焦炉荒煤气放散与点火装置的制作方法

本发明涉及冶金焦化技术领域，尤其是一种用于焦炉荒煤气放散与点火的装置。

背景技术：

在焦化行业，焦炉间歇式装煤、出焦生产和连续式炼焦工艺运行的特点，决定了在焦炉计划检修或荒煤气输送故障等突发情况下，存在时有荒煤气放散问题，为了避免直接放散污染环境，一般采取点火放散方式。点火放散包括放散与点火2个步骤，当前有4种操控方式：人工放散与点火、人工放散与“长明灯”（在放散管口长期预备的焦炉煤气火种，放散时可快速点燃荒煤气）式点火、人工放散与自动点火、自动放散与自动点火。人工点火放散存在响应滞后、作业环境恶劣且劳动强度大问题；人工放散与自动点火虽然劳动强度有所降低，但仍存在响应滞后和作业环境恶劣问题，且现有自动点火装置投资居高不下；“长明火”则与第3种方式基本无异，虽然没有现有自动点火装置一次性投资较高问题，但因焦炉放散荒煤气频次并不多，造成能源浪费，例如：一组2×60孔焦炉“长明灯”年耗20万nm³的焦炉煤气，费用约20万元。

上述的焦炉荒煤气自动放散与自动点火装置，能够简化操作，降低劳动强度，但仍属于人工或半自动控制方式。主要不足：

（1）点火装置或元件直接接触或过于靠近火源，致使其使用寿命短，稳定性差。

（2）荒煤气放散水封阀采用电动或者气动执行器控制，荒煤气点火后，执行器直接暴露在高温、粉尘、腐蚀性气体等恶劣环境下，元件易损坏，故障率高。

（3）对焦炉来说，集气管压力过高是整体性的，且对炉体及相关设施的损害和瞬时环境污染极强，一座焦炉一般配置2或4根荒煤气放散管，突发情况应尽可能快地打开放散以卸压。但现有自动放散执行器采取一对一方式控制单个荒煤气放散水封阀，既造成不能同步快速打开各放散管，也增加了执行器投入和维护工作量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种焦炉荒煤气放散与点火装置，它可以解决响应滞后，成本高，工人劳动强度大的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种焦炉荒煤气放散与点火装置，包括与集气管连通的放散管，在所述放散管设有水封阀，所述放散管的外侧靠近放散口处设有点火单元，所述点火单元与点火变压器连接，所述水封阀与卷扬机连接，所述放散管位于所述水封阀的气流方向的下游连通有氮气管道，所述氮气管道装有由控制器控制的氮气电磁阀，所述放散口设有用于检测燃烧状态的温度传感器，所述集气管接有压力变送器；所述控制器接收所述温度传感器和所述压力变送器的信号并控制所述卷扬机和所述氮气电磁阀。

上述技术方案中，更为具体的方案还可以是：所述点火单元包括安装于所述放散管管口上端的外侧的固定件和点火针，所述固定件用于固定拉杆，所述拉杆上安装有调节器，所述点火针穿过所述固定件的套管与所述调节器连接。

更进一步：所述点火单元为两套，分别设置于同一放散管的放散口的两侧。

进一步：所述放散管有四个，四个所述放散管的所述水封阀由同一台所述卷扬机控制。

进一步：所述控制器为plc控制器。

进一步：所述点火单元包括管道，在所述管道一侧的管壁的轴向设有多个导火孔，在所述管道外的导火孔一侧设有导火槽，所述点火针设在所述导火槽的外侧，所述点火针的针端伸进所述导火槽内，所述管道下端接有控制可燃气体输入的电磁阀。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：由于本发明设有压力变送器和温度传感器，当集气管的压力达到设定值或超过设定值时，控制器控制点火针点火，当温度传感器检测到放散管的温度达到设定值时，说明点火成功。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的点火控制流程图。

图3是实施例1的点火单元结构示意图。

图4是实施例2的点火单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述：

实施例1

图1、图2和图3所示的焦炉荒煤气放散与点火装置，包括与集气管3连通的放散管6，在放散管6近所述集气管3一端设有水封阀5，放散管6的一侧设有点火单元，点火单元由点火针7、可调节点火针高低距离及角度方向的调节器20、固定件8和点火针附属电气系统构成；固定件8由绝缘瓷瓶、定位螺栓和φ12×（100～150）毫米套管19制成，套管19由304不锈钢制成，固定件8安装于放散管管口上端的外侧，调节器20用φ12×（250～300）毫米的304不锈钢制成，调节器20顶部封闭，下部焊接dn10螺母，调节器20安装在形状为“┐”形的连杆上；点火针7上段穿过固定件8的φ12×（100～150）毫米套管19，然后将其下端焊接于调节器的顶部，点火针7下段末端设有m4.0×0.7毫米不锈钢螺杆，点火针7通过连杆旋转，可调节点火针7离荒煤气放散管口的角度方向和高低距离，也便于日后调节和拆修。点火针附属电气系统由专用耐高压电缆及其控制线路构成。控制线路安装于现场电气控制箱内，为点动控制方式，不带自保功能，包括按钮、继电器和接触器等，预留plc控制输入、输出接口。点火单元的现场电气控制箱与点火变压器9连接，点火变压器9将输入220vac升压至8kv脉冲输出，其输入端与控制线路的接触器输出端通过耐高温电缆连接，点火变压器9的输出端经专用耐高压电缆与点火针7下段末端的m4.0×0.7毫米不锈钢螺杆连接。点火单元在同一放散管口按一备一用对称布置2套点火单元，分别连于2个点火变压器（安装于集气管小房背面通风处，远离火源），由控制线路中的同一接触器输出控制，以确保点火可靠性。

水封阀5通过直径为φ4平方毫米的钢丝绳与卷扬机1连接，每座焦炉的四个放散管水封阀的重锤式摆臂，由直径为φ4毫米的钢丝绳牵引依次并联后，经一根总的钢丝绳连至焦炉放散平台末端的1台220vac小型卷扬机上。通过电气系统控制卷扬机的正、反转，实现4个放散管水封阀的同时开、关操作，控制荒煤气放散或切断。放散管的电气系统中，正转回路与点火装置的启动回路共用，实现放散与点火同时进行；反转回路单独设置，由按钮、继电器、换向电容和接触器构成，为点动操作，不带自保功能，均预留plc控制输入、输出接口。正转时，靠卷扬机1牵引力拉紧钢丝绳同时打开4个放散管水封阀5；反转时，卷扬机1松绳，水封阀5靠摆臂重锤自重复位。将一双向行程限位开关2安装在卷扬机1前3～4米处，在总的钢丝绳下方0.4～0.5米处，与卷扬机1处于同一平面。用两根1.5米长直径为φ4毫米的钢丝绳将限位开关2摆臂由正、反方向分别连于总钢丝绳上。限位开关2正、反方向的常闭触点信号输出分别串入放散管的电气系统的正、反转回路中，用于行程到位时，触发连锁停止动作。放散管的一侧设有氮气管道，氮气管道位于水封阀5的气流方向的下游，氮气管道设有氮气电磁阀10，放散管6的放散口设有用于检测放散管6温度的温度传感器11。卷扬机1、氮气电磁阀10和温度传感器11均与plc控制器12电连接，plc控制器12通过压力变送器13与集气管3连接。

本发明用于触发点火的集气管压力检测信号为原焦炉加热plc系统中各段集气管压力变送器的测量值；每根放散管配备一个温度传感器对温度进行检测，温度传感器11采用k型热电偶，垂直固定，测量端朝上倒立安装在两个绝缘瓷瓶侧面，测量端距放散管口300mm。氮气电磁阀10为常闭型，安装于每座焦炉的dn50氮气总管上的远离火源处，采用220vac电源。本发明除可远程操作外，还可根据需要，随时在现场人工进行一键放散点火操作。本发明的控制系统包括3种控制模式。具体控制方案为：

①远程自动控制：以每段集气管煤气压力pv1～pv4及煤气鼓风机停机信号为检测信号。当任一检测压力pv超过设定值时，对应参数黄、红闪烁，系统发出报警信号。当压力pv继续上升，超出极限设定值sv1或者检测到鼓风机停机信号并保持一段时间t1后，系统输出卷扬机1正转信号，同时拉开4段放散管6的水封阀5，放散荒煤气，至开限位或设定时间t2后，卷扬机1停止动作。在卷扬机1拉开同时，触发4个点火变压器9启动，保持到延时时间t3，或者放散管6的热电偶检测温度te1～te4达到设定值sv2，方判断为点火成功，停止点火变压器9放电。延时t4秒后，打开氮气电磁阀10，进行消烟。当系统检测到鼓风机运行信号，或者每段集气管3的4个压力检测值pv均小于设定值sv3，并保持t5秒后，输出卷扬机1反转信号，关闭水封阀5，至设定时间t6或关限位返回后，停止卷扬机1动作。当每段集气管3检测温度te小于设定值sv4或设定时间t7到达后，判断火已熄灭，关闭氮气电磁阀10，完成一次自动放散点火过程。

②远程手动：在上位机监控画面，使用手动信号代替自动检测，触发点火装置启停。即手动点击“启动”，输出信号使卷扬机1正转，拉开放散管6的水封阀5，放散荒煤气，至开限位或设定时间t2后停止。卷扬机1拉开水封阀5同时，触发4个点火变压器9启动，保持到延时时间t3，或者放散管6的热电偶检测温度te1～te4达到设定值sv2，方判断为点火成功，停止点火变压器9放电。延时t4秒后，打开氮气电磁阀10，进行消烟。当需要停止放散时，点击“停止”，输出信号使卷扬机1反转，关闭水封阀5，至设定时间t6到或关限位返回后，停止卷扬机1动作。当每段集气管3检测温度te小于设定值sv4或设定时间t7到达后，判断火已熄灭，关闭氮气电磁阀10，完成一次远程手放散点火过程。

远程操作时，所有条件的设定值，均可在组态画面中根据工艺需要进行设置和调整。并对控制过程中的设备状态及参数报警进行实时显示，对关键参数进行记录。所有设备停止，均采用信号检测和延时时间两种方式判断，二者取其先到者执行，防止系统出现检测故障时，设备动作无法停止而损坏。

③就地手动：在现场将操作箱，切换到“就地”控制。为简化操作，实现最快点火，现场操作设计成一键操作方式，即：点火及水封阀5打开，一键同时动作。为保护点火变压器9，防止长时间放电，损坏设备，点火装置现场操作时无自保，在现场观察点火成功后，松手即停。而启闭放水封阀5的卷扬机1打开及关闭动作，靠串入电气控制回路的双向行程限位开关2停止。氮气电磁阀10的启停控制，通过独立按钮实现，启动具备自保功能。点火系统“就地手动”的全部控制和操作，均在现场操作箱，实现与plc控制的分离。

实施例2

图1、图2和图4所示的焦炉荒煤气放散与点火装置，包括与集气管3连通的放散管6，在放散管6近所述集气管3一端设有水封阀5，放散管6的一侧设有点火单元，点火单元设在放散管6一侧的底端，点火单元包括管道14，在管道14一侧的管壁的轴向设有六个直径为φ3毫米的导火孔16，导火孔与导火孔之间的间距为300毫米，在管道外的导火孔一侧设有由扁钢弯制而成的导火槽15，点火针7设在导火槽15的外侧，点火针7的针端伸进导火槽15内，管道14下端通过电磁阀18与净煤气管道连接。

当plc控制器12检测到集气管3压力异常且荒煤气将放散时，plc控制器12启动点火针7，同时打开电磁阀18，电磁阀18控制的净煤气从管道14底部通入，点火针7将净煤气点着，火焰沿着导火槽15往上升至管道14的顶部，点燃放散管6的管口荒煤气。其余原理与实施例1相同。