一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統的制作方法

本發明涉及一種煉焦工藝中荒煤氣余熱回收系統，尤其涉及一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統。

背景技術：

煉焦工藝流程中產生的余熱資源的高效回收利用，是建立資源節約、環境友好的綠色焦化廠節能的主要方向，也是降低焦爐能耗的主要途徑之一。其中，從炭化室經上升管逸出650℃-700℃的荒煤氣帶出的熱量占焦爐輸出熱量的35％左右，焦化企業一般采用在橋管內氨水噴灑的方式將荒煤氣溫度降到85℃以下，大量的余熱資源無法得到有效利用。煉焦上升管余熱回收系統工藝流程中的余熱汽包鍋爐，汽包水位是反應鍋爐能量和工質平衡的關鍵參數，汽包水位偏高或偏低都將嚴重影響鍋爐安全運行。當汽包壓力突降時，爐水飽和溫度下降到壓力較低時的飽和溫度，使爐水大量放出熱量來進行蒸發，于是爐水內的汽泡增加，汽水混合物體積膨脹，促使水位很快上升，形成虛假水位；當汽包壓力突升時，則相應的飽和溫度提高一部分熱量被用于加熱爐水，而用來蒸發爐水的熱量則減少，爐水中汽泡量減少，使汽水混合物的體積收縮，促使水位很快下降，形成虛假水位。汽包虛假水位在煉焦上升管余熱回收工藝流程中存在安全隱患，容易發生不安全事故。由于回收的顯熱全部來自于焦爐各炭化室產生的荒煤氣，而各炭化室產生的荒煤氣的溫度及流量隨各炭化室內配合煤的干餾時間變化，干餾初期至干餾末期產生的荒煤氣流量較多，溫度較高，干餾中期至干餾末期產生的荒煤氣的流量及溫度逐步降低。至干餾末期時的炭化室產生的荒煤氣溫度已低于200℃，且荒煤氣的流量很少不適宜上升管換熱器回收顯熱。焦爐各炭化室干餾配合煤的過程從裝煤至推焦的時間段為一個周期，焦爐所有炭化室一般分為2或5或9組，焦爐所有炭化室編號后，編號間隔2個或5個或9個炭化室的炭化室群為一組，各組炭化室按編號排序從小至大周期性作業，每班8小時有1至2組炭化室內的配合煤處于干餾末期，需推焦后重新裝煤進入下一個干餾期。操作人員要根據前一班次的裝煤時間和計劃的干餾時間，編排下一班次的推焦計劃制定推焦時間表，推焦時間表內的炭化室組間或組內會預留不進行推焦作業的檢修時間，在檢修時間段內下一組計劃推焦的炭化室或組內剩下的計劃推焦的炭化室內的配合煤都處于干餾末期，產生的荒煤氣的溫度和流量都不足以回收顯熱，這樣導致上升管余熱回收系統在檢修時間段產生的蒸汽壓力下降，這種壓力波動隨檢修周期的產生而出現，使得檢修時間段上升管余熱回收系統的汽包壓力和水位不穩定，形成虛假水位，給上升管余熱回收系統帶來安全隱患。但檢修時間是動態的會隨焦爐各組炭化室的作業時間推遲或提前或消失，給控制上升管余熱回收系統的汽包壓力和水位帶來困難。現有技術中采用監視煉焦車輛的位置信息和煉焦車輛的推焦裝置傳感器的模擬量信息來實時生成推焦時間記錄表，識別實際檢修發生時間，但煉焦車輛檢修時也會誤操作導致產生不真實的推焦時間記錄表，導致無法識別實際檢修發生時間，不利于以此來控制上升管余熱回收系統的汽包壓力和水位。

焦爐推焦過程中必然需要利用除塵設備控制污染，在推出焦炭的過程中，往往會產生較多的高溫陣發性煙塵，能夠同時監視煙塵的溫度及除塵的時間，便可生成準確的推焦時間記錄表，利于識別實際檢修發生時間，在相應時間段采取技術手段控制上升管余熱回收系統的汽包壓力和水位，避免形成虛假水位，給上升管余熱回收系統帶來安全隱患。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統，用于充分回收煉焦工藝流程中產生的余熱資源，通過傳感器識別焦爐各組炭化室，準確確定實際檢修發生時間，在檢修時間段調節蒸汽量來穩定汽包水位，同時增加了汽氣產量。

本發明的技術方案：一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統，包括在汽包的出水口和汽包的入口之間通過管路串聯強制循環泵、上升管換熱器的水路形成一熱回收回路；所述汽包的出汽口連通至蒸汽管網；該系統還：

通過管路依次串聯外來水管、除氧器/汽輪機、水槽、給水泵、煙道氣換熱器的水路到所述汽包入口。

進一步地，汽包出水口和汽包入口之間還串聯所述煙道氣換熱器的水路形成一熱回收回路。

進一步地，所述煙道氣換熱器包括可進行熱交換的煙氣路和所述水路；所述煙氣路連通一風機。

進一步地，串聯的所述水槽和給水泵的兩端還通過一管路連通形成一水循環回路；

所述水槽還連通所述外來水管以補水。

進一步地，所述煙道氣換熱器的水路出口和/或上升管換熱器的水路出口所連通的管路上設置有截止閥。

進一步地，所述煙道氣換熱器的水路出口和所述上升管換熱器水路入口還通過管路連通。

進一步地，所述上升管換熱器的水路出口還連通一事故放散管。

進一步地，所述汽包上的入口的高度高于其出水口。

進一步地，該焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統還包括監視實際檢修發生時間的傳感器，所述傳感器包括掃描儀、接近開關和熱電偶，所述熱電偶安裝在除塵管上，所述接近開關安裝在焦爐作業車輛的導煙管蓋開閉機構上，所述掃描儀安裝在焦爐作業車輛上；所述除塵管上設有除塵口，所述除塵口上設有除塵翻板，所述除塵翻板上設有除塵撐桿，所述除塵撐桿上設有對應于炭化室的標記。

進一步地，所述熱電偶與plc服務器通過信號電纜電性連接，所述掃描儀、接近開關分別與焦爐作業車輛內無線通訊模塊電性連接，所述plc服務器與工業控制機電性連接。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明提供的一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統，通過吸收煙道氣換熱器中的余熱資源，將換熱后的水蒸汽輸送至汽包，補充汽包內的蒸汽，從而穩定汽包的壓力，通過傳感器識別焦爐各組炭化室，準確確定實際檢修發生時間，在檢修時間段調節蒸汽量來穩定汽包水位，防止汽包出現虛假水位，消除了安全隱患，保證了整個煉焦工藝的穩定運行，同時還增加了汽氣產量。

附圖說明

圖1是本發明提供的一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統優選實施例的流程框圖；

圖2是本發明提供的一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統另一優選實施例的流程框圖；

圖3是本發明提供的一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統中煙道氣換熱器進風管與出風管的結構示意圖；

圖4是本發明提供的一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統中汽包進水口位置的結構示意圖；

圖5是本發明提供的一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統中焦爐作業車輛與除塵管的結構示意圖；

圖6本發明提供的一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統中推焦管理系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但并不作為對本發明限制的依據。

實施例。一種焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統，如圖1所示，包括除氧器/汽輪機10、水槽20、給水泵30、煙道氣換熱器40、汽包50、強制循環泵60和上升管換熱器70，

外來水管11與所述除氧器/汽輪機10連接，所述除氧器/汽輪機10通過第一管路12與所述水槽20連接，所述水槽20通過第二管路13與所述給水泵30連接，所述給水泵30通過第三管路14與所述煙道氣換熱器40連接，所述煙道氣換熱器40通過第四管路15與所述汽包50連接，所述汽包50通過第五管路16與所述強制循環泵60連接，所述強制循環泵60通過第六管路17與至少一個上升管換熱器70連接；所述上升管換熱器70通過第七管路18與所述汽包50連接，所述汽包50通過第八管路21與蒸汽管網連接。

具體地，所述汽包50設置為2個，其中一個在管路循環中作為備用，當汽包處于檢修期間或是損壞時，啟用備用汽包，備用汽包能避免停產。

本發明提供的焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統具體工作過程：由除氧器/汽輪機10過來的溫度為80-90℃水，經第一管路12輸送至水槽20蓄積起來，經第二管路13由給水泵30通過第三管路14輸送至煙道氣換熱器40，吸收煙道氣換熱器40的熱量后，形成120-200℃水和蒸汽的混合物，此時，該混合物經第四管路15輸送至汽包50，汽包50內的汽水混合物，經氣液分離后，氣體經第八管路21輸送至蒸汽管網，液體經強制循環泵60強制循環后由第六管路17輸送至上升管換熱器70后，吸收上升管換熱器70的余熱，溫度進一步提升后，經第七管路18再一次輸送至汽包50，汽包50內的汽水混合物經氣液分離后，氣體經第八管路21輸送至蒸汽管網，液體繼續循環。

在此過程中，回收了上升管換熱器70中產生的熱量，然而，當焦爐處于檢修期時，由于焦爐內停止產氣，則連接在焦爐上方的上升管換熱器70中的熱量會減少，則會造成汽包50內的壓力不穩定，汽包50壓力不穩定時，汽包50內容易形成虛假水位，汽包虛假水位在煉焦工藝流程中存在安全隱患，容易發生不安全事故，因此，通過除氧器/汽輪機10過來的水，吸收煙道氣換熱器40中的熱量，并將溫度升高至120-200℃的水蒸汽輸送至汽包50，補充汽包50內的水蒸汽，從而穩定汽包的壓力，防止汽包出現虛假水位，消除了安全隱患，保證了整個煉焦工藝的穩定運行，同時還增加了汽氣產量。

如圖2所示，作為本發明的另一優選實施例，所述汽包50通過第九管路24與所述煙道氣換熱器40連接，所述煙道氣換熱器40通過第十管路25與所述汽包50連接。

具體地，汽包50內的氣液混合物經氣液分離后，氣體經第八管路21輸送至蒸汽管網，液體則通過汽包50下部的出水管一部分經第五管路16，通過強制循環泵60強制循環后，由第六管路17輸送至上升管換熱器70換熱后，溫度進一步提升后，經第七管路18再一次輸送至汽包50，另一部分液體經第九管路24繼續輸送至煙道氣換熱器40，進一步吸收煙道氣換熱器40的熱量后，溫度進一步升高，成為汽水混合物，此時，可在第十管路25設置一臺強制循環泵，經強制循環泵強制循環后，輸送至汽包50，此循環系統，充分回收了煙道氣換熱器40的熱量，增加了蒸汽的產量，同時也有助于穩定汽包50內的蒸汽壓力。

如圖3所示，優選地，所述煙道氣換熱器40上設有進風管41與出風管42，所述進風管41與風機43連接；如圖1所示，所述外來水管11通過側支管路22與所述第一管路12連接。具體地，到計劃檢修時間段開始時，檢修時間段上升管換熱器內熱介質減少,產生的蒸汽減少，通過風機43，加大煙道氣換熱器中抽出的煙氣流量增加換熱量,從而增加蒸汽的產量，有利于穩定汽包壓力，有利于整個焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統穩定長周期運行。

優選地，所述第三管路14通過第十一管路23與所述第一管路12連接。第十一管路23作為水槽20與給水泵30之間的旁支管路，當第三管路14管內的液體流量增大時，在第十一管路23設置循環泵，通過循環泵，由第十一管路23將部分液體輸送至第一管路12，回流至水槽20內。第十一管路23可以調節進入煙道氣換熱器40內的液體流量。

優選地，所述第四管路15上設有第一截止閥31，所述第七管路18上設有第二截止閥32。在所述第一閥門31與所述給水泵40之間位于所述第四管路15上設有第十二管路26，所述第十二管路26與所述第六管路17連接。

具體地，在所述第二閥門32與所述上升管換熱器50之間位于所述第七管路18上設有事故放散管19。

具體地，所述第十二管路26上設有第三截止閥33。當汽包出現故障時，第一截止閥31關閉第四管路15，第二截止閥32關閉第七管路18，通過第十二管路26將經過煙道氣換熱器40換熱后的汽水混合物，經由與第十二管路26連接的第六管路17，通過上升管換熱器70后，直接從事故放散管19排出，消除汽包出現故障存在的安全隱患。

如圖4所示，所述汽包50上的入口51的高度高于其出水口。采用這種設置，減小進入汽包內的氣液混合物對汽包內原有液位的沖擊，有利于穩定汽包的液位。同時，汽包上的入口還與第四管路15連通。

如圖5所示，該焦爐上升管余熱鍋爐壓力調節系統還包括監視實際檢修發生時間的傳感器，所述傳感器包括掃描儀、接近開關和熱電偶，所述熱電偶84安裝在除塵管80上，所述接近開關92安裝在焦爐作業車輛90的導煙管蓋開閉機構上，所述掃描儀91安裝在焦爐作業車輛90上；所述除塵管80上設有除塵口，所述除塵口上設有除塵翻板81，所述除塵翻板81上設有除塵撐桿82，所述除塵撐桿82上設有對應于炭化室的標記83。

具體地，在焦爐的焦側設有除塵管80，焦爐炭化室內的配合煤處于干餾末期時，焦爐作業車輛按照編排的推焦計劃時間表進行推焦作業，將設置于焦爐作業車輛攔焦車上的導煙管覆蓋在除塵管80上設有的除塵口上進行除塵。所述標記83可為設有二維碼的牌子。二維碼的牌子安裝在除塵管上的除塵翻板81上并與除塵口一一對應，各除塵口與焦爐各炭化室一一對應，二維碼載入了對應炭化室的爐號信息。

優選地，所述熱電偶84與plc服務器通過信號電纜電性連接，所述掃描儀91、接近開關92分別與焦爐作業車輛90內無線通訊模塊電性連接，所述plc服務器與工業控制機電性連接。其中，plc服務器通過工業用以太網連接交換機，與交換機通過工業用以太網相連接監控中心。

焦爐作業車輛攔焦車作業時，攔焦車移動至作業位置，推焦車上設有除塵推桿，除塵推桿上裝有ccd相機和接近開關，作業車輛攔焦車上的導煙管進行除塵時，除塵推桿伸至除塵撐桿82前，此時，ccd相機掃描二維碼用以識別爐號，ccd相機可通過除塵推桿的開關量信號啟動掃碼，ccd相機電性連接發射裝置，將爐號發送給地面推焦管理系統，除塵推桿推動除塵翻板81至開位置，接近開關92監視到除塵推桿的位置信息，接近開關92電性連接發射裝置，向地面推焦管理系統發射開關量信號，除塵管80上裝有溫度傳感器，也可向上升管管理系統發射數字量信號，溫度達到閥值時，記錄操作時間和爐號(分焦爐號和位置號)，人工編排當天操作計劃后，通過工業控制機上的上升管推焦管理軟件輸入下一班次的操作計劃，操作計劃記錄中包含以下信息，1^#、2^#爐各炭化室組的操作計劃，作業時間和檢修時間段，以上操作計劃為計劃推焦的各炭化室編號和推焦順序，以上作業時間為操作計劃內各炭化室推焦的計劃時刻，以上檢修時間段為各炭化室組間的推焦間隔時間段或各炭化室組內計劃推焦的炭化室與炭化室之間的推焦間隔時間段，到計劃檢修時間段開始時，通過二維碼操作記錄識別系統識別，例如，2^#爐，當班計劃中的操作計劃的最末位置爐號是否已錄入操作時間和爐號，若未錄入，中止任務，若錄入加大煙道氣換熱器中抽出的煙氣流量增加換熱量；到計劃檢修時間段結束時，通過二維碼操作記錄識別系統識別2^#爐計劃中的下一操作計劃的第一位置號，是否錄入，若未錄入，不中止任務，若錄入，中止任務，若錄入減小煙道氣換熱器中抽出的煙氣流量減少換熱量；在此過程中，由于通過ccd相機掃描二維碼，能快速地實現準確定位攔焦車所處的炭化室爐號，通過接近開關檢測除塵推桿的位置信息，能快速地實現準確定位準備進行推焦操作的炭化室對應的除塵口，溫度傳感器檢測到因除塵產生的高溫氣體的溫度信息，確認準備進行推焦操作的炭化室發生了推焦操作，通過推焦管理系統軟件分析發生推焦操作的炭化室爐號是否與操作計劃的最末位置爐號相同，或與下一操作計劃的第一位置爐號相同，以此能快速地實現準確采集檢修時間段的發生時刻或結束時刻。

例如：正常每8小時，有46爐推焦，1^#爐有23爐、2^#爐有23爐，每班1^#和2^#爐各暫停推焦操作4小時，分兩段檢修時間，各約2小時，檢修時間段上升管換熱器內熱介質減少(因待推焦爐號接近結焦末期，每段計劃有11爐處于待推焦狀態)，產生的蒸汽減少，若能檢測到檢修的實際開始時間，精確調節蒸汽量可穩定汽包水位，并增產。

如圖6所示，在推焦管理系統中，整個系統基于公司現有的內部局域網絡，主要硬件配置包括：數據庫服務器1臺、聯網的客戶端工作站和打印機若干(視具體應用情況而定)。考慮到現有的實際條件，在搭建系統應用平臺時，將中控室內的數據庫服務器和與之最近的一臺客戶端工作站合并為一臺機器，以節約成本。

系統中用戶包括兩種角色：中控室操作人員和作業區管理人員，兩者的權限職責是不同的。中控室操作人員主要是通過客戶端工作站來完成每班推焦生產計劃輸入與管理，打印推焦車司機空白表和推焦計劃分發給相關人員以引導生產，并將推焦車司機反饋回來的推焦記錄輸入至系統中。總之，中控室操作人員對系統中日常基礎數據的錄入及管理起到了重要作用，是系統得以正常運轉的關鍵。而作業區管理人員則負責系統權限分配、系統重要參數設置(變更規定結焦時間)并能夠讀取生產報表：包括推焦臺賬、日報和月報等。最終，作業區管理人員能夠通過分析報表及時了解焦炭生產狀況并作出適當調整，為科學合理的生產提供重要依據。

本推焦管理系統在設計開發最大程度降低了成本，開發過程中細致分析了煉焦生產工藝環節的管理特點以及焦爐的實際情況，方便，快捷、準確。投入運行后最大程度減輕相關工作人員的重復勞動，使其從事更多有創造性的勞動，為企業創造更多價值。

以上所述是本發明的優選實施方式而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和變動，這些改進和變動也視為本發明的保護范圍。