CN117143615A - 焦炉上升管换热器的换热控制方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焦炉上升管换热器的换热控制方法及相关设备，涉及焦化技术领域，主要为解决目前缺少一种更具针对性的焦炉上升管换热器换热控制方法的问题。该方法包括：获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；基于所述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，所述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。本发明用于焦炉上升管换热器的换热控制过程。
Description
技术领域
本发明涉及焦化技术领域，尤其涉及一种焦炉上升管换热器的换热控制方法及相关设备。
背景技术
炼焦过程是一个能源高消耗的物理化学过程。炼焦投入的燃料高炉煤气和焦炉煤气，在焦炉内燃烧室与空气进行充分燃烧，放出的热量支持炭化室内的湿煤进行干馏过程，最终生成约1000℃的炽热焦炭和700℃以上的高温荒煤气。炽热焦炭和高温荒煤气的热量占比分别为整个焦炉热支出的30％以上。
然而在实际投产过程中，焦炉上升管换热系统对于水量的集中控制较为粗放，往往十几个上升管都采用相同的控制，缺少一种更具针对性的焦炉上升管换热器换热控制方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种焦炉上升管换热器的换热控制方法及相关设备，主要目的在于解决目前缺少一种更具针对性的焦炉上升管换热器换热控制方法的问题。
为解决上述至少一种技术问题，第一方面，本发明提供了一种焦炉上升管换热器的换热控制方法，该方法包括：
获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；
基于上述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，上述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。
可选的，上述方法还包括：
获取预设周期内目标炭化室的荒煤气温度变化数据以确定温变趋势段，其中，上述预设周期包括操作时间和结焦时间。
可选的，上述方法还包括：
确定各温变趋势段对应的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量；
基于上述荒煤气平均温度、上述荒煤气平均发生量和荒煤气热值确定可利用理论热量。
可选的，上述方法还包括：
基于上述可利用理论热量和近似传热系数确定实际可利用热量。
可选的，上述方法还包括：
基于进换热器水的温度和出换热器水的温度确定换热器水温差；
基于上述换热器水温差和上述实际可利用热量确定参考水流量。
可选的，上述方法还包括：
基于上述温变趋势段和上述参考水流量之间的映射关系建立上述目标关联模型。
可选的，上述方法还包括：
通过可编程逻辑控制器基于上述目标关联模型控制进水阀开度。
第二方面，本发明实施例还提供了一种焦炉上升管换热器的换热控制装置，包括：
获取单元，用于获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；
调节单元，用于基于上述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，上述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。
为了实现上述目的，根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序被处理器执行时实现上述的焦炉上升管换热器的换热控制方法的步骤。
为了实现上述目的，根据本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括至少一个处理器、以及与上述处理器连接的至少一个存储器；其中，上述处理器用于调用上述存储器中的程序指令，执行上述的焦炉上升管换热器的换热控制方法的步骤。
借由上述技术方案，本发明提供的焦炉上升管换热器的换热控制方法及相关设备，对于目前缺少一种更具针对性的焦炉上升管换热器换热控制方法的问题，本发明通过获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；基于上述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，上述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。在上述方案中，由于一个焦炉包含多个炭化室，本发明实施例针对焦炉中的每个孔上升管对应的炭化室，均基于其各自所处的结焦时间状态进行精确的水流控制，从而实现了换热效率的最大化，达到焦炉上升管余热的充分回收利用。
相应地，本发明实施例提供的焦炉上升管换热器的换热控制装置、设备和计算机可读存储介质，也同样具有上述技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种焦炉上升管换热器的换热控制方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种结焦过程荒煤气温度变化曲线图；
图3示出了本发明实施例提供的一种高温段过程荒煤气温度变化曲线图；
图4示出了本发明实施例提供的一种焦炉上升管换热器的换热控制装置的组成示意框图；
图5示出了本发明实施例提供的一种焦炉上升管换热器的换热控制电子设备的组成示意框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决目前缺少一种更具针对性的焦炉上升管换热器换热控制方法的问题，本发明实施例提供了一种焦炉上升管换热器的换热控制方法，如图1所示，该方法包括：
S101、获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；
示例性的，本发明实施例选取目标炭化室，上述目标炭化室为加热正常的代表炭化室，对目标炭化室的荒煤气温度进行在线检测，以确定其所处的实时温变趋势段。
其中，上述温变趋势段包括：初期升温段t1，即最低温度到升温段的初始温度所持续的时间段，初期升温段为推焦前烧石墨阶段，初期升温段对应的平均温为T1；高温区间段t2，即升温段的最终温度所持续的时间段，高温区间段为推焦装煤平煤阶段，高温区间段对应的平均温为T2；缓慢降温段t3，即降温所持续的时间段，缓慢降温段为脱水阶段，缓慢降温段对应的平均温为T3；缓慢升温段t4，即二次升温所持续的时间段，缓慢升温段为结焦前期阶段，缓慢升温段对应的平均温为T4；快速降温段t5，即二次降温所持续的时间段，快速降温段为结焦后期阶段，快速降温段对应的平均温为T5。
S102、基于上述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，上述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。
借由上述技术方案，本发明提供的焦炉上升管换热器的换热控制方法，对于目前缺少一种更具针对性的焦炉上升管换热器换热控制方法的问题，本发明通过获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；基于上述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，上述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。在上述方案中，由于一个焦炉包含多个炭化室，本发明实施例针对焦炉中的每个孔上升管对应的炭化室，均基于其各自所处的结焦时间状态进行精确的水流控制，从而实现了换热效率的最大化，达到焦炉上升管余热的充分回收利用。
在一种实施例中，上述方法还包括：
获取预设周期内目标炭化室的荒煤气温度变化数据以确定温变趋势段，其中，上述预设周期包括操作时间和结焦时间。
示例性的，本发明实施例获取历史预设周期内目标炭化室的上升管根部温度进行实时检测，以获取在含操作时间和结焦时间的整个周期内的荒煤气温度变化数据，对整个周期内的荒煤气温度变化数据进行分析，根据其温度变化趋势分为5段温变趋势段即上述初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段。
在一种实施例中，上述方法还包括：
确定各温变趋势段对应的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量；
基于上述荒煤气平均温度、上述荒煤气平均发生量和荒煤气热值确定可利用理论热量。
示例性的，本发明实施例根据上述荒煤气平均温度、上述荒煤气平均发生量和荒煤气热值确定可利用理论热量Q：
Q＝q*Cp*T
其中，q为各温变趋势段各自对应的荒煤气平均发生量，Cp为荒煤气的热值，上述Cp考虑以净焦炉煤气计算，T为各温变趋势段荒煤气的平均温度。
在一种实施例中，上述方法还包括：
基于上述可利用理论热量和近似传热系数确定实际可利用热量。
示例性的，本发明实施例通过可利用理论热量与近似传热系数，估算实际可利用的热量Q’，其中，上述近似传热系数取值范围可以在0.8-0.85之间。
在一种实施例中，上述方法还包括：
基于进换热器水的温度和出换热器水的温度确定换热器水温差；
基于上述换热器水温差和上述实际可利用热量确定参考水流量。
示例性的，本发明实施例根据换热器水温差和实际可利用热量计算参考水流量V：
V＝Q’/△T/C
其中，△T为换热器水温差，C为水的比热容。
在一种实施例中，上述方法还包括：
基于上述温变趋势段和上述参考水流量之间的映射关系建立上述目标关联模型。
示例性的，本发明实施例基于上述温变趋势段和上述参考水流量之间的映射关系建立上述目标关联模型，从而可以实现基于焦炉单个炭化室上升管的荒煤气温度变化规律对其余热利用进行了分段控制，实现换单个上升管换热器进水量的精确计算，相较于现有的按照统一集中化控制提高换热器换热效率，从而实现了余热余能的高效回收利用。
在一种实施例中，上述方法还包括：
通过可编程逻辑控制器基于上述目标关联模型控制进水阀开度。
示例性的，上述可编程逻辑控制器即PLC控制进水阀，本发明实施例通过PLC控制进水阀开度，本发明实施例基于上述目标关联模型，实现了整个加热过程水流量的自动控制。
进一步的，以下示出了本发明的一种目标关联模型具体建立过程：
(1)选取加热正常的2#炭化室，对其上升管根部温度在含烧石墨、装煤、平煤等操作时间和结焦时间的整个周期荒煤气温度进行在线检测，得到整个测量周期内的荒煤气温度曲线，如图2和图3所示；
(2)对整个周期内的温度变化规律进行分析，对整个周期内的荒煤气温度变化规律进行分析，根据其温度变化趋势进行分为5段，设其平均温度分别为T1、T2、T3、T4、T5，其中，初期升温段T1：最低温度680℃到最高温度升温段1280℃；高温区间段T2：高温区间段1280～850℃；缓慢降温段T3：缓慢降温段850～720℃；缓慢升温段T4：缓慢升温段720～830℃；快速降温段T5：快速降温段830～680℃。计算拟合平均求得T1＝1056℃，T2＝1070℃，T3＝753℃，T4＝775℃，T5＝760℃。
(3)根据各温变趋势段的荒煤气平均温度和相应的荒煤气平均发生量q(q1≈300m3/h，q2≈820m3/h，q3≈730m3/h，q4≈560m3/h，q5≈200m3/h)，计算各温变趋势段的可利用理论热量Q1＝443520KJ/h，Q2＝1316100KJ/h，Q3＝923479.2KJ/h，Q4＝737800KJ/h，Q5＝257792KJ/h。
(4)通过可利用理论热量与近似传热系数，估算实际可利用热量Q’1＝354816.0KJ/h，Q’2＝1052880KJ/h，Q’3＝923479.2KJ/h，Q’4＝590240KJ/h，Q’5＝206233.6KJ/h。
(5)以生产1.2MPa饱和蒸汽为例，根据换热器水温差ΔT＝160℃和实际可利用热量Q’(取近似系数0.8)，计算水流量V1＝492.8kg/h，V2＝1462.3kg/h，V3＝1026.1kg/h，V4＝819.8kg/h，V5＝286.4kg/h。
(6)通过PLC控制进水阀不同开度将上升管换热所需的水流量与本孔炭化室结焦时间建立关联，实现整个加热过程水流量的自动控制。
进一步的，作为对上述图1所示方法的实现，本发明实施例还提供了一种焦炉上升管换热器的换热控制装置，用于对上述图1所示的方法进行实现。该装置实施例与前述方法实施例对应，为便于阅读，本装置实施例不再对前述方法实施例中的细节内容进行逐一赘述，但应当明确，本实施例中的装置能够对应实现前述方法实施例中的全部内容。如图4所示，该装置包括：获取单元21和调节单元22，其中，
获取单元21，用于获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；
调节单元22，用于基于上述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，上述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现一种焦炉上升管换热器的换热控制方法，能够解决目前缺少一种更具针对性的焦炉上升管换热器换热控制方法的问题。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，该程序被处理器执行时实现上述焦炉上升管换热器的换热控制方法。
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述焦炉上升管换热器的换热控制方法。
本发明实施例提供了一种电子设备，上述电子设备包括至少一个处理器、以及与上述处理器连接的至少一个存储器；其中，上述处理器用于调用上述存储器中的程序指令，执行如上述的焦炉上升管换热器的换热控制方法
本发明实施例提供了一种电子设备30，如图5所示，电子设备包括至少一个处理器301、以及与处理器连接的至少一个存储器302、总线303；其中，处理器301、存储器302通过总线303完成相互间的通信；处理器301用于调用存储器中的程序指令，以执行上述的焦炉上升管换热器的换热控制方法。
本文中的智能电子设备可以是PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在流程管理电子设备上执行时，适于执行初始化有上述焦炉上升管换热器的换热控制方法步骤的程序。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，当计算机软件指令在处理设备上运行时，使得处理设备执行如图1对应实施例中的存储器的控制的流程。
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计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。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。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，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(digital subscriber line，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。计算机可读存储介质可以是计算机能够存储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。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。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种焦炉上升管换热器的换热控制方法，其特征在于，包括：
获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；
基于所述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，所述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取预设周期内目标炭化室的荒煤气温度变化数据以确定温变趋势段，其中，所述预设周期包括操作时间和结焦时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
确定各温变趋势段对应的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量；
基于所述荒煤气平均温度、所述荒煤气平均发生量和荒煤气热值确定可利用理论热量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述可利用理论热量和近似传热系数确定实际可利用热量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
基于进换热器水的温度和出换热器水的温度确定换热器水温差；
基于所述换热器水温差和所述实际可利用热量确定参考水流量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述温变趋势段和所述参考水流量之间的映射关系建立所述目标关联模型。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过可编程逻辑控制器基于所述目标关联模型控制进水阀开度。
8.一种焦炉上升管换热器的换热控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取目标炭化室的实时温变趋势段，其中，温变趋势段包括初期升温段、高温区间段、缓慢降温段、缓慢升温段和快速降温段；
调节单元，用于基于所述实时温变趋势段通过目标关联模型调节水流量，其中，所述目标关联模型是基于目标炭化室的历史温变趋势段的荒煤气平均温度和荒煤气平均发生量确定的。
9.一种电子系统，包括存储器、处理器，其特征在于，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的焦炉上升管换热器的换热控制步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的焦炉上升管换热器的换热控制步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310893840.4A CN117143615A (zh) | 2023-07-19 | 2023-07-19 | 焦炉上升管换热器的换热控制方法及相关设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310893840.4A CN117143615A (zh) | 2023-07-19 | 2023-07-19 | 焦炉上升管换热器的换热控制方法及相关设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117143615A true CN117143615A (zh) | 2023-12-01 |
Family
ID=88906937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310893840.4A Pending CN117143615A (zh) | 2023-07-19 | 2023-07-19 | 焦炉上升管换热器的换热控制方法及相关设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117143615A (zh) |
-
2023
- 2023-07-19 CN CN202310893840.4A patent/CN117143615A/zh active Pending
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