CN205443180U - 一种焦炉上升管余热回收自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，属于余热回收控制领域。本实用新型中的上升管换热器组包括上升管，上升管的进水端设有电动阀，上升管的荒煤气出口处设有测温元件，测温元件通过控制元件与电动阀逻辑联锁，控制元件根据测温元件检测的温度控制电动阀的进水流量；控制元件包括总CPU和现场CPU，一台总CPU连接多台现场CPU，每台现场CPU控制多组上升管换热器组。本实用新型根据上升管荒煤气出口温度控制上升管进水流量，将上升管荒煤气出口温度控制在设定温度值内，解决上升管结焦堵塞的问题；利用多台现场CPU分管焦炉系统中的上升管换热器组，并利用一台总CPU进行监控显示，最大化地提高了系统安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种余热回收利用系统，更具体地说，涉及一种焦炉上升管余热回收自动控制系统。
背景技术
炼焦生产是典型的能源再加工和热能的再回收利用过程，焦炭和炼焦煤气是其主要的能源产品。煤在干馏过程中产生的高温荒煤气，其余热的回收与利用历来是焦化行业重点技术之一。
炼焦化学工业是影响国民经济基础的清洁能源转化的流程工业，是炼焦煤通过干馏、实现焦炭和其关联产品的生产工艺模式，属于典型的能源流程产业。焦炭生产过程中，配合煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏，生成焦炭的同时产生大量的荒煤气。如下表所示：
从炼焦生产过程热平衡分布看，从焦炉炭化室推出的950℃～1050℃红焦带出的显热(高温余热)占焦炉支出热的37％，650℃～750℃焦炉荒煤气带出热(中温余热)占焦炉支出热的36％，180℃～230℃焦炉烟道废气带出热(低温余热)占焦炉支出热的16％，炉体表面热损失(低温余热)占焦炉支出热的11％。在占焦炉支出热最多的两项中，对焦炭带出的显热.目前已有成熟的干熄焦装置回收并发电，而对焦化荒煤气带出的显热，虽然从上世纪70年代末期国内就开始回收尝试，但至今未形成成熟、可靠、高效的回收利用技术。
焦化厂荒煤气带走的余热，在上升管换热器的换热回收过程中，现有控制系统存在以下两个问题。1、温度不可控，易结焦。炼焦的整个过程中，炉膛的温度是一个变化的过程，即上升--平衡--略下降的过程，普通现场单根上升管配备手动球阀，打开的通量是固定不变的，无法做到实时根据上升管内部荒煤气实际热能，改变换热器循环水进水侧的进水量，使得在炼焦初期荒煤气温度低的情况下，或是在循环水量过多的情况下，导致上升管荒煤气出口温度过低，从而使上升管取热装置内侧结焦、粘结、堵塞。2、温控系统繁琐，安全系数低。以焦炉110根上升管系统举例，如果单根上升管都需单独温控，那么系统的主CPU要实时采集、计算、控制110套温控系统，计算量大，CPU性能要求高，成本昂贵，而且存在主CPU一旦出现故障，会导致大面积的停车，所有的上升管温控均停止，如果长时间的某个调节阀完全关死，又会导致对应的上升管长时间干烧，一旦再次通水，有爆裂的安全隐患。
发明内容
1.实用新型要解决的技术问题
本实用新型的目的在于克服现有焦炉荒煤气的回收控制系统存在的上述不足，提供一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，采用本实用新型的技术方案，根据上升管荒煤气出口温度控制上升管进水流量，从而可以将上升管荒煤气出口温度控制在设定温度值内，解决上升管结焦堵塞的问题；并且，利用多台现场CPU分管焦炉系统中的上升管换热器组，并利用一台总CPU进行监控和显示，最大化地提高了系统安全性，极大地规避了系统瘫痪的可能。
2.技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，包括上升管换热器组、汽包和强制循环泵，所述的汽包与若干组并联的上升管换热器组通过强制循环泵连接成循环回路，所述的上升管换热器组包括安装于焦炉上的上升管，所述的上升管的进水端设置有电动阀，所述的上升管的荒煤气出口处设置有测温元件，所述的测温元件通过控制元件与电动阀逻辑联锁，控制元件根据测温元件检测的温度控制电动阀的进水流量；所述的控制元件包括总CPU和现场CPU，一台总CPU连接多台现场CPU，每台现场CPU控制多组上升管换热器组的温度检测和进水流量调节。
更进一步地，所述的上升管的进水端还设置有与电动阀相并联的常开手动阀。
更进一步地，所述的测温元件为热电偶。
更进一步地，每台现场CPU控制8组上升管换热器组。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其上升管的进水端设置有电动阀，上升管的荒煤气出口处设置有测温元件，测温元件通过控制元件与电动阀逻辑联锁，控制元件根据测温元件检测的温度控制电动阀的进水流量；控制元件包括总CPU和现场CPU，一台总CPU连接多台现场CPU，每台现场CPU控制多组上升管换热器组的温度检测和进水流量调节；根据上升管荒煤气出口温度控制上升管进水流量，从而可以将上升管荒煤气出口温度控制在设定温度值内，解决上升管结焦堵塞的问题；并且，利用多台现场CPU分管焦炉系统中的上升管换热器组，并利用一台总CPU进行监控和显示，最大化地提高了系统安全性，极大地规避了系统瘫痪的可能；
(2)本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其上升管的进水端还设置有与电动阀相并联的常开手动阀，确保上升管内始终有高温水汽流动，防止上升管干烧而出现安全隐患，进一步提高系统安全性；
(3)本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其测温元件为热电偶，具有装配简单、测量准确、耐高温、寿命长等特点；
(4)本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其每台现场CPU控制8组上升管换热器组，减小了CPU的计算量，降低了CPU的性能要求和成本。
附图说明
图1为本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统的示意图；
图2为本实用新型中的上升管换热器组的控制原理示意图；
图3为本实用新型中的CPU控制元件的原理示意图。
示意图中的标号说明：
1、上升管换热器组；11、上升管；12、电动阀；13、测温元件；14、手动阀；2、汽包；3、强制循环泵；4、总CPU；5、现场CPU。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
实施例
结合图1和图2所示，本实施例的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，包括上升管换热器组1、汽包2和强制循环泵3，汽包2与若干组并联的上升管换热器组1通过强制循环泵3连接成循环回路，实现换热介质与荒煤气的热交换。其中，上升管换热器组1包括安装于焦炉上的上升管11，上升管11的进水端设置有电动阀12，上升管11的荒煤气出口处设置有测温元件13，测温元件13通过控制元件与电动阀12逻辑联锁，控制元件根据测温元件13检测的温度控制电动阀12的进水流量，从而可以将上升管荒煤气出口温度控制在设定温度值内，具体要求上升管荒煤气出口温度不低于450℃，解决上升管结焦、粘结、堵塞的问题，保证上升管荒煤气导出畅通，不会影响焦炉正常生产。如图3所示，控制元件包括总CPU4和现场CPU5，一台总CPU4连接多台现场CPU5，每台现场CPU5控制多组上升管换热器组1的温度检测和进水流量调节，利用多台现场CPU5分管焦炉系统中的上升管换热器组1，并利用一台总CPU4进行监控和显示，最大化地提高了系统安全性，极大地规避了系统瘫痪的可能。上述的测温元件13为热电偶，具有装配简单、测量准确、耐高温、寿命长等特点。
接续图2所示，在本实施例中，上升管11的进水端还设置有与电动阀12相并联的常开手动阀14，采用电动阀12与手动阀14并列运行的新模式，根据单根上升管11的热能及实际项目经验值得出实际的进水量，确保了上升管11内始终有高温水汽流动，防止上升管11干烧而出现安全隐患，进一步提高系统安全性。以单根上升管11进水量为0.1m3/h为例，在对电动阀12与手动阀14选型时，要求手动阀14在当前压差下，其正常打开时可通过0.02～0.03m3/h的循环水；电动阀12在当前压差下，其正常开度可调节时，可通过0.07～0.08m3/h的循环水。这样，在保证手动阀14常开状态，又可保证电动阀12具有调节权限，从而满足即使在控制系统瘫痪的情况下，上升管11内也一直有循环水循环，并且上升管11可根据荒煤气的实际热能调节循环水的进水流量，使上升管11内不会出现焦油粘结堵塞的现象。
此外，在本实施例中，每台现场CPU5控制8组上升管换热器组1，减小了CPU的计算量，降低了CPU的性能要求和成本。以具有110组上升管换热器组1的焦炉系统为例，现场需要安排14台现场CPU5和1台总CPU4，每组现场CPU5均进行8组上升管换热器组1的温度检测和进水流量调节，形成一组控制单元，每组控制单元再将所有的数据处理结果远传到控制室的总CPU4进行监控显示。与现有采用一台CPU进行系统控制的方案相比，减轻了单台CPU的运算量，这样可以采用基础型的CPU和基础型的通用模块，降低了控制系统的成本，以西门子PLC控制系统为例分析，通用模块的成本可降低40％，现场所有线缆成本可降低70％，而系统安全系数可提高10倍以上。采用上述的总CPU4和现场CPU5来实现系统控制，总CPU4瘫痪，并不影响任何一台现场CPU5的正常运行，现场安全得到保障；任何一台现场CPU5瘫痪，也不会影响其他现场CPU5，更不会影响总CPU4，最大化地提高了系统安全性，极大地规避了系统瘫痪的可能。
本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，根据上升管荒煤气出口温度控制上升管进水流量，从而可以将上升管荒煤气出口温度控制在设定温度值内，解决上升管结焦堵塞的问题；并且，利用多台现场CPU分管焦炉系统中的上升管换热器组，并利用一台总CPU进行监控和显示，最大化地提高了系统安全性，极大地规避了系统瘫痪的可能；同时，防止了上升管干烧而出现安全隐患，进一步提高系统安全性。
以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，包括上升管换热器组(1)、汽包(2)和强制循环泵(3)，所述的汽包(2)与若干组并联的上升管换热器组(1)通过强制循环泵(3)连接成循环回路，其特征在于：所述的上升管换热器组(1)包括安装于焦炉上的上升管(11)，所述的上升管(11)的进水端设置有电动阀(12)，所述的上升管(11)的荒煤气出口处设置有测温元件(13)，所述的测温元件(13)通过控制元件与电动阀(12)逻辑联锁，控制元件根据测温元件(13)检测的温度控制电动阀(12)的进水流量；所述的控制元件包括总CPU(4)和现场CPU(5)，一台总CPU(4)连接多台现场CPU(5)，每台现场CPU(5)控制多组上升管换热器组(1)的温度检测和进水流量调节。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其特征在于：所述的上升管(11)的进水端还设置有与电动阀(12)相并联的常开手动阀(14)。
3.根据权利要求1或2所述的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其特征在于：所述的测温元件(13)为热电偶。
4.根据权利要求3所述的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其特征在于：每台现场CPU(5)控制8组上升管换热器组(1)。
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Cited By (2)
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| CN112920817A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-06-08 | 常州江南冶金科技有限公司 | 焦炉上升管荒煤气显热回收自动控制系统及控制方法 |
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2016
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