可燃气体检测等不同的维度来设置措施，可保证单一维度措施失效后，其它维度措施的正常生效，确保焦炉加热安全；所有维度的措施均同时失效的机率很小，因此，本发明的4重联锁防护措施可有效保障焦炉加热的安全，本发明技术与现有技术比对如表6所示。
表6.本发明与现有技术比对表
本实施例是的方法具体用于某焦化企业，具体如下：
某焦化企业在原2座6米顶装焦炉的基础上新建2套脱硫脱硝装置，其工艺流程如图3所示。
使用本发明进行脱硫脱硝及焦炉加热的安全防护，具体实施数据如下：
(1)当脱硫脱硝进口吸力≧-200Pa时，触发声光报警，提醒操作人员进行处置，通过增加引风机频率，进口吸力提高到320Pa以上，焦炉加热恢复正常。
表7.脱硫脱硝进口吸力≧-200Pa时焦炉加热参数及联锁处置情况
(2)当脱硫脱硝进口吸力≧-150Pa时，焦炉加热不正常，联锁自动打开旁路挡板阀，切换成焦炉烟囱控制，焦炉恢复正常加热，如表所示。
表8.脱硫脱硝进口吸力≧-150Pa时焦炉加热参数及联锁处置情况
(3)降低脱硫脱硝引风机频率，当焦炉分烟道吸力≧-70Pa时，焦炉通过“一键关阀”联锁，自动切断加热煤气，停止加热，防止发生熄火安全事故；重新提高引风机频率后，焦炉分烟道吸力恢复正常后，重新恢复加热。
表9.焦炉分烟道吸力≧-70Pa时焦炉加热参数及联锁处置情况
(4)解除以上三重防护联锁，同时停止脱硫脱硝引风机，焦炉分烟道吸力迅速降低到0，焦炉加热熄火，煤气进入烟道系统，可燃气体报警仪检测到CO≧80ppm后，发出声光报警，同时联锁切断焦炉加热煤气，停止加热保障焦炉安全；重新启动脱硫脱硝引风后，吸力恢复正常，重新恢复加热。
表10.焦炉加热熄火后参数及联锁处置情况
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种焦炉安全加热控制系统，其特征在于：包括采集器和处理器；采集器采集信息，处理器根据采集的信息，计算焦炉正常加热时所需要的空气量、产生的废气量以及所需要的分烟道吸力，在脱硫脱硝装置故障时确保焦炉加热安全，其中：
1立方米干煤气标况下燃烧所需理论氧量O理按照下式计算：
O理＝0.01×【0.5(H2+CO)+2CH4+3C2H4+7.5C6H6-O2】Nm3/Nm3煤气；
式中：H2、CO、CH4、C2H4、C6H6-O2分别为煤气中该成分的体积百分比；
理论空气量：L理＝100/21O理，Nm3/Nm3煤气；
实际干空气量：L实(干)＝过剩系数L理，Nm3/Nm3煤气；
实际湿空气量为：
L实(湿)＝L实(干)×{1+(H2O)空}，Nm3/Nm3干空气；
焦炉煤气完全燃烧时，废气中仅含有CO2、H2O、N2和过剩空气中带入的氧，故废气中各种成分的体积为：
VCO2＝0.01×[CO2+CO+CH4+2C2H4+6C6H6]Nm3/Nm3煤气；
VH2O＝0.01×[H2+2(CH4+C2H4)+3C6H6+(H2O)煤+L实(干)(H2O)空]Nm3/Nm3煤气；
V氮＝0.01N2+0.79L实(干)，Nm3/Nm3煤气；
VO2＝0.21L实(干)-O理，Nm3/Nm3煤气；
V＝VCO2+VH2O+V氮+VO2，Nm3/Nm3煤气；
式中：
VCO2、VH2O、V氮、VO2-为废气中相应组分的体积，Nm3/Nm3煤气；
V-为每m3煤气燃烧生成的废气体积，Nm3/Nm3煤气；
(H2O)煤-每m3煤气中所含水汽量，Nm3/Nm3煤气；
分烟道吸力计算如下：
a烟道＝∑ΔP+(H下-H上)；
式中：a烟道-分烟道吸力，Pa；
∑ΔP-加热系统的总阻力，Pa；
H下、H上-上升段、下降段的总浮力，Pa；
当焦炉正常加热时，进风门开度固定不变，当煤气流量变化较小时，加热系统的阻力系数可视为不变，则：
式(2)中：∑ΔP’、∑ΔP-不同加热煤气量的系统总阻力，Pa；
V′、V-煤气流量，m3/h。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：处理器根据计算结果，快速切断焦炉加热煤气，导致焦炉吸力达不到正常加热的下限值时，联锁切换加热吸力源或快速切断焦炉加热煤气，避免出现安全风险。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：系统还包括报警模块，达不到焦炉分烟道吸力需要时，处理器向报警模块发送指令，及时发出声光报警通知操作工，并联锁切断焦炉加热煤气。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：系统还包括检测器，当焦炉加热熄火，同时还没有切断加热煤气时，检测器能通过烟气成分检测出来，处理器启动联锁自动切断煤气，保证装置安全。
5.一种焦炉安全加热控制方法，其特征在于：根据采集的信息，计算焦炉正常加热时所需要的空气量、产生的废气量以及所需要的分烟道吸力，在脱硫脱硝装置故障时确保焦炉加热安全，其中：
1立方米干煤气标况下燃烧所需理论氧量O理按照下式计算：
O理＝0.01×[0.5(H2+CO)+2CH4+3C2H4+7.5C6H6-O2]Nm3/Nm3煤气；
式中：H2、CO、CH4、C2H4、C6H6-O2分别为煤气中该成分的体积百分比；
理论空气量：L理＝100/21O理，Nm3/Nm3煤气；
实际干空气量：L实(干)＝过剩系数L理，Nm3/Nm3煤气；
实际湿空气量为：
L实(湿)＝L实(干)×{1+(H2O)空}，Nm3/Nm3干空气；
焦炉煤气完全燃烧时，废气中仅含有CO2、H2O、N2和过剩空气中带入的氧，故废气中各种成分的体积为：
VCO2＝0.01×[CO2+CO+CH4+2C2H4+6C6H6]Nm3/Nm3煤气；
VH2O＝0.01×[H2+2(CH4+C2H4)+3C6H6+(H2O)煤+L实(干)(H2O)空]Nm3/Nm3煤气；
V氮＝0.01N2+0.79L实(干)，Nm3/Nm3煤气；
VO2＝0.21L实(干)-O理，Nm3/Nm3煤气；
V＝VCO2+VH2O+V氮+VO2，Nm3/Nm3煤气；
式中：
VCO2、VH2O、V氮、VO2-为废气中相应组分的体积，Nm3/Nm3煤气；
V-为每m3煤气燃烧生成的废气体积，Nm3/Nm3煤气；
(H2O)煤---每m3煤气中所含水汽量，Nm3/Nm3煤气；
分烟道吸力计算如下：
a烟道＝∑ΔP+(H下-H上)；
式中：a烟道-分烟道吸力，Pa；
∑ΔP-加热系统的总阻力，Pa；
H下、H上-上升段、下降段的总浮力，Pa；
当焦炉正常加热时，进风门开度固定不变，当煤气流量变化较小时，加热系统的阻力系数可视为不变，则：
式(2)中:∑ΔP’、∑ΔP-不同加热煤气量的系统总阻力，Pa；
V′、V-煤气流量，m3/h。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器以及在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求2所述方法的步骤。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求2所述方法的步骤。
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| CN202111679631.7A CN114517100A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种焦炉安全加热控制系统和方法 |
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